EP4677708A1 - Verfahren und steuereinheit zur reduzierung von harmonischen leistungsflüssen sowie teilnetz mit steuereinheit - Google Patents

Verfahren und steuereinheit zur reduzierung von harmonischen leistungsflüssen sowie teilnetz mit steuereinheit

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Publication number
EP4677708A1
EP4677708A1 EP24703298.0A EP24703298A EP4677708A1 EP 4677708 A1 EP4677708 A1 EP 4677708A1 EP 24703298 A EP24703298 A EP 24703298A EP 4677708 A1 EP4677708 A1 EP 4677708A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
current
network
voltage
sub
power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24703298.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Mohamed Khshainy
Chokri Khalfet
Marcel Kratochvil
Alexander UNRU
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SMA Solar Technology AG
Original Assignee
SMA Solar Technology AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SMA Solar Technology AG filed Critical SMA Solar Technology AG
Publication of EP4677708A1 publication Critical patent/EP4677708A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J3/01—Arrangements for reducing harmonics or ripples
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J3/001—Arrangements for handling faults or abnormalities, e.g. emergencies or contingencies
    • H02J3/0012—Arrangements for handling faults or abnormalities, e.g. emergencies or contingencies characterised by the contingency detection means in AC networks, e.g. using phasor measurement units [PMU], synchrophasors or contingency analysis
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
    • H02J3/1821—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators
    • H02J3/1835—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators with stepless control
    • H02J3/1842—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators with stepless control having reactive elements actively controlled by bridge converters, e.g. active filters or static compensators [STATCOM]

Definitions

  • the application relates to a method and a control unit for reducing harmonic power flows, as well as an alternating current sub-network (AC sub-network) connected to a higher-level alternating current supply network (AC supply network) with such a control unit.
  • AC sub-network alternating current sub-network
  • AC supply network alternating current supply network
  • PRIOR ART AC sub-networks can be used in the industrial sector, e.g. to supply industrial plants and/or industrial areas.
  • An AC sub-network can consist of one or more AC cable strands that are connected together at a connection point and to which electrical loads can be connected.
  • the loads connected to the sub-network are supplied with electrical power with a current component at a nominal frequency of the sub-network, e.g. B. at 50 Hz mains frequency and can also draw harmonic current components from the sub-network, i.e. currents with multiples of the mains frequency.
  • harmonic current components i.e. currents with multiples of the mains frequency.
  • These are generally caused by consumers and equipment that have a non-sinusoidal current or a current flow that is periodically switched on and off, such as rectifiers, frequency converters or UPS systems and/or comparable, particularly clocked loads. Multiples of up to 50 times the mains frequency can be observed.
  • the result of the current distortion caused by these harmonics is a distortion of the nominally sinusoidal mains voltage with comparable frequency components to the harmonic current components.
  • the voltages and/or currents in sub-networks for industrial plants and other larger objects with a high demand for electrical power can contain distortions that exceed certain limit values with regard to THD (total harmonic distortion) and/or harmonics in voltage and/or current.
  • THD total harmonic distortion
  • Such sub-networks and/or certain consumers supplied via individual strands of the sub-network may therefore not be connected to a higher-level supply network without further ado if the limit values mentioned are defined for such a connection point.
  • Passive filters are known in which passive elements such as capacitances and inductances are used. Such filters are designed as so-called absorption circuits, for example, and are usually designed or dimensioned for a specific load with given properties.
  • EP2436092 describes the compensation of harmonics occurring in current profiles in a high-voltage network using a passive filter and a controllable voltage source.
  • a STATCOM is a power converter that is set up to exchange inductive or capacitive reactive power with an AC network.
  • a DC capacitor acts as a DC voltage source, which via a power converter forms an AC voltage source for connection to the AC network via a transformer.
  • EP2478610 describes a photovoltaic system that is connected to an AC supply network via a transformer and is designed to generate active power and exchange it with the AC supply network using a current control, as well as to compensate for reactive power and harmonics in the AC supply network, so that the photovoltaic system works as a type of STATCOM with a current control.
  • DE 10244056 B3 discloses a method for generating a set of control signals for a converter of an active filter for compensating harmonics. In this method, the current which includes the harmonic to be compensated is measured and the fundamental component is eliminated from the measurement signals. A transformed control function of a PI controller is applied to the measured values filtered in this way.
  • the output variables of the PI controller are then summed and transmitted as a target current value to the control device of an IGBT converter.
  • TASK The application is based on the task of providing a method and a control unit with which the quality of a sub-network can be improved with regard to the electrical parameters within the sub-network and/or at a connection point of the sub-network to a higher-level supply network.
  • SOLUTION The task is solved by a method with the features of claim 1 and a control unit with the features of claim 11. Embodiments are specified in the dependent patent claims. DESCRIPTION OF THE INVENTION
  • a sub-network, in particular an AC sub-network is connected to a higher-level AC supply network at a connection point.
  • the AC supply network is higher than the sub-network because, for example, it transports electrical energy over greater distances than the sub-network, the grid voltage in the higher-level AC supply network is higher than in the sub-network and/or the AC supply network is provided by a grid operator for a larger area to supply energy with defined grid parameters.
  • the sub-network has at least one electrical load that draws an electrical load current from the AC sub-network that includes an active power current at a grid frequency and a harmonic distortion current at one or more integer multiples of the grid frequency.
  • the at least one electrical load can be, for example, an alternating current load, for example a motor, or a direct current load that is connected to the AC sub-network via a rectifier, for example.
  • the above-mentioned components of the load current can be created, for example, by a phase control, via which the electrical power of an alternating current load can be adjusted.
  • the sub-network also has a power converter which, by means of a bridge circuit, exchanges electrical power between a direct current unit connected on its DC side, in particular a capacitor, and the sub-network connected on its AC side.
  • the bridge circuit can in particular have semiconductor power switches which are controlled in a clocked manner.
  • the power converter can be operated bidirectionally and can therefore act as an inverter with electrical power flow from the DC side to the AC side and as a rectifier with electrical power flow from the AC side to the DC side.
  • a method for reducing harmonic power flows via the connection point has the following steps: - Detecting a mains voltage of the sub-network. - Determining a compensation voltage and/or a compensation current using the mains voltage, wherein the compensation voltage and/or the compensation current is intended to be generated by the power converter and is suitable for reducing the harmonic distortion current at at least a multiple of the mains frequency in the mains current. - Generating the compensation voltage and/or the compensation current by the power converter by suitable timing of the bridge circuit between the DC-side capacitance and the sub-network.
  • the sub-network can be galvanically isolated from the higher-level AC supply network.
  • the galvanic isolation can be achieved in particular by a transformer at the connection point.
  • the transformer can transform the voltage between the AC supply network and the sub-network.
  • the galvanic isolation at the connection point is an important safety feature for connection to AC supply networks.
  • the sub-network can be designed in such a way that it does not require internal galvanic isolation.
  • the power converter can be connected to the sub-network without galvanic isolation.
  • the method described can improve the mains voltage quality in the sub-network. This can be particularly advantageous for industrial applications which may have loads that negatively affect the mains voltage.
  • the method can improve the mains current quality and thus improve the mains voltage via the mains impedance. Both quality improvements can have a targeted effect on improving the power exchanged with the higher-level AC supply network via the connection point and reduce negative effects of the power exchange via the connection point on the higher-level AC supply network.
  • the power converter can alternatively or additionally be connected to an electrical DC source, such as a PV system (PV: photovoltaics).
  • PV photovoltaics
  • the power converter can draw electrical power from the DC source in inverter mode and feed it into the sub-grid. This electrical power drawn from the DC source can be used, for example, to cover the power requirements in the sub-grid. This is advantageous in the industrial sector, for example, because the self-consumption of locally generated power can be maximized.
  • a grid-friendly compensation function can be implemented by providing distortion reactive power to smooth the current at the connection point.
  • This grid-friendly compensation function can be prescribed by regulation and/or carried out at the request of the AC supply network and/or the network operator. With the help of the claimed method, it is possible to meet this requirement and at the same time reduce the effort for any AC network filters, which enables cost reductions.
  • a compensation voltage and/or a compensation current is provided locally, which provides the required harmonic distortion current to at least one load, so that the harmonic distortion current to be provided by the AC supply network and thus the harmonic power flows via the connection point are reduced.
  • a harmonic controller uses the mains voltage to determine a respective contribution of the respective harmonic to the mains voltage.
  • a respective harmonic contribution is an oscillation of the mains voltage with a frequency that is the respective multiple of the mains frequency, this oscillation of the mains voltage being electrically coupled to a corresponding oscillation of the distortion current.
  • the harmonic controller uses the respective harmonic contribution as a controlled variable to determine a respective harmonic compensation contribution to the compensation voltage. In particular, odd multiples of the mains frequency can be used here.
  • a DC control determines a DC control contribution to the compensation voltage and/or the compensation current using the DC voltage so that the DC voltage is regulated to a predeterminable level by suitable active power exchange via the bridge circuit.
  • This control compensates for any active power exchange due to the other contributions to the compensation voltage or the compensation current, in particular an active power due to the harmonic compensation amounts, without interfering with the control of the other contributions, so that the capacity of the power converter is permanently available as a source for the compensation voltage or the compensation current.
  • the active power current setpoint is determined depending on a difference between an actual value of the DC voltage and the specified level of the DC voltage.
  • the active power exchange is controlled via the bridge circuit by changing the AC-side frequency of the power converter depending on the output value of the f(P)-PI controller.
  • the AC-side frequency of the power converter corresponds to the output frequency of the electrical quantities present on the AC side of the power converter.
  • the output frequency of the power converter can be changed by a change amount that is composed of a first amount that is determined by means of the P component of the f(P)-PI controller. 22-438-P-WO - 6 - and is proportional to the difference between the active power current setpoint and the active power current value, and a second amount that is generated by means of the I component of the f(P) controller and is proportional to the time integral of the difference between the active power current setpoint and the actual value.
  • the embodiment with f(P)PI controller enables grid-forming control of the power converter by setting a phase angle difference between the output voltage of the power converter and the grid voltage by changing the AC-side frequency of the power converter.
  • the control reacts to a grid event, for example a phase jump in the grid voltage or a change in the grid frequency, at least temporarily with a corresponding active power change.
  • the DC control comprises a P controller (proportional controller) that uses a difference between an actual value of the DC voltage and the specified level of the DC voltage as an input value.
  • the active power exchange via the bridge circuit is controlled by specifying a current setpoint depending on the output value of the P controller. Specifically, for example, a current setpoint can be generated that is proportional to the difference between the actual value and the setpoint of the DC voltage.
  • the embodiment with a P controller enables efficient DC voltage control within the characteristic linearized voltage range of the direct current unit. Furthermore, the DC control with a P controller enables rapid adjustment of the actual value to the setpoint of the DC voltage.
  • the load current can have a reactive power current at the grid frequency. To reduce the reactive power exchange that usually results from this at the connection point of the sub-grid to the higher-level AC supply grid, the method can have a reactive power control.
  • the reactive power control determines a reactive power control contribution to the compensation voltage.
  • the reactive power control includes a U(Q)-PI controller, which uses as an input value a difference between a reactive power current setpoint and a reactive power current actual value of the reactive power exchanged via the bridge circuit.
  • the reactive power current setpoint is specified for the reactive power depending on a difference between a setpoint and an actual value of the amount of the grid voltage so that the reactive power exchange at the connection point is reduced.
  • the method can have the following further steps: - detecting the load current and the grid current, - determining a grid current setpoint using the load current, - determining a setpoint output voltage of the power converter depending on the 22-438-P-WO - 7 - filed version Difference between an actual mains current value and the mains current setpoint, - generating a control signal from the determined setpoint output voltage and clocking the bridge circuit depending on the control signal in order to generate the compensation current.
  • the control signal can in particular be a pulse width modulation signal which indicates the clocking of the semiconductor switches of the bridge circuit, e.g. by specifying suitable opening and closing times for the semiconductor switches.
  • Determining the mains current setpoint can include bandpass filtering of the load current, the center frequency of the bandpass depending on the mains frequency.
  • the center frequency of the bandpass can essentially correspond to the mains frequency.
  • the load current, the output current of the power converter and/or the mains voltage can be recorded and used to pre-control the output voltage of the power converter.
  • the sub-network which is connected to the higher-level AC supply network via the connection point, has at least one load that draws the load current from the sub-network.
  • the load current includes an active power current at a network frequency and a harmonic distortion current at one or more integer multiples of the network frequency.
  • the sub-network also has a power converter that uses a bridge circuit to exchange electrical power between a capacitor connected on its DC side and the sub-network connected on its AC side.
  • a control unit for reducing harmonic power flows in the mains current that flows via the connection point between the sub-network and the higher-level AC supply network is designed to: - receive a mains voltage of the sub-network, - determine a compensation voltage and/or a compensation current using the mains voltage, wherein the compensation voltage and/or the compensation current is provided for generation by the power converter and is suitable for reducing the harmonic distortion current at at least a multiple of the mains frequency in the mains current, and - output a control signal to the power converter, wherein the compensation voltage and/or the compensation current can be generated by the power converter using the control signal by suitable timing of the bridge circuit between the DC-side capacitance and the sub-network.
  • control unit is designed to determine a respective harmonic compensation contribution to the compensation voltage for different harmonic contributions at different multiples of the mains frequency independently of one another.
  • the control unit can be designed to implement a respective harmonic controller by means of which a respective harmonic contribution can be determined using the mains voltage, wherein the respective harmonic compensation contribution to the compensation voltage can be determined using the respective harmonic contribution as a controlled variable.
