The DC circuit-breaker for low-voltage grids : design, implementation and analysis of DC circuit-breaker with countercurrent injection principle

Virdag, Muhammad-Ali-Khan; de Doncker, Rik W. (Thesis advisor); Bauer, Pavol (Thesis advisor)

1. Auflage. - Aachen : E.ON Energy Research Center (2021, 2022)
Buch, Doktorarbeit

In: E.On Energy Research Center : PGS, Power Generation and Storage Systems 96
Seite(n)/Artikel-Nr.: 1 Online-Ressource : Illustrationen, Diagramme

Dissertation, RWTH Aachen University, 2021

Kurzfassung

Unterbrechen der Kurzschlüsse in Gleichstromenetzen (DC Networks) stellen eine Herausforderung dar im Vergleich zu Wechselstromenetzen (AC Networks) wegen fehlendes Nulldurchgang. Der Fehlerstromanstiegsrate in Gleichstromnetzten ist deutlich höher als in Wechselstromnetzten, deshalb muss der Gleichstrom Leistungsschalter schnell abgeschaltet werden. Die traditionelle Herangehensweise mit mechanischem Ansatz im Reihe sind einerseits nicht schnell genug und anderseits vergrößert der Baugröße des Geräts. Es ist daher wichtig mit alternativen Methoden aufzukommen um das Lichtbögen in dem DC Leistungsschalter effizient zu erlöschen. Eine von diesen Methoden ist die Erzeugung eines Nulldurchgangs in Kurzschlussströme mit Hilfe von Leistungselektronik Kreis. Diese ermöglicht schalten bei minimal Überschlag. In dieser Arbeit wurde ein Prototyp von DC Leistungsschalter basierend auf Gegenstrominjektion Prinzip entwickelt und analysiert. Diese Topologie ermöglicht die Nutzung eines mechanischen Leistungsschalter unterstützt von Leistungselektronik Kreis (RLC Schaltung und RCD Snubber Schaltung) um die DC Ströme schnell und sicher abzuschalten. Der Thyristor anstelle eines Mechanischen Schalter hilft beim sofortig ausschalten nach einem Nulldurchgang in Kurschlussstrom erzeugt wurde. Ein Vorladungsstromkreis für Kondensatoren wurde entwickelt, das die Komplexität und Anzahl der Halbleiterelements in der Schaltung reduziert. Die Arbeit fokussiert auf die Design von Parameters und Rahmenbedingungen, die in einer erfolgreichen und unerfolgreichen Strom Unterbrechung erfolgen. Die Negative Spannung über den Thyristor während Ausschaltung wurde als ein wichtiges Ausschaltparameter untersucht und analysiert. Der Prototype wurde mit verschiedenen Lasten getestet und das Ausschaltverhältnis mit Kapazitive und Induktive Lasten analysiert. Ein Test Bench wurde entwickelt um den Prototype mit einem Last von 100A und 380V Netzspannung zu testen.

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