Modellierung und Parametrierung des elektrischen Systems eines Kraftwerks mit variabler Drehzahl

Abstract

Die vorliegende Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Modellierung und Parametrierung des elektrischen Systems eines Pumpspeicherkraftwerks mit variabler Drehzahl. Dieses System besteht im Wesentlichen aus dem starren dreiphasigen symmetrischen Netz, der doppelt gespeisten Asynchronmaschine (DASM), die auf der Rotorseite durch den Umrichter angesteuert wird, und dem Transformator, der das Spannungsniveau der Statorseite an den Umrichter anpasst. Für diese Teilkomponenten werden mathematische Modelle hergeleitet, aus denen die Verluste in konsistenter Weise ableitbar sind. Durch gezielte Vereinfachungen, vor allem des Umrichtermodells, werden schließlich vereinfachte Modelle entwickelt, die als Basis für den Reglerentwurf oder Echtzeit-Optimierungsverfahren dienen. Weiters werden die Einzelmodelle parametriert und zu einem Gesamtmodell zusammengefasst. Zuletzt wird in Simulationsstudien ein Vergleich der Gesamtmodelle mit unterschiedlichen Vereinfachungen gezeigt.

This diploma thesis deals with the modeling and parameterization of the electrical system of a pumped storage power plant with variable speed. The system consists of the rigid three-phase balanced grid, the double fed induction machine, which is controlled by the inverter on the rotor side, and the transformer, which adjusts the voltage level of the stator to the inverter. For these components, mathematical models are derived which allow to formulate the losses in a consistent way. Based on specific considerations, in particular for the inverter model, simplified models are developed, which are suitable for the design of control strategies or the application of real-time optimization methods. Furthermore, the models are parameterized and combined to the overall system model. Finally, a comparison of the models with different levels of simplifications is shown in simulation studies.