  • the control unit can be designed to receive a DC voltage that is present at the capacitance connected on the DC side of the power converter and to carry out a DC control by means of which a DC control contribution to the compensation voltage and/or to the compensation current can be determined using the DC voltage such that the DC voltage is regulated to a predeterminable level by suitable active power exchange via the bridge circuit.
  • the load current can further comprise a reactive power current at the grid frequency, and the control unit can be designed to carry out a reactive power control by means of which a reactive power control contribution to the compensation voltage can be determined such that the reactive power exchange at the connection point is reduced.
  • the sub-grid that is connected to the higher-level AC supply grid at the connection point can have such a control unit.
  • the sub-network has at least one line string to which at least one load is connected, which is designed to draw the load current from the sub-network, which includes the active power current at the grid frequency and the harmonic distortion current at one or more integer multiples of the grid frequency.
  • the load current can also include the reactive power current at the grid frequency.
  • the sub-network also has the power converter, which is designed to exchange electrical power between the direct current unit connected on its DC side, in particular a capacitor, and the sub-network connected on its AC side by means of the bridge circuit in such a way that harmonic power flows via the connection point are reduced.
  • the sub-network can comprise several power converters, in particular on the same line string of the sub-network, wherein the different power converters are each set up to generate a compensation voltage and/or a compensation current to reduce different harmonic contributions at different multiples of the grid frequency.
  • the power converters can be connected to a higher-level control unit. Alternatively or additionally, corresponding control units can be arranged decentrally on individual or all power converters in the sub-network.
  • the higher-level or decentralized control unit can output a respective control signal to a respective one of the several power converters, wherein the respective control signal is suitable for generating the compensation voltage and/or the compensation current by the respective power converter to reduce the harmonic distortion current at one or more multiples of the grid frequency. If the load current has a reactive power current at the grid frequency, the respective control signal can be suitable for generating the compensation voltage and/or the compensation current by the respective power converter to reduce the reactive power exchange at the connection point.
  • the sub-network can be galvanically isolated from the higher-level AC supply network, in particular by a transformer at the connection point.
  • the sub-network itself can be designed without galvanic isolation, and in particular the at least one power converter can be connected to the sub-network without galvanic isolation.
  • Fig.1 shows a schematic representation of a method for reducing harmonic power flows.
  • Fig.2 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a sub-network with a power converter.
  • Fig.3 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a control system with various components.
  • Fig.4 shows a schematic representation of another exemplary embodiment of a sub-network with a power converter.
  • Fig.5 shows a schematic representation of another exemplary embodiment of a sub-network with a power converter.
  • Fig.6 shows a schematic representation of another exemplary embodiment of a control system with various components.
  • FIG.7 shows schematic examples of current and voltage curves in the sub-network. 22-438-P-WO - 10 - filed version
  • Fig.8 shows a schematic diagram of a further embodiment of a sub-network with a power converter and DC source.
  • Fig.9 shows a schematic diagram of a further embodiment of a sub-network with several power converters.
  • the same reference numerals are used in the figures for identical or similar elements. The representations in the figures may not be to scale.
  • DESCRIPTION OF THE FIGURES Fig.1 shows a schematic diagram of a method for reducing harmonic power flows via a connection point AP, at which a sub-network 10 with a power converter 16, 16.N is connected to a higher-level AC supply network 12.
  • the method has the steps: S1: Determining a network voltage U ac of the sub-network 10. S2: Determining a compensation voltage and/or a compensation current Komp using the network voltage U ac . S3: Generation of the compensation voltage and/or the compensation current Comp by the power converter 16, 16.N.
  • the method is carried out repeatedly in particular so that the continuous generation and adjustment of the compensation current and/or the compensation voltage Comp can reduce distortions caused by harmonics in the electrical power exchanged via the connection point.
  • the method is carried out, for example, by a control unit 20, 20.N designed as a computing unit with memory and processor.
  • the method can be carried out on the control unit 20, 20.N, e.g. as software. Appropriate measuring devices can be provided for recording measured values.
  • the compensation voltage and/or the compensation current Comp are determined by means of the method, e.g. by the control unit 20, in such a way that they can be generated by the power converter 16, 16.N.
  • Fig.2 shows a schematic example of the sub-network 10 with the power converter 16.
  • the sub-network 10 is designed as an AC sub-network with one line.
  • the sub-network 10 has three loads 14. More or fewer loads 14 are also conceivable.
  • the loads 14 can in particular be 22-438-P-WO - 11 - submitted version AC loads or as DC loads, which are connected to the sub-network 10 directly or via suitable converters.
  • the sub-network 10 is connected to the AC supply network 12 via the connection point AP.
  • a network current I_Netz flows between the sub-network 10 and the higher-level AC supply network 12 via the connection point AP.
  • the sub-network 10 can, for example, be designed in such a way that it does not require galvanic isolation within the sub-network 10.
  • the power converter 16 can be connected to the sub-network 10 without a transformer.
  • the connection of the sub-network 10 to the AC supply network 12 via the connection point AP is designed with galvanic isolation, in particular by a transformer T.
  • the loads 14 take an electrical load current I_Last from the sub-network 10.
  • the load current I_Last comprises an active power current I_d at a grid frequency f0 and a harmonic distortion current at one or more integer multiples of the grid frequency f0.
  • the load current I_Last can also comprise a reactive power current I_q at the grid frequency f0.
  • the power converter 16 has an AC side and a DC side and can be operated bidirectionally, i.e. as an inverter and/or as a rectifier.
  • the power converter 16 is set up to exchange electrical power between a capacitor 18 connected on its DC side and the sub-grid 10 connected on its AC side by means of a bridge circuit. Electrical power can be stored in the capacitor 18 via the power converter 16 and taken from it again.
  • the power converter 16 can be connected to the sub-grid, for example, via a filter inductor 22.
  • the control unit 20 records the grid voltage U ac using a suitable measuring device.
  • the DC voltage UDC can first be increased by means of a pre-charging circuit (not shown) fed on the AC side.
  • Fig.3 shows a schematic of an embodiment of a control that can implement the described method.
  • the control can, for example, run in the control unit 20 and comprise various components.
  • the control comprises three sub-aspects: harmonic control 24, DC control 26, reactive power control 28, which can be active at the same time.
  • the DC control 26 and reactive power control 28 described below operate in the so-called dq system. This is achieved by transforming an abc system with time profiles of the individual phase voltages or phase currents into the dq system with symmetrical components and is regularly used for multi-phase alternating currents.
  • the dq system regularly has the symmetrical components positive sequence system, negative sequence system and zero sequence system.
  • the DC control 26 can ensure a constant DC voltage UDC.
  • the DC voltage on the DC side in particular the DC voltage of a capacitor 18 or several capacitors 18 of the DC voltage intermediate circuit, is stabilized by suitable power exchange via the power converter 16 with the sub-network 10 connected on the AC side, by generating a positive sequence current, i.e.
  • an active current, I_d which, depending on the deviation of the actual value ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ of the DC voltage from a DC target voltage ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • the DC control 26 comprises an f(P)-PI controller which uses as an input value a difference ⁇ I d between an active power current setpoint I d set and an active power current actual value I d actual of the active power exchanged via the bridge circuit of the power converter 16.
  • the active power exchange via the bridge circuit of the power converter 16 is controlled by changing the AC-side frequency f set of the power converter 16 depending on the output value of the f(P)-PI controller. 22-438-P-WO - 13 - submitted version
  • the reactive power control 28 reacts to the AC voltage amplitude U ac , i.e. the amount of the mains voltage U ac .
  • the loads 14 are predominantly capacitive, reactive power is fed into sub-network 10. This leads to a reduced AC voltage amplitude U ac .
  • the power converter 16 relieves the sub-network 10 of the reactive power exchange with the AC supply network 12 via the connection point AP.
  • the reactive power is provided in the embodiment shown in Fig.3 by the power converter 16 generating a negative system current I q , which is then measured at the output of the power converter 16.
  • the reactive power control 28 determines a reactive power control contribution to the compensation voltage Comp.
  • the reactive power control 28 includes a U(Q)-PI controller, which uses as an input value a difference ⁇ ⁇ ⁇ between a reactive power current setpoint ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ and a reactive power current actual value ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ of the reactive power exchanged via the bridge circuit of the power converter 16.
  • the reactive power current setpoint ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ for the reactive power is determined as a function of a difference between a setpoint ⁇ ⁇ ⁇ and an actual value ⁇ ⁇ ⁇ of the magnitude of the mains voltage ⁇ ⁇ ⁇ .
  • the U(Q)-PI controller As an output value, the U(Q)-PI controller generates a voltage difference ⁇ ⁇ which is used together with a specified voltage U 0 to generate a target active voltage U d soll . Together with a target reactive power voltage U q soll of zero, the target voltage U d so q ll is generated in the dq system.
  • the output values of DC control 26 and reactive power control 28 are transformed into the abc system and result in the mains frequency target voltage U F So u l n l d amental .
  • There can be loads 14 which receive certain harmonics from the sub-network 10 via the load current I_Last. This causes a harmonic distortion current at one or more multiples of the mains frequency f0.
  • the harmonic control 24 allocates harmonics at one or more multiples of the mains frequency f0 22-438-P-WO - 14 - a respective harmonic controller 24.3, 24.5, 24.n.
  • the harmonic controller has 24 harmonic controllers for harmonics with three times the mains frequency f0, with five times the mains frequency f0 and n times the mains frequency f0.
  • n is chosen as an odd natural number.
  • a respective harmonic controller 24.3, 24.5, 24.n filters from the actual value the mains voltage U ac the respective harmonic contribution U 3 is t t e Harm U 5 is t t e Harm U n is t t e Harm .
  • the power converter 16 uses the target voltage ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • Fig.4 the time profiles of the mains current I_Mains and load current I_Load are shown graphically as an example in the upper part.
  • the compensation current Komp generated by the power converter 16 and symbolically shown at the output of the power converter 16 improves the quality of the mains current I_Netz exchanged via the connection point AP.
  • harmonic power flows that are contained in the load current I_Last as harmonics are not provided via the connection point AP from the higher-level AC supply network 12, but rather by the power converter 16, so that the mains current I_Netz essentially comprises a sinusoidal shape with the mains frequency and the compensation current Komp corresponds to the harmonic distortion current in the load current I_Last.
  • Fig.5 schematically shows another embodiment of the sub-network 10 with a cable harness and the power converter 16 connected to it.
  • the computing unit 20 records the mains voltage U ac , the mains current I_Netz, a filter current I_filter, the DC voltage UDC and the load current I_Last using suitable measuring devices.
  • the control unit 20 determines the compensation voltage and/or the compensation current Comp such that the compensation voltage and/or the compensation current Comp 22-438-P-WO - 15 - can be generated by suitable timing of the bridge circuit of the power converter 16.
  • the control signal PWMS can be used, for example, to generate the suitable timing of the bridge circuit, e.g. by pulse width modulation.
  • the harmonic distortion current of the load current I_Load can be supplied by the power converter 16 and does not have to be supplied, or not completely, from the AC supply network 12.
  • the AC supply network 12 and the electrical power exchanged via the connection point AP can thus be relieved of the harmonic distortion current, so that the harmonic power flows via the connection point AP are reduced.
  • the network current I_Network is measured “before” and the load current I_Load is measured “after” the power converter 16.
  • the power converter 16 acts like a filter that can "filter out" harmonics from the mains current I_Netz that occur without superimposed specifications.
  • Fig.6 shows a schematic example of a control that implements the method according to the application and can run, for example, in the control unit 20.
  • a DC control 30 comprises a proportional controller (P controller) P, which has as an input value a difference between an actual value the DC voltage UDC and the specified level U d So c ll of the DC voltage UDC.
  • P controller proportional controller
  • the P-controller P outputs a DC current ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ which is suitable for stabilising and/or reducing the difference between the actual and setpoint value of the DC voltage UDC so that the DC voltage UDC is regulated to a predefinable level.
  • a mains current setpoint I mainssoll is determined in the time domain and transformed from the abc system to the dq system. This results in the mains current setpoint in the dq system I mainsdqsoll .
  • Determining the mains current setpoint I mainssoll can include bandpass filtering of the load current I_load in the time domain, where the centre frequency of the bandpass depends on the mains frequency f0 and can correspond to the mains frequency f0.
  • the resulting mains current setpoint I netzdqsoll then corresponds essentially to the desired sinusoidal curve of the mains current I_Netz at the mains frequency f, ie the load current I_Last minus any harmonic distortion currents.
  • the recorded mains current I_Netz is also transformed from the abc system into the dq system and results in the mains current I netzdq dq system.
  • Inetzdq of the mains current
  • the mains current setpoint Inetzdqsoll and the output value of the DC control 30, namely the DC current ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ , 22-438-P-WO - 16 - first a current setpoint in the dq system and then the setpoint output voltage U dqsoll of the power converter 16 in the dq system is determined via a proportional-integral-derivative controller (PID controller) PID.
  • PID controller proportional-integral-derivative controller
  • a difference between the mains current setpoint I robdqsoll and the mains current actual value I netzdq can be determined and added to the DC current ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ .
  • This sum is then fed as a current setpoint in the dq system IWRdqsoll to the PID controller PID, which outputs the setpoint output voltage U dqsoll at its output, which is suitable for generating a compensation current Komp, which includes both any harmonic distortion currents and any active currents for controlling the DC voltage UDC.
  • the control also has a feedforward function that can be used to pre-control the output voltage U_dq of the power converter 16.
  • the input value of the connection is the target output voltage U dqsoll of the power converter 16.
  • the other input variables include the load current I_Last, which was transformed from the abc system into the dq system, the mains voltage U ac , which was transformed from the abc system into the dq system, the frequency of the mains voltage U ac and the output current I_filter of the power converter 16.
