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BA – Überspannungsschutzelement für ein 380 V Gleichspannungsnetz

Realisierung eines Überspannungsschutzelements mit Energierückspeisung für ein 380 V Gleichspannungsnetz

Kurzzusammenfassung

Diese Arbeit stellt ein Schutzelement vor, welches Überspannungen in einem 380V Gleichspannungsnetz reduzieren soll, um angeschlossene Komponenten zu schützen. Ziel ist es, die in der Überspannung steckende Energie in einem Kondensator zu speichern und nach Auftreten der Überspannung zurück in das Netz zu speisen. Um diesen bidirektionalen Energiefluss zu realisieren wird eine Hoch-Tiefsetzsteller Topologie verwendet. Diese wandelt beim Laden bzw. Entladen des Speicherkondensators die Netzspannung auf eine niedrigere bzw. die Kondensatorspannung auf eine höhere Gleichspannung und begrenzt dabei den Lade- bzw. Entladestrom. Falls der Energiespeicher vollständig geladen ist, aber die Netzspannung noch nicht ihren normalen Wert erreicht hat, wird zusätzlich ein Bremswiderstand zugeschaltet. Es wird besonders auf die Anforderungen an die zentralen Bauelemente des Konzepts eingegangen und eine mögliche Auslegung präsentiert.
Messergebnisse verizieren die Funktion des grundlegenden Prinzips des Schutzelements.

Abstract

This thesis presents a safety element which reduces overvoltage transients in a 380V DC grid. The energy provided by this overvoltage impulse is temporary stored by charging a capacitor and is fed back into the grid after the voltage has reached its nominal value. The bidirectional energy ow is implemented by a Buck-Boost-Converter, which is able to charge and discharge the capacitor. Additionally the safety element is able to switch a resistor to the grid, to reduce the overvoltage in case the capacitor is already fully charged and the grid voltage has not yet reached its nominal value. The focus of this thesis lies on the electrical design of the safety element and the requirements of the electronic components. Measurements verify the fundamental functionality of the prototype.

Bearbeiterin: Kim Ullerich

Betreuer: Yunchao Han;
Matthias Schulz (Fraunhofer IISB) – Telefon: 09131-761582; Email: Matthias.Schulz@iisb.fraunhofer.de;
Julian Kaiser (Fraunhofer IISB) – Telefon: 09131-761574; Email: Julian.Kaiser@iisb.fraunhofer.de

Für Studienfächer: EEI, Mechatronik

Verantwortlicher: Prof. Dr.-Ing. Martin März