Detektion symmetrischer Oberschwingungskomponenten durch generalisierte Integratoren zweiter Ordnung

Abstract

Durch die zunehmende Belastung des Energieversorgungsnetzes durch Oberschwingungsströme und -spannungen ist die Entwicklung von aktiv geregelten, leistungselektronischen Oberschwingungsfiltern in den letzten Jahren weit vorangeschritten. Dabei kann das Prinzip der Einspeisung eines Kompensationsstromes hinsichtlich der Geschwindigkeit sowie Genauigkeit mit einer separaten Regelung einer jeweiligen Oberschwingung durch Auftrennen in die jeweiligen symmetrischen Komponenten enorm erhöht werden [1, 2]. Bekannte Verfahren zur Anteilsbestimmung können in frequenz- und zeitbasierte aufgeteilt werden und sind beispielsweise die Analyse durch eine Diskrete Fourier Transformation (DFT) [3, 4] mit anschließender Bestimmung der Komponenten (frequenzbasiert), die Verwendung synchroner Referenzrahmen (SRF) für jede Harmonische und deren Komponenten [5, 6] mit Einsatz verschiedener Filter im Referenzrahmen (zeitbasiert) oder die Verwendung von frequenzadaptiven Filtern, die gleichzeitig Phasenverschiebungen zur Komponentenbestimmung durchführen (zeitbasiert) [7]. Zu letzteren gehören sogenannte generalisierte Integratoren zweiter Ordnung (Second Order Generalized Integrator - SOGI) und werden dank ihrer Frequenzadaptivität als Eingangsfilter für Phasenregelschleifen verwendet [8]. In dreiphasigen Systemen können durch Einsatz zweier SOGI-Filter (Dual Second Order Generalized Integrator - DSOGI) die symmetrischen Komponenten bestimmt [9] werden. Es liegt also nahe, solche schon in der Regelstruktur befindlichen Filter zu verwenden. Soll eine möglichst hohe Unempfindlichkeit gegenüber anderer Harmonischer erfolgen, können mehrere SOGI Filter zur Bestimmung einer jeweiligen Frequenz eingesetzt werden. In dieser Arbeit wird gezeigt, wie mehrere SOGI Filter miteinander interagieren und wie mögliche Instabilitäten vermieden werden können. Dabei wird im nächsten Abschnitt auf die symmetrische Komponentenbestimmung mit SOGI eingegangen. Anschließend wird das Verfahren zum Einsatz mehrerer Filter beschrieben und der Einsatz zur Bestimmung der symmetrischen Komponenten verdeutlicht.