  • the connection of these variables to the target output voltage Udqsoll enables changes in the various input variables of the control to be taken into account , even before these changes have had a concrete effect on the target output voltage along the control system.
  • the feedforward control using the output current I_filter as well as the load current I_Last and the mains voltage U ac can enable the control to react more quickly to, for example, externally induced changes in the output current I_filter of the power converter 16.
  • the connection compensates for the influence of periodically fluctuating AC variables on the DC control, so that a P controller is sufficient for the DC control, whereby the dynamic behavior of the DC voltage can be further improved by means of a high proportionality factor.
  • the starting value of the connection is the output voltage U_dq of the power converter 16.
  • the output voltage U_dq of the power converter 16 which is subsequently transformed from the dq system to the abc system, is used by the control signal generator PWM to generate the control signal PWMS for the bridge circuit of the power converter 16.
  • the bridge circuit is clocked depending on the control signal PWMS in order to generate the compensation current Komp.
  • the compensation current Komp is linked to a compensation voltage Komp, which results in the control according to Fig.6 such that the filter current I_filter fed in by the power converter 16 includes both the possible harmonic distortion currents and any active currents for controlling the DC voltage UDC.
  • Fig.7 shows exemplary schematic representations of mains current I_mains, load current I_load, output current of the power converter I_filter and the DC voltage UDC.
  • the load current I_load corresponds to the mains current I_mains via the connection point AP when the power converter 16 is inactive.
  • this corresponds to the time period t ⁇ t1 in which both the load current I_load and the mains current I_mains contain a harmonic distortion current in addition to a mains frequency fundamental wave, while the filter current I_filter is zero.
  • the power converter 16 is activated and carries out a method according to the application for reducing the harmonic power flows in the mains current I_mains.
  • the DC voltage UDC drops briefly and is then raised to a normal level by the DC control used.
  • the harmonic distortion currents in the load current I_Last are taken over by the power converter 16 and fed in as filter currents I_filter, so that the mains current I_Netz essentially only includes the sinusoidal mains-frequency fundamental wave.
  • the load current I_Last changes and another short transient phase follows with a regulation of the briefly dipping DC voltage UDC.
  • the transient phase can be shortened in particular by means of the feedforward control according to Fig.6.
  • the harmonic power flows at the connection point of the AP are then reduced again by the harmonic distortion currents in the load current I_Last being taken over by the power converter 16 and fed in as filter currents I_filter.
  • Fig.8 shows an embodiment in which the power converter 16 has a connected DC source G.
  • the previously described methods and controls can be supplemented here by feeding in electrical active power from the DC source G.
  • the power converter 16 can carry out an AC current-controlled feed-in from a PV system that acts as a DC source G, with a selective grid forming function.
  • a power converter 16 designed as a PV inverter 16 can feed PV power into the sub-grid 10 in a voltage-controlled manner, e.g. grid-following / current-impressing / current-controlled in the form of AC active power, and additionally exert a targeted influence on certain harmonics within the scope of its possibilities, e.g. by means of a voltage-impressing harmonic control according to Fig.3 or a current-impressing filter according to Fig.6.
  • the active power of a PV generator can be fed into the AC supply network via the AC current-controlled operation with the grid frequency f0.
  • the power converter 16 can generate a compensation voltage and/or a compensation current 22-438-P-WO - 18 - submitted version Komp can be fed into the sub-grid 10, the frequency of which compensates for one or more AC harmonics, e.g. the 3rd, 5th, 7th, 9th, 11th, 13th harmonics, etc., with the aim of minimizing these AC harmonics at the connection point AP to the AC supply grid 12.
  • the power converter 16, e.g. PV inverter 16 can be used specifically as an active grid filter.
  • a decision can be made as to whether the permissible apparent power of the power converter 16 should be used to feed the full power of the DC source G as active power into the AC grid, or whether parts of the permissible apparent power of the power converter 16 should be used to reduce the distortion current in the grid current I_grid.
  • a distortion current can, for example, B. be generated by a load 14, which can e.g. be a large consumer among the consumers 14.
  • the power converter 16 can help to comply with limit values with regard to THD (Total Harmonic Distortion) and/or harmonics, particularly at the connection point AP, which would otherwise be exceeded by the operation of the load 14 in the form of the large consumer.
  • THD Total Harmonic Distortion
  • harmonics particularly at the connection point AP
  • FIG. 9 shows an embodiment of the sub-network 10 with several power converters 16, 16.N.
  • the power converters 16, 16.N can have capacitors 18, 18.N connected to their respective DC sides, to which DC voltages UDC, UDC.N are applied.
  • the power converters 16, 16.N can be connected to the sub-network 10 via filter inductors 22.
  • Each power converter 16, 16.N can have a control unit 20, 20.N.
  • a higher-level control unit is also conceivable, which alternatively or additionally controls both and possibly other power converters 16, 16.N, for example by specifying individual parameters of the controls in the power converter 16, 16.N, and/or by executing the previously described processes and controls.
  • the power converters 16, 16.N can be connected in parallel on the AC side of the sub-network 10. Different sub-functions, e.g. relating to the sub-aspects of harmonic control 24, DC control 26, 30 and reactive power control 28, can be fulfilled by different power converters 16, 16.N. It is also conceivable that several power converters 16, 16.N fulfill the same sub-function. In particular, a first number of power converters 16, 16.N can take over the reduction of harmonics in the mains current I_Netz, whereby in particular each power converter 16, 16.N can reduce a specific harmonic; at the same time, a second number of power converters 16, 16.N can carry out reactive power compensation.

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Abstract

Die Erfindung offenbart ein Verfahren zur Reduzierung von harmonischen Leistungsflüssen über einen Anschlusspunkt (AP), an dem ein Teilnetz (10) an ein übergeordnetes AC-Versorgungsnetz (12) angeschlossen ist und über den ein Netzstrom (I_Netz) zwischen dem Teilnetz (10) und dem übergeordneten AC-Versorgungsnetz (12) fließt. Dabei weist das Teilnetz (10) zumindest eine Last (14) auf, die dem Teilnetz (10) einen elektrischen Laststrom (I_Last) entnimmt, der einen Wirkleistungs-Strom (I_d) bei einer Netzfrequenz (f0) und einen harmonischen Verzerrungsstrom bei einer oder mehreren ganzzahligen Vielfachen der Netzfrequenz (f0) umfasst. Ferner weist das Teilnetz (10) einen Leistungswandler (16, 16.N) auf, der mittels einer Brückenschaltung elektrische Leistung zwischen einer auf seiner DC-Seite angeschlossenen Kapazität (18, 18.N) und dem auf seiner AC-Seite angeschlossenen Teilnetz (10) austauscht. Zunächst findet im Verfahren ein Erfassen einer Netzspannung (Uac) des Teilnetzes (10) statt. Nachfolgend ein Ermitteln einer Kompensationsspannung und/oder eines Kompensationsstromes (Komp) unter Verwendung der Netzspannung (Uac), wobei die Kompensationsspannung und/oder der Kompensationsstrom (Komp) zur Erzeugung durch den Leistungswandler (16, 16.N) vorgesehen ist und geeignet ist, den harmonischen Verzerrungsstrom bei zumindest einer Vielfachen der Netzfrequenz (f0) im Netzstrom (I_Netz) zu reduzieren. Das Verfahren zeigt außerdem ein Erzeugen der Kompensationsspannung und/oder des Kompensationsstroms (Komp) durch den Leistungswandler (16, 16.N) durch geeignete Taktung der Brückenschaltung zwischen der DC-seitigen Kapazität (18, 18.N) und dem Teilnetz (10).

Description

22-438-P-WO - 1 - eingereichte Fassung VERFAHREN UND STEUEREINHEIT ZUR REDUZIERUNG VON HARMONISCHEN LEISTUNGSFLÜSSEN SOWIE TEILNETZ MIT STEUEREINHEIT TECHNISCHES GEBIET Die Anmeldung betrifft ein Verfahren und eine Steuereinheit zur Reduzierung von harmonischen Leistungsflüssen sowie ein an ein übergeordnetes Wechselspannungs- Versorgungsnetz (AC-Versorgungsnetz) angeschlossenes Wechselspannungs-Teilnetz (AC- Teilnetz) mit einer solchen Steuereinheit. STAND DER TECHNIK AC-Teilnetze können im industriellen Bereich z. B. zur Versorgung von Industrieanlagen und/oder Industriegebieten Anwendung finden. Ein AC-Teilnetz kann aus einem oder mehreren AC-Leitungssträngen bestehen, die gemeinsam an einem Anschlusspunkt ange- schlossen sind und an die elektrische Lasten angeschlossen werden können. Dabei werden die an das Teilnetz angeschlossene Lasten mit elektrischer Leistung mit einer Strom- komponente bei einer Nennfrequenz des Teilnetzes, z. B. bei 50 Hz Netzfrequenz versorgt und können aus dem Teilnetz zusätzlich harmonische Stromkomponenten beziehen, d.h. Ströme mit Vielfachen der Netzfrequenz. Im Allgemeinen entstehen diese durch Verbraucher und Betriebsmittel, die einen nichtsinusförmigen Strom bzw. einen periodisch ein- und aus- geschalteter Stromfluss aufweisen, wie beispielsweise Gleichrichter, Frequenzumrichter oder USV-Anlagen und/oder vergleichbare, insbesondere getaktete Lasten. Dabei sind Vielfache bis zum 50ten Vielfachen der Netzfrequenz zu beobachten. Die Folge der Stromverzerrung durch diese Oberwellen ist eine Verzerrung der nominal sinusförmigen Netzspannung mit vergleichbaren Frequenzanteilen wie die harmonischen Stromkomponenten. Dabei können die Spannungen und/oder die Ströme in Teilnetzen für industrielle Anlagen und andere größere Objekte mit einem großen Bedarf an elektrischer Leistung, z.B. Produktionsanlagen mit Maschinenparks oder Einkaufzentren und ähnliches, Verzerrungen enthalten, die bestimmte Grenzwerte hinsichtlich THD (engl. total harmonic distortion) und/oder Oberwellen in Spannung und/oder Strom überschreiten. Solche Teilnetze und/oder bestimmte über einzelne Stränge des Teilnetzes versorgte Verbraucher dürfen daher ggf. nicht ohne weiteres an ein übergeordnetes Versorgungsnetz angeschlossen sein, wenn die genannten Grenzwerte für einen solchen Anschlusspunkt definiert sind. Es sind passive Filter bekannt, in denen passive Elemente wie Kapazitäten und Induk- tivitäten verwendet werden. Solche Filter sind beispielsweise als sogenannte Saugkreise ausgebildet und in der Regel für eine bestimmte Last mit gegebenen Eigenschaften ausgelegt bzw. dimensioniert. 22-438-P-WO - 2 - eingereichte Fassung In EP2436092 wird die Kompensation von in Stromverläufen auftretenden Ober- schwingungen in einem Hochspannungsnetz durch einen passiven Filter und eine steuerbare Spannungsquelle beschrieben. Ein STATCOM ist ein Stromrichter, der eingerichtet ist, induktive oder kapazitive Blind- leistung mit einem AC-Netz auszutauschen. Ein Gleichspannungskondensator wirkt dabei als Gleichspannungsquelle, die über einen Leistungswandler eine Wechselspannungsquelle zum Anschluss an das AC-Netz über einen Transformator bildet. In EP2478610 wird eine Photovoltaikanlage beschrieben, die über einen Transformator an ein AC-Versorgungsnetz angeschlossen und dafür ausgelegt ist, mittels einer Stromregelung sowohl Wirkleistung zu erzeugen und diese mit dem AC-Versorgungsnetz auszutauschen als auch Blindleistung und Oberwellen im AC-Versorgungsnetz zu kompensieren, so dass die Photovoltaikanlage als eine Art STATCOM mit einer Stromregelung arbeitet. Aus der DE 10244056 B3 ist ein Verfahren zum Erzeugen eines Satzes von Steuersignalen für einen Umrichter eines aktiven Filters zur Kompensation von Oberschwingungen bekannt. In diesem Verfahren wird der Strom, welcher die zu kompensierende Oberschwingung umfasst, gemessen und der Grundschwingungsanteil aus den Messsignalen eliminiert. Auf die derart gefilterten Messwerte wird eine transformierte Regelfunktion eines PI-Reglers angewandt. Die Ausgangsgrößen des PI-Reglers werden anschließend aufsummiert und als Sollstromwert an die Regeleinrichtung eines IGBT-Umrichters übertragen. AUFGABE Der Anmeldung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Steuereinheit bereit- zustellen, mit dem die Qualität eines Teilnetzes hinsichtlich der elektrischen Parameter innerhalb des Teilnetzes und/oder an einem Anschlusspunkt des Teilnetzes an ein über- geordnetes Versorgungsnetz verbessert werden kann. LÖSUNG Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Steuereinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Ausführungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG Ein Teilnetz, insbesondere ein AC-Teilnetz, ist an einem Anschlusspunkt an ein über- geordnetes AC-Versorgungsnetz angeschlossen. Über den Anschlusspunkt fließt ein Netzstrom zwischen dem Teilnetz und dem übergeordneten AC-Versorgungsnetz, 22-438-P-WO - 3 - eingereichte Fassung insbesondere aus dem übergeordneten AC-Versorgungsnetz in das Teilnetz. Das AC- Versorgungsnetz ist dem Teilnetz übergeordnet, da es z. B. elektrische Energie über größere Entfernungen als das Teilnetz transportiert, die Netzspannung im übergeordneten AC-Ver- sorgungsnetz höher ist als im Teilnetz und/oder das AC-Versorgungsnetz von einem Netz- betreiber für ein größeres Gebiet zur Energieversorgung mit definierten Netzparametern vorgesehen ist. Das Teilnetz weist zumindest eine elektrische Last auf, die dem AC-Teilnetz einen elektrischen Laststrom entnimmt, der einen Wirkleistungs-Strom bei einer Netzfrequenz sowie einen harmonischen Verzerrungsstrom bei einer oder mehreren ganzzahligen Viel- fachen der Netzfrequenz umfasst. Bei der zumindest einen elektrischen Last kann es sich z. B. um eine Wechselstrom-Last handeln, beispielsweise einen Motor, oder um eine Gleich- strom-Last, welche z. B. über einen Gleichrichter mit dem AC-Teilnetz verbunden ist. Je nach Leistungsbedarf der Last bzw. Wirkungsweise des Wandlers können die oben genannten Komponenten des Laststroms z. B. durch eine Phasenanschnittsteuerung ent- stehen, über die die elektrische Leistung einer Wechselstrom-Last eingestellt werden kann. Das Teilnetz weist weiter einen Leistungswandler auf, der mittels einer Brückenschaltung elektrische Leistung zwischen einer auf seiner DC-Seite angeschlossenen Gleichstrom- Einheit, insbesondere einer Kapazität, und dem auf seiner AC-Seite angeschlossenen Teil- netz austauscht. Hierfür kann die Brückenschaltung insbesondere Halbleiter-Leistungs- schalter aufweisen, welche getaktet angesteuert werden. Der Leistungswandler kann dabei bidirektional betrieben werden und insofern als Wechselrichter mit elektrischem Leistungs- fluss von der DC-Seite nach der AC-Seite und als Gleichrichter mit elektrischem Leistungs- fluss von der AC-Seite nach der DC-Seite wirken. Ein Verfahren zur Reduzierung von harmonischen Leistungsflüssen über den Anschlusspunkt weist die Schritte auf: - Erfassen einer Netzspannung des Teilnetzes. - Ermitteln einer Kompensationsspannung und/oder eines Kompensationsstromes unter Verwendung der Netzspannung, wobei die Kompensationsspannung und/oder der Kompensationsstrom zur Erzeugung durch den Leistungswandler vorgesehen ist und geeignet ist, den harmonischen Verzerrungsstrom bei zumindest einer Vielfachen der Netzfrequenz im Netzstrom zu reduzieren. - Erzeugen der Kompensationsspannung und/oder des Kompensationsstroms durch den Leistungswandler durch geeignete Taktung der Brückenschaltung zwischen der DC-seitigen Kapazität und dem Teilnetz. 22-438-P-WO - 4 - eingereichte Fassung Das Teilnetz kann von dem übergeordneten AC-Versorgungsnetz galvanisch getrennt sein. Die galvanische Trennung kann insbesondere durch einen Transformator im Anschlusspunkt bewirkt werden. Der Transformator kann dabei zusätzlich zur galvanischen Trennung eine Transformation der Spannung zwischen AC-Versorgungsnetz und Teilnetz bewirken. Die galvanische Trennung am Anschlusspunkt ist ein wichtiges Sicherheitsmerkmal zum Anschluss an AC-Versorgungsnetze. Das Teilnetz kann in sich so ausgelegt sein, dass es ohne interne galvanische Trennung auskommt. Insbesondere kann der Leistungswandler ohne galvanische Trennung an das Teilnetz angeschlossen sein. Durch das beschriebene Verfahren kann die Netzspannungsqualität in dem Teilnetz ver- bessert werden. Dies kann insbesondere für industrielle Anwendungen vorteilhaft sein, welche Lasten aufweisen können, die die Netzspannung negativ beeinflussen. Das Verfahren kann die Netzstromqualität verbessern und über die Netzimpedanz damit die Netzspannung verbessern. Beide Qualitätsverbesserungen können sich gezielt auf die Verbesserung der über den Anschlusspunkt mit dem übergeordneten AC-Versorgungsnetz ausgetauschten Leistung auswirken und negative Auswirkungen des Leistungsaustausches über den Anschlusspunkt auf das übergeordnete AC-Versorgungsnetz vermindern. Auf seiner DC-Seite kann der Leistungswandler alternativ oder zusätzlich mit einer elektrischen DC-Quelle, wie z. B. einer PV-Anlage (PV: Photovoltaik) verbunden sein. Aus der DC-Quelle kann der Leistungswandler im Wechselrichter-Betrieb elektrische Leistung beziehen und in das Teilnetz einspeisen. Diese aus der DC-Quelle beziehbare elektrische Leistung kann zum Beispiel zur Deckung des Leistungsbedarfs im Teilnetz dienen. Dies ist z. B. im industriellen Bereich von Vorteil, insbesondere indem der Eigenverbrauch lokal erzeugter Leistung maximiert werden kann. Zusätzlich kann eine netzdienliche Kompen- sations-Funktion realisiert werden, indem Verzerrungsblindleistung zur Glättung des Stromes am Anschlusspunkt zur Verfügung gestellt wird. Diese netzdienliche Kompensations- Funktion kann dabei regulatorisch vorgeschrieben sein und/oder auf Anforderung des AC- Versorgungsnetzes und/oder des Netzbetreibers erfolgen. Mit Hilfe des beanspruchten Verfahrens ist es möglich, diese Anforderung zu erfüllen und gleichzeitig den Aufwand für etwaige AC-Netzfilter zu reduzieren, was Kostensenkungen ermöglicht. Innerhalb eines Teilnetzes wird lokal eine Kompensationsspannung und/oder ein Kompen- sationsstrom bereitgestellt, der der zumindest einen Last den benötigten harmonischen Verzerrungsstrom bereitstellt, so dass der von dem AC-Versorgungsnetz bereitzustellende harmonische Verzerrungsstrom und damit die harmonischen Leistungsflüsse über den Anschlusspunktreduziert werden. 22-438-P-WO - 5 - eingereichte Fassung In Ausführungsformen des Verfahrens können beim Ermitteln der Kompensationsspannung und/oder des Kompensationsstromes verschiedene Oberwellen des harmonischen Verzerrungsstroms bei verschiedenen Vielfachen der Netzfrequenz unabhängig voneinander berücksichtigt werden. In einer Ausführungsform des Verfahrens ermittelt ein Oberwellen-Regler unter Verwendung der Netzspannung einen jeweiligen Beitrag der jeweiligen Oberwelle zur Netzspannung. Ein jeweiliger Oberwellen-Beitrag ist dabei eine Schwingung der Netzspannung mit einer Frequenz, die das jeweilige Vielfache der Netzfrequenz beträgt, wobei diese Schwingung der Netzspannung mit einer entsprechenden Schwingung des Verzerrungsstroms elektrisch gekoppelt ist. Die Oberwellen-Regler ermittelt dabei unter Verwendung des jeweiligen Ober- wellen-Beitrags als Regelgröße einen jeweiligen Oberwellen-Kompensationsbeitrag zur Kompensationsspannung. Hierbei können insbesondere ungeradzahlige Vielfache der Netzfrequenz genutzt werden. Es wird weiter vorgeschlagen, dass eine DC-Spannung erfasst wird, die an der auf der DC- Seite des Leistungswandlers angeschlossenen Kapazität anliegt. Eine DC-Regelung ermittelt einen DC-Regelungsbeitrag zur Kompensationsspannung und/oder zum Kompensations- strom unter Verwendung der DC-Spannung so, dass die DC-Spannung durch geeigneten Wirkleistungs-Austausch über die Brückenschaltung auf ein vorgebbares Niveau geregelt wird. Durch diese Regelung wird ein etwaiger Wirkleistungsaustausch aufgrund der anderen Beiträge zur Kompensationsspannung bzw. zum Kompensationsstrom, insbesondere eine Wirkleistung aufgrund der Oberwellen-Kompensationsbeträge ausgeglichen, ohne in die Regelung der anderen Beiträge einzugreifen, so dass die Kapazität des Leistungswandlers dauerhaft als Quelle für die Kompensationsspannung bzw. den Kompensationsstrom zur Verfügung steht. In Ausführungsformen umfasst die DC-Regelung einen f(P)-PI-Regler (PI-Regler = Propor- tional-Integral-Regler), der als Eingangswert eine Differenz zwischen einem Wirkleistungs- Stromsollwert und einem Wirkleistungs-Stromistwert der über die Brückenschaltung ausge- tauschten Wirkleistung verwendet. Der Wirkleistungs-Stromsollwert wird dabei in Abhängig- keit einer Differenz zwischen einem Istwert der DC-Spannung und dem vorgegebenen Niveau der DC-Spannung ermittelt. Der Wirkleistungs-Austausch wird dabei über die Brückenschaltung durch Änderung der AC-seitigen Frequenz des Leistungswandlers in Abhängigkeit vom Ausgangswert des f(P)-PI-Reglers geregelt. Die AC-seitige Frequenz des Leistungswandlers entspricht dabei der Ausgangsfrequenz der auf der AC-Seite des Leistungswandlers vorliegenden elektrischen Größen. Konkret kann beispielsweise die Ausgangsfrequenz des Leistungswandlers um einen Änderungsbetrag geändert werden, der zusammengesetzt ist aus einem ersten Betrag, der mittels des P-Anteils des f(P)-PI-Reglers 22-438-P-WO - 6 - eingereichte Fassung erzeugt wird und proportional zur Differenz zwischen Wirkleistungs-Stromsollwert und -Wirk- leistung-Stromwert ist, und einem zweiten Betrag, der mittels des I-Anteils der f(P)-Reglers erzeugt wird und proportional zum zeitlichen Integral der Differenz zwischen Wirkleistungs- Stromsollwert und -istwert ist. Die Ausführungsform mit f(P)PI-Regler ermöglicht eine netz- bildende Regelung des Leistungswandlers, indem durch die Änderung der AC-seitigen Frequenz des Leistungswandlers eine Phasenwinkeldifferenz zwischen der Ausgangs- spannung des Leistungswandlers und der Netzspannung eingestellt wird. Dadurch kann einerseits der Wirkleistungs-Stromsollwert genau eingestellt werden, und andererseits reagiert die Regelung auf ein Netzereignis, beispielsweise einen Phasensprung der Netz- spannung oder eine Änderung der Netzfrequenz zumindest vorübergehend mit einer korrespondierenden Wirkleistungs-Änderung. In einer alternativen Ausführungsform umfasst die DC-Regelung einen P-Regler (Proportional-Regler), der als Eingangswert eine Differenz zwischen einem Istwert der DC- Spannung und dem vorgegebenen Niveau der DC-Spannung verwendet. Der Wirkleistungs- Austausch über die Brückenschaltung wird durch Vorgabe eines Stromsollwertes in Abhängigkeit vom Ausgangswert des P-Reglers geregelt. Konkret kann beispielsweise ein Stromsollwert erzeugt werden, der proportional zur Differenz zwischen Istwert und Sollwert der DC-Spannung ist. Die Ausführungsform mit P-Regler ermöglicht eine effiziente DC- Spannungshaltung innerhalb des charakteristischen linearisierten Spannungsbereichs der Gleichstrom-Einheit. Ferner ermöglicht die DC-Regelung mit einem P-Regler eine schnelle Anpassung des Istwerts auf den Sollwert der DC-Spannung. Der Laststrom kann einen Blindleistungs-Strom bei der Netzfrequenz aufweisen. Zur Verringerung des daraus im Regelfall folgenden Blindleistungsaustausches am Anschluss- punkt des Teilnetzes an das übergeordnete AC-Versorgungsnetz kann das Verfahren eine Blindleistungs-Regelung aufweisen. Die Blindleistungs-Regelung ermittelt einen Blind- leistungs-Regelungsbeitrag zur Kompensationsspannung. Die Blindleistungs-Regelung umfasst dazu einen U(Q)-PI-Regler, der als Eingangswert eine Differenz zwischen einem Blindleistungs-Stromsollwert und einem Blindleistungs-Stromistwert der über die Brücken- schaltung ausgetauschten Blindleistung verwendet. Der Blindleistungs-Stromsollwert wird dabei für die Blindleistung in Abhängigkeit einer Differenz zwischen einem Sollwert und einem Istwert des Betrags der Netzspannung so vorgegeben, dass der Blindleistungs- austausch am Anschlusspunkt verringert wird. Das Verfahren kann die weiteren Schritte aufweisen: - Erfassen des Laststroms und des Netzstroms, - Ermitteln eines Netzstrom-Sollwertes unter Verwendung des Laststroms, - Ermitteln einer Soll-Ausgangsspannung des Leistungswandlers in Abhängigkeit von der 22-438-P-WO - 7 - eingereichte Fassung Differenz zwischen einem Netzstrom-Istwert und dem Netzstrom-Sollwert, - Erzeugen eines Steuersignals aus der ermittelten Soll-Ausgangsspannung und Taktung der Brückenschaltung in Abhängigkeit von dem Steuersignal, um den Kompensationsstrom zu erzeugen. Bei dem Steuersignal kann es sich insbesondere um ein Pulsweitenmodulationssignal handeln, welches die Taktung der Halbleiter-Schalter der Brückenschaltung angibt, z. B. durch Vorgabe jeweils geeigneter Öffnungs- und Schließzeiten der Halbleiter-Schalter. Das Ermitteln des Netzstrom-Sollwertes kann eine Bandpass-Filterung des Laststroms umfassen, wobei die Mittenfrequenz des Bandpasses von der Netzfrequenz abhängt. Dabei kann die Mittenfrequenz des Bandpasses im Wesentlichen der Netzfrequenz entsprechen. In Ausführungsformen des Verfahrens können der Laststrom, der Ausgangsstrom des Leistungswandlers und/oder die Netzspannung erfasst und zur Vorsteuerung der Ausgangs- spannung des Leistungswandlers verwendet werden. Das Teilnetz, das über den Anschlusspunkt an das übergeordnete AC-Versorgungsnetz angeschlossen ist, weist zumindest eine Last auf, die dem Teilnetz den Laststrom entnimmt. Der Laststrom umfasst einen Wirkleistungs-Strom bei einer Netzfrequenz sowie einen harmonischen Verzerrungsstrom bei einer oder mehreren ganzzahligen Vielfachen der Netz- frequenz. Das Teilnetz weist weiter einen Leistungswandler auf, der mittels einer Brücken- schaltung elektrische Leistung zwischen einer auf seiner DC-Seite angeschlossenen Kapazität und dem auf seiner AC-Seite angeschlossenen Teilnetz austauscht. Eine Steuereinheit zur Reduzierung von harmonischen Leistungsflüssen in dem Netzstrom, der über den Anschlusspunkt zwischen dem Teilnetz und dem übergeordneten AC- Versorgungsnetz fließt, ist ausgebildet: - eine Netzspannung des Teilnetzes zu empfangen, - eine Kompensationsspannung und/oder einen Kompensationsstrom unter Verwendung der Netzspannung zu ermitteln, wobei die Kompensationsspannung und/oder der Kompen- sationsstrom zur Erzeugung durch den Leistungswandler vorgesehen ist und geeignet ist, den harmonischen Verzerrungsstrom bei zumindest einer Vielfachen der Netzfrequenz im Netzstrom zu reduzieren, und - ein Steuersignal an den Leistungswandler auszugeben, wobei die Kompensations- spannung und/oder der Kompensationsstrom durch den Leistungswandler unter Verwen- dung des Steuersignals durch geeignete Taktung der Brückenschaltung zwischen der DC- seitigen Kapazität und dem Teilnetz erzeugbar ist. 22-438-P-WO - 8 - eingereichte Fassung In einer Ausführungsform ist die Steuereinheit ausgebildet, einen jeweiligen Oberwellen- Kompensationsbeitrag zur Kompensationsspannung für verschiedene Oberwellen-Beiträge bei verschiedenen Vielfachen der Netzfrequenz unabhängig voneinander zu ermitteln. Die Steuereinheit kann ausgebildet sein, einen jeweiligen Oberwellen-Regler auszuführen, mittels derer unter Verwendung der Netzspannung ein jeweiliger Oberwellen-Beitrag ermittel- bar ist, wobei unter Verwendung des jeweiligen Oberwellen-Beitrags als Regelgröße der jeweilige Oberwellen-Kompensationsbeitrag zur Kompensationsspannung ermittelbar ist. In Ausführungsformen kann die Steuereinheit ausgebildet sein, eine DC-Spannung zu empfangen, die an der auf der DC-Seite des Leistungswandlers angeschlossenen Kapazität anliegt, und eine DC-Regelung auszuführen, mittels derer ein DC-Regelungsbeitrag zur Kompensationsspannung und/oder zum Kompensationsstrom unter Verwendung der DC- Spannung so ermittelbar ist, dass die DC-Spannung durch geeigneten Wirkleistungs- Austausch über die Brückenschaltung auf ein vorgebbares Niveau geregelt wird. Der Laststrom kann weiter einen Blindleistungs-Strom bei der Netzfrequenz umfassen, und die Steuereinheit kann ausgebildet sein, eine Blindleistungs-Regelung auszuführen, mittels derer ein Blindleistungs-Regelungsbeitrag zur Kompensationsspannung so ermittelbar ist, dass der Blindleistungsaustausch am Anschlusspunkt verringert wird. Das Teilnetz, das an dem Anschlusspunkt an das übergeordnete AC-Versorgungsnetz angeschlossen ist, kann eine solche Steuereinheit aufweisen. Das Teilnetz weist zumindest einen Leitungsstrang auf, an den zumindest eine Last angeschlossen ist, die ausgebildet ist, dem Teilnetz den Laststrom zu entnehmen, der den Wirkleistungs-Strom bei der Netz- frequenz sowie den harmonischen Verzerrungsstrom bei einer oder mehreren ganzzahligen Vielfachen der Netzfrequenz umfasst. Der Laststrom kann in Ausführungsformen außerdem den Blindleistungs-Strom bei der Netzfrequenz umfassen. Das Teilnetz weist weiter den Leistungswandler auf, der ausgebildet ist, mittels der Brückenschaltung elektrische Leistung zwischen der auf seiner DC-Seite angeschlossenen Gleichstromeinheit, insbesondere einer Kapazität, und dem auf seiner AC-Seite angeschlossenen Teilnetz so auszutauschen, dass harmonische Leistungsflüsse über den Anschlusspunkt reduziert werden. Das Teilnetz kann mehrere Leistungswandler umfassen, insbesondere an demselben Leitungsstrang des Teilnetzes, wobei die verschiedenen Leistungswandler dazu eingerichtet sind, jeweils eine Kompensationsspannung und/oder einen Kompensationsstrom zur Reduzierung jeweils unterschiedlicher Oberwellen-Beiträge bei jeweils unterschiedlichen Vielfachen der Netzfrequenz zu erzeugen. 22-438-P-WO - 9 - eingereichte Fassung Die Leistungswandler können dabei mit einer übergeordneten Steuereinheit verbunden sein. Alternativ oder zusätzlich können entsprechende Steuereinheiten dezentral an einzelnen oder allen Leistungswandlern im Teilnetz angeordnet sein. Die übergeordnete oder dezentrale Steuereinheit kann ein jeweiliges Steuersignal an einen jeweiligen der mehreren Leistungswandler ausgeben, wobei das jeweilige Steuersignal zur Erzeugung der Kompen- sationsspannung und/oder des Kompensationsstroms durch den jeweiligen Leistungs- wandler zur Reduzierung des harmonischen Verzerrungsstroms bei einer oder mehreren Vielfachen der Netzfrequenz geeignet ist. Falls der Laststrom einen Blindleistungs-Strom bei der Netzfrequenz aufweist, kann das jeweilige Steuersignal zur Erzeugung der Kompensa- tionsspannung und/oder des Kompensationsstrom durch den jeweiligen Leistungswandler zur Reduzierung des Blindleistungsaustauschs am Anschlusspunkt geeignet sein. Das Teilnetz kann von dem übergeordneten AC-Versorgungsnetz, insbesondere durch einen Transformator im Anschlusspunkt, galvanisch getrennt sein. Das Teilnetz selbst kann in sich ohne galvanische Trennung ausgebildet sein, und insbesondere kann der mindestens eine Leistungswandler ohne galvanische Trennung an das Teilnetz angeschlossen sein. KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN Im Folgenden wird die erfindungsgemäße technische Lehre anhand in den Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben. Fig.1 zeigt schematisch ein Verfahren zur Reduzierung von harmonischen Leistungs- flüssen. Fig.2 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Teilnetzes mit Leistungswandler. Fig.3 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Regelung mit verschiedenen Komponenten. Fig.4 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Teilnetzes mit Leistungswandler. Fig.5 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Teilnetzes mit Leistungs- wandler. Fig.6 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Regelung mit verschiedenen Komponenten. Fig.7 zeigt schematische beispielhafte Strom- und Spannungsverläufe im Teilnetz. 22-438-P-WO - 10 - eingereichte Fassung Fig.8 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Teilnetzes mit Leistungs- wandler und DC-Quelle. Fig.9 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Teilnetzes mit mehreren Leistungswandlern. Es werden in den Figuren die gleichen Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Elemente verwendet. Die Darstellungen in den Figuren können nicht maßstäblich sein. FIGURENBESCHREIBUNG Fig.1 zeigt schematisch ein Verfahren zur Reduzierung von harmonischen Leistungsflüssen über einen Anschlusspunkt AP, an dem ein Teilnetz 10 mit einem Leistungswandler 16, 16.N an ein übergeordnetes AC-Versorgungsnetz 12 angeschlossen ist. Das Verfahren weist die Schritte auf: S1: Erfassen einer Netzspannung Uac des Teilnetzes 10. S2: Ermitteln einer Kompensationsspannung und/oder eines Kompensationsstromes Komp unter Verwendung der Netzspannung Uac. S3: Erzeugen der Kompensationsspannung und/oder des Kompensationsstroms Komp durch den Leistungswandler 16, 16.N. Das Verfahren wird insbesondere wiederholt durchgeführt, so dass durch die laufende Erzeugung und Anpassung des Kompensationsstroms und/oder der Kompensations- spannung Komp Verzerrungen durch Oberwellen in der über den Anschlusspunkt ausgetauschten elektrischen Leistung reduziert werden können. Das Verfahren wird zum Beispiel durch eine als Recheneinheit mit Speicher und Prozessor ausgebildete Steuereinheit 20, 20.N ausgeführt. Das Verfahren kann auf der Steuereinheit 20, 20.N z. B. als Software ausgeführt werden. Für die Erfassung von Messwerten können entsprechende Messeinrichtungen vorgesehen sein. Die Kompensationsspannung und/oder der Kompensationsstrom Komp werden mittels des Verfahrens, z. B. durch die Steuereinheit 20, so ermittelt, dass sie durch den Leistungs- wandler 16, 16.N erzeugt werden können. Fig.2 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel des Teilnetzes 10 mit dem Leistungs- wandler 16. Das Teilnetz 10 ist im dargestellten Beispiel als AC-Teilnetz mit einem Leitungs- strang ausgebildet. Das Teilnetz 10 weist im dargestellten Beispiel drei Lasten 14 auf. Es sind auch mehr oder weniger Lasten 14 denkbar. Die Lasten 14 können insbesondere als 22-438-P-WO - 11 - eingereichte Fassung AC-Lasten oder als DC-Lasten ausgebildet sein, welche direkt bzw. über geeignete Wandler an das Teilnetz 10 angeschlossen sind. Das Teilnetz 10 ist über den Anschlusspunkt AP mit dem AC-Versorgungsnetz 12 verbunden. Über den Anschlusspunkt AP fließt ein Netzstrom I_Netz zwischen dem Teilnetz 10 und dem übergeordneten AC-Versorgungsnetz 12. Das Teilnetz 10 kann z. B. so ausge- legt werden, dass es innerhalb des Teilnetzes 10 ohne galvanische Trennung auskommt. Insbesondere kann der Leistungswandler 16 ohne Transformator mit dem Teilnetz 10 verbunden sein. Die Verbindung des Teilnetzes 10 mit dem AC-Versorgungsnetz 12 über den Anschlusspunkt AP ist mit einer galvanischen Trennung, insbesondere durch einen Transformator T, ausgeführt. Die Lasten 14 entnehmen dem Teilnetz 10 einen elektrischen Laststrom I_Last. Der Last- strom I_Last umfasst einen Wirkleistungs-Strom I_d bei einer Netzfrequenz f0 und einen harmonischen Verzerrungsstrom bei einer oder mehreren ganzzahligen Vielfachen der Netz- frequenz f0. Der Laststrom I_Last kann weiter einen Blindleistungs-Strom I_q bei der Netz- frequenz f0 umfassen. Der Leistungswandler 16 weist eine AC-Seite und eine DC-Seite auf und kann bidirektional, d.h. als Wechselrichter und/oder als Gleichrichter betrieben werden. Der Leistungswandler 16 ist eingerichtet, mittels einer Brückenschaltung elektrische Leistung zwischen einer auf seiner DC-Seite angeschlossenen Kapazität 18 und dem auf seiner AC-Seite ange- schlossenen Teilnetz 10 auszutauschen. In der Kapazität 18 kann über den Leistungs- wandler 16 elektrische Leistung gespeichert und wieder daraus entnommen werden. Der Anschluss des Leistungswandlers 16 an das Teilnetz kann z. B. über einen Filterinduk- tivitäten 22 erfolgen. Die Steuereinheit 20 erfasst über eine geeignete Messeinrichtung die Netzspannung Uac. und ermittelt die Kompensationsspannung und/oder den Kompensationsstrom Komp so, dass die Kompensationsspannung und/oder der Kompensationsstrom Komp durch eine geeignete Taktung der Brückenschaltung des Leistungswandlers 16 erzeugt werden kann. Über ein Steuersignal PWMS kann z. B. die geeignete Taktung der Brückenschaltung z. B. durch Pulsweitenmodulation erzeugt werden. Die so durch den Leistungswandler 16 erzeugte Kompensationsspannung und/oder der so erzeugte Kompensationsstrom Komp ist geeignet, den harmonischen Verzerrungsstrom bei zumindest einer Vielfachen der Netzfrequenz f0 im Netzstrom I_Netz zu reduzieren. Zum Start des Leistungswandlers 16 kann zuerst die DC-Spannung UDC mittels einer AC- seitig gespeisten Vorladeschaltung (nicht dargestellt) hochgefahren werden. Bei ausreichend 22-438-P-WO - 12 - eingereichte Fassung vorgeladener DC-Spannung UDC wird der eigentliche Betrieb des Leistungswandlers 16 zur Reduzierung der harmonischen Leistungsflüsse gestartet und die DC-Spannung UDC mittels einer DC-Regelung 26 eingestellt. Danach kann, im Betrieb des Leistungswandlers 16 wie zuvor beschrieben, durch die Erzeugung von Kompensationsspannung und/oder Kompen- sationsstrom Komp zur Harmonisierung der Netzspannung Uac beigetragen werden. Fig.3 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Regelung, die das beschriebene Verfahren umsetzen kann. Die Regelung kann z. B. bei der Steuereinheit 20 ablaufen und verschiedene Komponenten umfassen. Im in Fig.3 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Regelung drei Teilaspekte Oberwellen-Regelung 24, DC-Regelung 26, Blindleistungs-Regelung 28, die gleichzeitig aktiv sein können. Die im Folgenden beschriebene DC-Regelung 26 und Blindleistungs-Regelung 28 arbeiten im sogenannten dq-System. Dieses ergibt sich mittels einer Transformation aus einem abc- System mit Zeitverläufen der einzelnen Phasenspannungen bzw. Phasenströmen in das dq- System mit symmetrischen Komponenten und kommt bei mehrphasigen Wechselströmen regelmäßig zur Anwendung . Das dq-System weist regelmäßig die symmetrischen Komponenten Mitsystem, Gegensystem und Nullsystem auf. Die DC-Regelung 26 kann für eine konstante DC-Spannung UDC sorgen. Dabei wird die DC-Spannung auf der DC-Seite, insbesondere die DC-Spannung einer Kapazität 18 oder mehrerer Kapazitäten 18 des DC-Spannungszwischenkreises durch geeigneten Leistungs- austausch über den Leistungswandler 16 mit dem AC-seitig angeschlossenen Teilnetz 10 stabilisiert, indem ein Mitsystem-Strom, also ein Wirkstrom, I_d erzeugt wird, der je nach Abweichung des Istwerts ^^^^ ^ ^ ^^^ ^^ ^ ^^ ^^ ^^ ^ ^ ^^^^ der DC-Spannung von einer DC-Sollspannung ^^^^ ^^ ^^ ^^ ^^ ^ ^ ^^ ^^ ^^ ^^^^ ^^^^ über einen Wirkstrom-Regler ^^^^ ^^^^ (Δ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ) den Zwischenkreiskapazitäten, z. B. der Kapazität 18, Energie hinzufügt oder entnimmt. Unter Verwendung der Differenz zwischen dem Istwert der DC-Spannung UDC und dem vorgegebenen Niveau USoll dc der DC-Spannung UDC wird der Wirkleistungs-Stromsollwert Isoll d für die Wirkleistung ermittelt. Die DC-Regelung 26 umfasst einen f(P)-PI-Regler, der als Eingangswert eine Differenz ∆Id zwischen einem Wirkleistungs-Stromsollwert Id soll und einem Wirkleistungs-Stromistwert Id ist der über die Brückenschaltung des Leistungswandlers 16 ausgetauschten Wirkleistung verwendet. Der Wirkleistungs-Austausch über die Brücken- schaltung des Leistungswandlers 16 wird durch Änderung der AC-seitigen Frequenz f soll des Leistungswandlers 16 in Abhängigkeit vom Ausgangswert des f(P)-PI-Reglers geregelt. 22-438-P-WO - 13 - eingereichte Fassung Die Blindleistungs-Regelung 28 reagiert auf die AC-Spannungsamplitude�Uac�, also den Betrag der Netzspannung Uac. Bei erhöhtem Istwert�Ua is ct� der Spannungsamplitude�Uac� wird durch einen über einen Blindleistungs-Stromregler Iq (ΔUac ) erzeugten Blindleistungs- strom Iq Blindleistung aufgenommen. Bei zu geringem der Spannungsamplitude �Uac� wird durch den über den Blindleistungs-Stromregler Iq(ΔUac) erzeugten Blindleistungs- strom Iq Blindleistung bereitgestellt. Wenn die angeschlossenen Lasten 14 im Teilnetz 10 überwiegend induktiv sind, beispiels- weise Motoren, wird Blindleistung vom Teilnetz 10 für ihren Betrieb bereitgestellt. Diese Blindleistung interagiert insbesondere mit Induktivitäten im Teilnetz 10 und führt zu einer erhöhten AC-Spannungsamplitude�Uac� im Teilnetz 10. Wenn die Lasten 14 hingegen über- wiegend kapazitiv sind, wird Blindleistung ins Teilnetz 10 eingespeist. Dies führt zu einer ver- ringerten AC-Spannungsamplitude�Uac�. Durch die Bereitstellung entsprechender gegen- läufiger Blindleistung entlastet der Leistungswandler 16 somit das Teilnetz 10 vom Blind- leistungsaustausch mit dem AC-Versorgungsnetz 12 über den Anschlusspunkt AP. Die Blindleistung wird im in Fig.3 dargestellten Ausführungsbeispiel bereitgestellt, indem der Leistungswandler 16 einen Gegensystem-Strom Iq erzeugt, der dann am Ausgang des Leistungswandlers 16 messtechnisch erfasst wird. Die Blindleistungs-Regelung 28 ermittelt einen Blindleistungs-Regelungsbeitrag zur Kompensationsspannung Komp. Die Blind- leistungs-Regelung 28 umfasst dazu einen U(Q)-PI-Regler, der als Eingangswert eine Differenz ∆ ^^^^ ^^^^ zwischen einem Blindleistungs-Stromsollwert ^^^^ ^^ ^^ ^^ ^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ und einem Blindleistungs- Stromistwert ^^^^ ^ ^ ^^ ^^^ ^ ^^^^ ^^^^ der über die Brückenschaltung des Leistungswandlers 16 ausgetauschten Blindleistung verwendet. Der Blindleistungs-Stromsollwert ^^^^ ^ ^ ^^ ^^ ^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ für die Blindleistung wird in Abhängigkeit einer Differenz zwischen einem Sollwert� ^^^^ ^^^^ ^^^^ und einem Istwert� ^^^^ ^^^^ ^^^^� des Betrags der Netzspannung� ^^^^ ^^^^ ^^^^� vorgegeben. Als Ausgangswert erzeugt der U(Q)-PI-Regler eine Spannungsdifferenz ∆ ^^^^ welche zusammen mit einer Vorgabe-Spannung U0 verwendet wird, um eine Soll-Wirkspannung Ud soll zu erzeugen. Gemeinsam einer Soll-Blindleistungs- spannung Uq soll von Null wird daraus die Soll-Spannung Ud so qll im dq-System erzeugt. Die Ausgangswerte von DC-Regelung 26 und Blindleistungs-Regelung 28 werden in das abc-System transformiert und ergeben die netzfrequente Soll-Spannung UF So ul nl damental . Es kann Lasten 14 geben, die aus dem Teilnetz 10 über den Laststrom I_Last bestimmte Oberwellen bzw. Harmonische beziehen. Dies verursacht einen harmonischen Verzerrungs- strom bei einer oder mehreren Vielfachen der Netzfrequenz f0. Die Oberwellen-Regelung 24 weist für Harmonische bei einem Vielfachen oder mehreren Vielfachen der Netzfrequenz f0 22-438-P-WO - 14 - eingereichte Fassung einen jeweilige Oberwellen-Regler 24.3, 24.5, 24.n auf. Im in Figur 3 dargestellten Beispiel weist die Oberwellen-Regelung 24 Oberwellen-Regler für Oberwellen mit dem dreifachen der Netzfrequenz f0, mit dem fünffachen der Netzfrequenz f0 und dem n-fachen der Netz- frequenz f0 auf. Bevorzugt wird n als ungeradzahlige natürliche Zahl gewählt. Ein jeweiliger Oberwellen-Regler 24.3, 24.5, 24.n filtert aus dem Istwert der Netz- spannung Uac den jeweiligen Oberwellen-Beitrag U3 is tt e Harm U5 is tt e Harm Un is tt e Harm . Dieser wird als Regelgröße verwendet und durch entsprechend auf Null gesetzte Sollwerte U3 S to ell Harm = 0 für die Harmonischen auf null geregelt. Die Oberwellen-Regelung 24 erzeugt die Oberwellen-Beiträge UH So al rl monic zur Kompensations- spannung. Diese werden mit der netzfrequenten Sollspannung UF S uol nl damental aus der DC- Regelung 26 und der Blindleistungsregelung 28 im abc-System kombiniert, und es resultiert die Sollspannung ^^^^ ^ ^ ^^ ^^ ^^ ^ ^ ^^ ^^ ^^ ^ ^ ^^ ^^^ ^ ^^^^ im abc-System. Mittels der Sollspannung ^^^^ ^^ ^^ ^^ ^^ ^ ^ ^^ ^^ ^^ ^ ^ ^^ ^^^ ^ ^^^^ im abc-System wird durch den Leistungswandler 16 die Kompensationsspannung Komp erzeugt. Hierfür wird das Steuersignal PWMS durch die Erzeugung für das Steuersignal PWM erzeugt. Mittels des Steuersignals PWMS werden die Halbleiterschalter des Leistungswandlers 16 geeignet angesteuert und es wird die AC-Ausgangsspannung des Leistungswandlers 16 durch eine Kompensationsspannung Komp geeignet angepasst. Die Kompensationsspannung Komp erzeugt in dem in Fig.3 dargestellten Ausführungsbeispiel dann in der Folge einen Kompen- sationsstrom Komp. In Fig.4 sind im oberen Teil Zeitverläufe von Netzstrom I_Netz und Laststrom I_Last bei- spielhaft graphisch dargestellt. Der durch den Leistungswandler 16 erzeugte und am Aus- gang des Leistungswandlers 16 symbolisch dargestellte Kompensationsstrom Komp ver- bessert die Qualität des über den Anschlusspunkt AP ausgetauschten Netzstroms I_Netz. Insbesondere werden harmonische Leistungsflüsse, die im Laststrom I_Last als Oberwellen enthalten sind, nicht über den Anschlusspunkt AP aus dem übergeordneten AC-Versor- gungsnetz 12 bereitgestellt, sondern vom Leistungswandler 16, so dass der Netzstrom I_Netz im Wesentlichen eine Sinusform mit der Netzfrequenz umfasst und der Kompen- sationsstrom Komp dem harmonischen Verzerrungsstrom im Laststrom I_Last entspricht. Fig.5 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel des Teilnetzes 10 mit einem Leitungsstrang und dem daran angeschlossenen Leistungswandler 16. Die Recheneinheit 20 erfasst über geeignete Messeinrichtungen die Netzspannung Uac, den Netzstrom I_Netz, einen Filterstrom I_filter, die DC-Spannung UDC und den Laststrom I_Last. Die Steuereinheit 20 ermittelt die Kompensationsspannung und/oder den Kompensations- strom Komp so, dass die Kompensationsspannung und/oder der Kompensationsstrom Komp 22-438-P-WO - 15 - eingereichte Fassung durch eine geeignete Taktung der Brückenschaltung des Leistungswandlers 16 erzeugt werden kann. Über das Steuersignal PWMS kann z. B. die geeignete Taktung der Brücken- schaltung, z. B. durch Pulsweitenmodulation, erzeugt werden. Auch in diesem Ausführungsbeispiel kann der harmonische Verzerrungsstrom des Last- stroms I_Last von dem Leistungswandler 16 geliefert werden und muss nicht oder nicht komplett aus dem AC-Versorgungsnetz 12 geliefert werden. Somit kann das AC-Versor- gungsnetz 12 und die über den Anschlusspunkt AP ausgetauschte elektrische Leistung von dem harmonischen Verzerrungsstrom entlastet werden, so dass die harmonischen Leistungsflüsse über den Anschlusspunkt AP reduziert sind. Hierfür wird der Netzstrom I_Netz „vor“ und der Laststrom I_Last „hinter“ dem Leistungswandler 16 gemessen. Der Leistungswandler 16 wirkt dabei wie ein Filter, der ohne überlagerte Vorgaben auftretende Oberwellen aus dem Netzstrom I_Netz „wegfiltern“ kann. Fig.6 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Regelung, die das anmeldungs- gemäße Verfahren umsetzen und z. B. bei der Steuereinheit 20 ablaufen kann. Eine DC-Regelung 30 umfasst einen Proportional-Regler (P-Regler) P, der als Eingangswert eine Differenz zwischen einem Istwert der DC-Spannung UDC und dem vorgegebenen Niveau Ud So cll der DC-Spannung UDC verwendet. Als Ausgangswert gibt der P-Regler P einen DC-Strom ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ aus, der geeignet ist, die Differenz zwischen Ist- und Sollwert der DC- Spannung UDC zu stabilisieren und/oder zu verringern, so dass die DC-Spannung UDC auf ein vorgebbares Niveau geregelt wird. Unter Verwendung des Laststroms I_Last wird ein Netzstrom-Sollwert Inetzsoll im Zeitbereich ermittelt und vom abc-System in das dq-System transformiert. Dies ergibt den Netzstrom- Sollwert im dq-System Inetzdqsoll . Das Ermitteln des Netzstrom-Sollwertes Inetzsoll kann eine Bandpass-Filterung des Laststroms I_Last im Zeitbereich umfassen, wobei die Mitten- frequenz des Bandpasses von der Netzfrequenz f0 abhängt und der Netzfrequenz f0 entsprechen kann. Der resultierende Netzstrom Sollwert Inetzdqsoll entspricht dann im wesentlich dem gewünschten sinusförmigen Verlauf des Netzstroms I_Netz bei der Netz- frequenz f, d.h. dem Laststrom I_Last abzüglich etwaiger harmonischer Verzerrungsströme. Der erfasste Netzstrom I_Netz wird ebenfalls in vom abc-System in das dq-System trans- formiert und ergibt den Netzstrom Inetzdq dq-System. In Abhängigkeit von dem Istwert Inetzdq des Netzstroms und dem Netzstrom-Sollwert Inetzdqsoll und vom Ausgangswert der DC-Regelung 30, nämlich dem DC-Strom ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^, wird 22-438-P-WO - 16 - eingereichte Fassung zunächst ein Strom-Sollwert im dq-System und dann über einen Proportional- Integral-Differential-Regler (PID-Regler) PID die Soll-Ausgangsspannung Udqsoll des Leistungswandlers 16 im dq-System ermittelt. Konkret kann insbesondere eine Differenz zwischen Netzstrom-Sollwert Inetzdqsoll und Netzstrom-Istwert Inetzdq bestimmt und zu dem DC-Strom ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ addiert werden. Diese Summe wird dann als Strom-Sollwert im dq-System IWRdqsoll dem PID-Regler PID zugeführt, der an seinem Ausgang die Soll-Ausgangs- spannung Udqsoll ausgibt, die geeignet ist, einen Kompensationsstrom Komp zu erzeugen, der sowohl die etwaigen harmonischen Verzerrungsströme als auch etwaige Wirkströme zur Regelung der DC-Spannung UDC umfasst. Die Regelung weist weiter eine Aufschaltung auf, die zur Vorsteuerung der Ausgangs- spannung U_dq des Leistungswandlers 16 verwendet werden kann. Eingangswert der Aufschaltung ist die Soll-Ausgangsspannung Udqsoll des Leistungswandlers 16. Die weiteren Eingangsgrößen umfassen den Laststrom I_Last, der vom abc-System in das dq-System transformiert wurde, die Netzspannung Uac, die vom abc-System in das dq-System trans- formiert wurde, die Frequenz der Netzspannung Uac sowie den Ausgangsstrom I_filter des Leistungswandlers 16. Die Aufschaltung dieser Größen auf die Soll-Ausgangsspannung Udqsoll ermöglicht die Berücksichtigung von Änderungen der verschiedenen Eingangsgrößen der Regelung, schon bevor sich diese Änderungen entlang der Regelstrecke auf die Soll- Ausgangsspannung konkret ausgewirkt haben. Insbesondere die Vorsteuerung mittels des Ausgangsstroms I_filter sowie des Laststroms I_Last und der Netzspannung Uac kann eine schnellere Reaktion der Regelung auf z. B. extern induzierte Änderungen des Ausgangs- stroms I_filter des Leistungswandlers 16 ermöglichen. Zudem kompensiert die Aufschaltung den Einfluss von periodisch schwankenden AC-Größen auf die DC-Regelung, so dass ein P- Regler für die DC-Regelung ausreicht, wobei mittels eines hohen Proportionalitätsfaktor das dynamische Verhalten der DC-Spannung weiter verbessert werden kann. Ausgangswert der Aufschaltung ist die Ausgangsspannung U_dq des Leistungswandlers 16. Die im Folgenden von dem dq-System in das abc-System transformierte Ausgangsspannung U_dq des Leistungswandlers 16 wird durch den Steuersignal-Erzeuger PWM zur Erzeugung des Steuersignals PWMS für die Brückenschaltung des Leistungswandlers 16 verwendet. Die Brückenschaltung wird in Abhängigkeit von dem Steuersignal PWMS getaktet, um den Kompensationsstrom Komp zu erzeugen. Der Kompensationsstrom Komp ist dabei in dem in Figuren 5 + 6 dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer Kompensationsspannung Komp verknüpft, die sich in der Regelung gemäß Fig.6 so ergibt, dass der vom Leistungswandler 16 eingespeiste Filterstrom I_filter sowohl die etwaigen harmonischen Verzerrungsströme als auch etwaige Wirkströme zur Regelung der DC-Spannung UDC umfasst. 22-438-P-WO - 17 - eingereichte Fassung Fig.7 zeigt beispielhaft schematische Darstellungen von Netzstrom I_Netz, Laststrom I_Last, Ausgangsstrom des Leistungswandlers I_filter sowie der DC-Spannung UDC. Es ist zu erkennen, dass der Laststrom I_Last dem Netzstrom I_Netz über den Anschluss- punkt AP entspricht, wenn der Leistungswandler 16 inaktiv ist. Dies entspricht in der beispiel- haften Darstellung von Fig.7 dem Zeitraum t < t1, in dem sowohl der Laststrom I_Last als auch der Netzstrom I_Netz neben einer netzfrequenten Grundwelle einen harmonischen Verzerrungsstrom umfassen, während der Filterstrom I_filter gleich null ist. Zum Zeitpunkt t1 wird der Leistungswandler 16 aktiviert und führt ein anmeldungsgemäßes Verfahren zur Reduzierung der harmonischen Leistungsflüsse im Netzstrom I_Netz aus. In einer kurzen Einschwingphase sinkt die DC-Spannung UDC kurzzeitig ab und wird von der verwendeten DC-Regelung wieder auf ein Normalniveau angehoben. Im eingeschwungenen Zustand im Zeitraum zwischen t1 und t2 werden die harmonischen Verzerrungsströme im Laststrom I_Last vom Leistungswandler 16 übernommen und als Filterströme I_filter einge- speist, so dass der Netzstrom I_Netz im Wesentlichen ausschließlich die sinusförmige netz- frequente Grundwelle umfasst. Zum Zeitpunkt t2 ändert sich der Laststrom I_Last, und es folgt eine weitere kurze Ein- schwingphase mit einem Einregeln der kurzzeitig einbrechenden DC-Spannung UDC. Die Einschwingphase kann dabei insbesondere mittels der Vorsteuerung gemäß Fig.6 verkürzt werden. Im Folgenden sind die harmonischen Leistungsflüsse am Anschlusspunkt des AP wiederum reduziert, indem die harmonischen Verzerrungsströme im Laststrom I_Last vom Leistungswandler 16 übernommen und als Filterströme I_filter eingespeist werden. In Fig.8 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem der Leistungswandler 16 eine angeschlossene DC-Quelle G aufweist. Die zuvor beschriebenen Verfahren und Regelungen können hier um das Einspeisen elektrischer Wirkleistung aus der DC-Quelle G ergänzt werden. Zum Beispiel kann der Leistungswandler 16 eine AC-stromgeregelte Einspeisung aus einer PV-Anlage, die als DC-Quelle G wirkt, mit selektiver Gridforming Funktion durch- führen. Ein als PV-Wechselrichter 16 ausgeführter Leistungswandler 16 kann PV-Leistung spannungsgeführt, z. B. netzfolgend / stromeinprägend / stromgeregelt in Form von AC-Wirk- leistung in das Teilnetz 10 einspeisen, und zusätzlich im Rahmen seiner Möglichkeiten gezielt Einfluss auf bestimmte Oberwellen ausüben, z. B. mittels einer spannungseinprägen- den Oberwellen-Regelung gemäß Fig.3 oder einer stromeinprägenden Filterung nach Fig.6. Die Wirkleistung eines PV-Generators kann dabei über den AC-stromgeregelten Betrieb mit der Netzfrequenz f0 in das AC-Versorgungsnetz eingespeist werden. Zusätzlich kann der Leistungswandler 16 eine Kompensationsspannung und/oder einen Kompensationsstrom 22-438-P-WO - 18 - eingereichte Fassung Komp in das Teilnetz 10 einspeisen, welche in ihrer Frequenz eine oder mehrere AC-Ober- wellen kompensieren, z. B. die 3., 5., 7., 9., 11., 13. Harmonische usw., mit dem Ziel, diese AC-Oberwellen am Anschlusspunkt AP zum AC-Versorgungsnetz 12 zu minimieren. Dadurch kann der Leistungswandler 16, z. B. PV-Wechselrichter 16, gezielt als aktiver Netz- filter eingesetzt werden. Zudem kann entschieden werden, ob die zulässige Scheinleistung des Leistungswandlers 16 für die Eispeisung der vollen Leistung der DC-Quelle G als Wirk- leistung in das AC-Netz verwendet werden soll, oder ob Teile der zulässigen Scheinleistung des Leistungswandlers 16 zur Reduzierung des Verzerrungsstroms im Netzstrom I_Netz genutzt werden. Ein solcher Verzerrungsstrom kann z. B. von einer Last 14 erzeugt werden, die z. B. ein Groß-Verbrauchers unter den Verbrauchern 14 sein kann. Dadurch kann der Leistungswandler 16 dazu beitragen, Grenzwerte hinsichtlich THD (Total Harmonic Distortion) und/oder Harmonischen insbesondere am Anschlusspunkt AP einzuhalten, die ansonsten durch den Betrieb der Last 14 in Form des Großverbrauchers überschritten werden würden. Solches Verhalten kann z. B. durch den Großverbraucher und/oder den Netzbetreiber des AC-Versorgungsnetzes geeignet vergütet werden Fig.9 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Teilnetzes 10 mit mehreren Leistungswandlern 16, 16.N. Die Leistungswandler 16, 16.N können an ihrer jeweiligen DC-Seite angeschlossene Kapazitäten 18, 18.N aufweisen, an denen DC-Spannungen UDC, UDC.N anliegen. AC- seitig können die Leistungswandler 16, 16.N über Filterinduktivitäten 22 an das Teilnetz 10 angeschlossen sein. Jeder Leistungswandler 16, 16.N kann eine Steuereinheit 20, 20.N aufweisen. Eine übergeordnete Steuereinheit ist ebenfalls denkbar, die alternativ oder zusätzlich beide und ggf. weitere Leistungswandler 16, 16.N steuert, beispielsweise durch Vorgabe individueller Parameter der Regelungen in den Leistungswandler 16, 16.N, und/oder die zuvor beschriebenen Verfahren und Regelungen ausführt. Die Leistungswandler 16, 16.N können AC-seitig am Teilnetz 10 parallelgeschaltet werden. Unterschiedliche Teil-Funktionen, z. B. die Teilaspekte Oberwellen-Regelung 24, DC- Regelung 26, 30 und Blindleistungs-Regelung 28 betreffend, können von unterschiedlichen Leistungswandlern 16, 16.N erfüllt werden. Es ist ebenfalls denkbar, dass mehrere Leistungswandler 16, 16.N dieselbe Teil-Funktion erfüllen. Insbesondere kann eine erste Anzahl an Leistungswandlern 16, 16.N die Reduzierung von Harmonischen im Netzstrom I_Netz übernehmen, wobei insbesondere je ein Leistungswandler 16, 16.N je eine spezifische Harmonische reduzieren kann; zugleich kann eine zweite Anzahl an Leistungs- wandlern 16, 16.N eine Blindleistungskompensation durchführen. Dadurch werden die Leistungswandler 16, 16.N jeweils weniger belastet und können hinsichtlich einer Erhöhung ihrer Lebensdauer geschont werden. 2-438-P-WO - 19 - eingereichte Fassung BEZUGSZEICHENLISTE Teilnetz 12 AC-Versorgungsnetz Last 16, 16.N Leistungswandler 18, 18.N Kapazität 20, 20.N Steuereinheit 22, 22.N Filterinduktivitäten 24 Oberwellen-Regelung 24.3, 24.5, 24.n Oberwellen-Regler 26 DC-Regelung Blindleistungs-Regelung 30 DC-Regelung Komp Kompensationsspannung / Kompensationsstrom f0 Netzfrequenz ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ Sollfrequenz ∆ ^^^^ Spannungsdifferenz ^^^^0 Vorgabe-Spannung ^^^^ ^ ^ ^^ ^^ ^^ ^ ^^ ^^ ^^ ^ ^^^^ ^^^^ Sollspannung dq-System ^^^^ ^ ^ ^^ ^^ ^^ ^ ^ ^^ ^^ ^^ ^ ^ ^^ ^^^ ^ ^^^^ Sollspannung abc-System AP Anschlusspunkt G DC-Quelle 2-438-P-WO - 20 - eingereichte Fassung P Proportional-Regler PI Proportional-Integral-Regler PID Proportional-Integral-Differential-Regler PWM Steuersignal PWMS, PWMS.N Steuersignal-Erzeugung S1, S2, S3 Verfahrensschritte T Transformator UDC, UDC.N DC-Spannung ^^^^ ^ ^ ^^ ^^ ^^ ^ ^ ^^ ^^ ^^ ^^^^ ^^^^ vorgegebenes Niveau der DC-Spannung DC-Spannung (Istwert) ^^^^ ^^^^(Δ ^^^^ ^^^^ ^^^^) Wirkstrom Regler ^^^^ ^^ ^^ ^^ ^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ Wirkleistungs-Stromsollwert ^^^^ ^ ^ ^^ ^^^ ^ ^^^^ ^^^^ Wirkleistungs-Stromistwert ∆ ^^^^ ^^^^ Differenz Wirkleistungs-Stromwerte ∆f Frequenzdifferenz USoll Fundamental Soll-Fundamentalspannung Uac Netzspannung 2-438-P-WO - 21 - eingereichte Fassung I_q Blindleistungsstrom Iq(ΔUac) Blindstrom-Regler Iq soll Soll-Blindleistungsstrom Iq ist Ist-Blindleistungsstrom ∆Iq Differenz Blindleistungsstrom ∆u Spannungsdifferenz Usoll d Soll-Wirkspannung Usoll q Soll-Blindleistungsspannung Ud so qll Soll-Spannung im dq-System UH So al rl monic Harmonischen-Sollspannung I_Netz Netzstrom Ifilter Filterstrom I_Last Laststrom Inetzdq Netzstrom dq-System Inetzsoll Netzstrom Sollwert Inetzdqsoll Netzstrom Sollwert dq-System IWRdqsoll Strom-Sollwert dq-System U_dq Ausgangsspannung Leistungswandler dq-System Udqsoll Soll-Ausgangsspannung dq-System ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ DC-Strom

Claims

22-438-P-WO - 22 - eingereichte Fassung PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Reduzierung von harmonischen Leistungsflüssen über einen Anschlusspunkt (AP), an dem ein Teilnetz (10) an ein übergeordnetes AC- Versorgungsnetz (12) angeschlossen ist und über den ein Netzstrom (I_Netz) zwischen dem Teilnetz (10) und dem übergeordneten AC-Versorgungsnetz (12) fließt, wobei das Teilnetz (10) zumindest eine Last (14) aufweist, die dem Teilnetz (10) einen elektrischen Laststrom (I_Last) entnimmt, der einen Wirkleistungs-Strom (I_d) bei einer Netzfrequenz (f0) und einen harmonischen Verzerrungsstrom bei einer oder mehreren ganzzahligen Vielfachen der Netzfrequenz (f0) umfasst, wobei das Teilnetz (10) weiter einen Leistungswandler (16, 16.N) aufweist, der mittels einer Brückenschaltung elektrische Leistung zwischen einer auf seiner DC-Seite angeschlossenen Kapazität (18, 18.N) und dem auf seiner AC-Seite angeschlossenen Teilnetz (10) austauscht, und wobei das Verfahren die Schritte aufweist: - Erfassen einer Netzspannung (Uac) des Teilnetzes, - Ermitteln einer Kompensationsspannung und/oder eines Kompensationsstromes (Komp) unter Verwendung der Netzspannung (Uac), wobei die Kompensationsspannung und/oder der Kompensationsstrom (Komp) geeignet ist, den harmonischen Verzerrungsstrom bei zumindest einer Vielfachen der Netzfrequenz (f0) im Netzstrom (I_Netz) zu reduzieren, und - Erzeugen der Kompensationsspannung und/oder des Kompensationsstroms (Komp) durch den Leistungswandler (16, 16.N) durch geeignete Taktung der Brückenschaltung zwischen der DC-seitigen Kapazität (18, 18.N) und dem Teilnetz (10). 2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei beim Ermitteln der Kompensationsspannung und/oder des Kompensationsstromes (Komp) verschiedene Oberwellen des harmonischen Verzerrungsstroms bei verschiedenen Vielfachen der Netzfrequenz (f0) unabhängig voneinander berücksichtigbar sind. 3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei ein jeweiliger Oberwellen-Regler (24.3, 24.5, 24.n) unter Verwendung der Netzspannung (Uac) einen jeweiligen Oberwellen-Beitrag (Uist 3te Harm , und unter Verwendung des jeweiligen Oberwellen-Beitrags Harm ) als Regelgröße einen jeweiligen Oberwellen-Kompen- sationsbeitrag zur Kompensationsspannung (Komp) ermittelt. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine DC-Spannung (UDC, UDC.N) erfasst wird, die an der auf der DC-Seite des Leistungswandlers (16, 16.N) angeschlossenen Kapazität (18, 18.N) anliegt, und wobei eine DC-Regelung (26, 30) einen DC-Regelungsbeitrag zur Kompensationsspannung und/oder zum Kompensationsstrom 22-438-P-WO - 23 - eingereichte Fassung (Komp) unter Verwendung der DC-Spannung (UDC, UDC.N) so ermittelt, dass die DC- Spannung (UDC, UDC.N) durch geeigneten Wirkleistungs-Austausch über die Brückenschaltung auf ein vorgebbares Niveau geregelt wird. 5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die DC-Regelung (26) einen f(P)-PI-Regler umfasst, der als Eingangswert eine Differenz (∆Id) zwischen einem Wirkleistungs-Stromsollwert (Id soll) und einem Wirkleistungs-Stromistwert (Id ist) der über die Brückenschaltung ausge- tauschten Wirkleistung verwendet, wobei der Wirkleistungs-Stromsollwert (Id soll) in Abhängigkeit einer Differenz zwischen einem Istwert (Ud is ct) der DC-Spannung (UDC, UDC.N) und dem vorgegebenen Niveau (Ud So cll) der DC-Spannung (UDC, UDC.N) ermittelt wird, und wobei der Wirkleistungs-Austausch über die Brückenschaltung durch Änderung der AC-seitigen Frequenz ( ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^) des Leistungswandlers (16, 16.N) in Abhängigkeit vom Ausgangswert des f(P)-PI-Reglers geregelt wird. 6. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die DC-Regelung (30) einen P-Regler (P) umfasst, der als Eingangswert eine Differenz zwischen einem Istwert (Ud is ct) der DC-Spannung (UDC, UDC.N) und dem vorgegebenen Niveau (Ud So cll) der DC-Spannung (UDC, UDC.N) verwendet, und wobei der Wirkleistungs-Austausch über die Brückenschaltung durch Vorgabe eines Stromsollwertes (IWRdqsoll ) in Abhängigkeit vom Ausgangswert des P- Reglers geregelt wird. 7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei der elektrische Laststrom (I_Last) einen Blindleistungs-Strom (I_q) bei der Netzfrequenz (f0) umfasst und eine Blindleistungs- Regelung (28) einen Blindleistungs-Regelungsbeitrag zur Kompensationsspannung (Komp) ermittelt, wobei die Blindleistungs-Regelung (28) einen U(Q)-PI-Regler umfasst, der als Eingangswert eine Differenz (∆ ^^^^ ^^^^) zwischen einem Blindleistungs-Stromsollwert ( ^^^^ ^ ^ ^^ ^^ ^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^) und einem Blindleistungs-Stromistwert ( ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^) der über die Brückenschaltung ausgetauschten Blindleistung verwendet, wobei der Blindleistungs-Stromsollwert ( ^^^^ ^^ ^^ ^^ ^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^) für die Blindleistung in Abhängigkeit einer Differenz zwischen einem Sollwert und einem Istwert des Betrags der Netzspannung (� ^^^^ ^ ^ ^^ ^^^ ^ ^^ ^^ ^^ ^ ^ ^^^^�) so vorgegeben wird, dass der Blind- leistungsaustausch am Anschlusspunkt (AP) verringert wird. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren die weiteren Schritte aufweist: - Erfassen des Laststroms (I_Last) und des Netzstroms (I_Netz), - Ermitteln eines Netzstrom-Sollwertes ( ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ) unter Verwendung des Laststroms (I_Last), 22-438-P-WO - 24 - eingereichte Fassung - Ermitteln einer Soll-Ausgangsspannung ( ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^) des Leistungswandlers in Abhängigkeit von der Differenz zwischen einem Netzstrom-Istwert ( ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ) und dem Netzstrom- Sollwert ( ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ), - Erzeugen eines Steuersignals (PWMS, PWMS.N) aus der ermittelten Soll- Ausgangsspannung ( ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^) und Taktung der Brückenschaltung in Abhängigkeit von dem Steuersignal (PWMS, PWMS.N), um den Kompensationsstrom (Komp) zu erzeugen. 9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Ermitteln des Netzstrom-Sollwertes ( ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ^^^^ ) eine Bandpass-Filterung des Laststroms (I_Last) umfasst, wobei die Mittenfrequenz des Bandpasses von der Netzfrequenz (f0) abhängt. 10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Laststrom (I_Last), der Ausgangsstrom (I_filter) des Leistungswandler (16, 16.N) und/oder die Netzspannung (U_ac) erfasst und zur Vorsteuerung der Ausgangsspannung (U_dq) des Leistungswandlers (16, 16.N) verwendet werden. 11. Steuereinheit (20, 20.N) zur Reduzierung von harmonischen Leistungsflüssen über einen Anschlusspunkt (AP) eines Teilnetzes (10) an ein übergeordnetes AC-Versorgungsnetz (12), wobei über den Anschlusspunkt (AP) ein Netzstrom (I_Netz) zwischen dem Teilnetz (10) und dem übergeordneten AC-Versorgungsnetz (12) fließt, wobei das Teilnetz (10) zumindest eine Last (14) aufweist, die dem Teilnetz (10) einen Laststrom (I_Last) entnimmt, der einen Wirkleistungs-Strom (I_d) bei einer Netzfrequenz (f0) und einen harmonischen Verzerrungsstrom bei einer oder mehreren ganzzahligen Vielfachen der Netzfrequenz (f0) umfasst, wobei das Teilnetz (10) weiter einen Leistungswandler (16, 16.N) aufweist, der mittels einer Brückenschaltung elektrische Leistung zwischen einer auf seiner DC-Seite angeschlossenen Kapazität (18, 18.N) und dem auf seiner AC-Seite angeschlossenen Teilnetz (10) austauscht, wobei die Steuereinheit (20, 20.N) ausgebildet ist, - eine Netzspannung (Uac) des Teilnetzes (10) zu empfangen, - eine Kompensationsspannung und/oder einen Kompensationsstrom (Komp) unter Verwendung der Netzspannung (Uac) zu ermitteln, wobei die Kompensationsspannung und/oder der Kompensationsstrom (Komp) zur Erzeugung durch den Leistungswandler (16, 16.N) vorgesehen ist und geeignet ist, den harmonischen Verzerrungsstrom bei zumindest einer Vielfachen der Netzfrequenz (f0) im Netzstrom (I_Netz) zu reduzieren, und - ein Steuersignal (PWMS, PWMS.N) an den Leistungswandler (16, 16.N) auszugeben, wobei die Kompensationsspannung und/oder der Kompensationsstrom (Komp) durch den Leistungswandler (16, 16.N) unter Verwendung des Steuersignals (PWMS, PWMS.N) 22-438-P-WO - 25 - eingereichte Fassung durch geeignete Taktung der Brückenschaltung zwischen der DC-seitigen Kapazität (18, 18.N) und dem Teilnetz (10) erzeugbar ist. 12. Steuereinheit nach Anspruch 11, wobei die Steuereinheit (20, 20.N) ausgebildet ist, einen jeweiligen Oberwellen-Kompensationsbeitrag zur Kompensationsspannung (Komp) für verschiedene Oberwellen-Beiträge (U3 is tt e Harm , U5 is tt e Harm , Harm ) bei verschiedenen Vielfachen der Netzfrequenz (f0) unabhängig voneinander zu ermitteln. 13. Steuereinheit nach Anspruch 12, wobei die Steuereinheit (20, 20.N) jeweilige Oberwellen- Regler (24.3, 24.5, 24.n) umfasst, mittels derer unter Verwendung der Netzspannung (Uac) ein jeweiliger Oberwellen-Beitrag (U3 is tt e Harm , U5 is tt e Harm , Un is tt e Harm ) ermittelbar ist, wobei unter Verwendung des jeweiligen Oberwellen-Beitrags Uist nte Harm ) als Regelgröße der jeweilige Oberwellen-Kompensationsbeitrag zur Kompensationsspannung (Komp) ermittelbar ist. 14. Steuereinheit nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Steuereinheit (20, 20.N) ausgebildet ist, eine DC-Spannung (UDC, UDC.N) zu empfangen, die an der auf der DC- Seite des Leistungswandlers (16, 16.N) angeschlossenen Kapazität (18, 18.N) anliegt, und wobei die Steuereinheit eine DC-Regelung (26, 30) umfasst, mittels derer ein DC- Regelungsbeitrag zur Kompensationsspannung und/oder zum Kompensationsstrom (Komp) unter Verwendung der DC-Spannung (UDC, UDC.N) so ermittelbar ist, dass die DC-Spannung (UDC, UDC.N) durch geeigneten Wirkleistungs-Austausch über die Brückenschaltung auf ein vorgebbares Niveau geregelt wird. 15. Steuereinheit nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei der Laststrom (I_Last) einen Blindleistungs-Strom (I_q) bei der Netzfrequenz (f0) aufweist und wobei die Steuereinheit (20, 20.N) ausgebildet ist, eine Blindleistungs-Regelung (28) auszuführen, mittels derer ein Blindleistungs-Regelungsbeitrag zur Kompensationsspannung (Komp) so ermittelbar ist, dass der Blindleistungsaustausch am Anschlusspunkt (AP) verringert wird. 16. Teilnetz mit einer Steuereinheit (20, 20.N) nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei das Teilnetz (10) an dem Anschlusspunkt (AP) an das übergeordnete AC- Versorgungsnetz angeschlossen ist, wobei das Teilnetz die zumindest eine Last (14) aufweist, die ausgebildet ist, dem Teilnetz (10) den Laststrom (I_Last) zu entnehmen, der den Wirkleistungs-Strom (I_d) bei einer Netzfrequenz (f0) und den harmonischen Verzerrungsstrom bei einer oder mehreren ganzzahligen Vielfachen der Netzfrequenz (f0) umfasst, wobei das Teilnetz weiter den Leistungswandler (16, 16.N) aufweist, der ausgebildet ist, mittels der Brückenschaltung elektrische Leistung zwischen der auf seiner DC-Seite 22-438-P-WO - 26 - eingereichte Fassung angeschlossenen Kapazität (18, 18.N) und dem auf seiner AC-Seite angeschlossenen Teilnetz (10) so auszutauschen, dass harmonische Leistungsflüsse über den Anschluss- punkt (AP) reduziert werden. 17. Teilnetz nach Anspruch 16, wobei das Teilnetz (10) mehrere Leistungswandler (16, 16.N) umfasst, wobei die verschiedenen Leistungswandler (16, 16.N) dazu eingerichtet sind, jeweils eine Kompensationsspannung und/oder eines Kompensationsstrom (Komp) zur Reduzierung jeweils unterschiedlicher Oberwellen-Beiträge (Uist ist 3te Harm , U5te Harm , Uist nte Harm ) bei jeweils unterschiedlichen Vielfachen der Netzfrequenz (f0) zu erzeugen. 18. Teilnetz nach Anspruch 17, wobei die Leistungswandler (16, 16.N) mit einer über- geordneten Steuereinheit verbunden sind und die übergeordnete Steuereinheit ein jeweiliges Steuersignal (PWMS, PWMS.N) an einen jeweiligen der mehreren Leistungswandler (16, 16.N) ausgibt, wobei das jeweilige Steuersignal (PWMS, PWMS.N) zur Erzeugung der Kompensations- spannung und/oder des Kompensationsstroms (Komp) durch den jeweiligen Leistungswandler (PWMS, PWMS.N) zur Reduzierung des harmonischen Verzerrungs- stroms bei einer oder mehreren Vielfachen der Netzfrequenz (f0) und/oder zur Reduzierung des Blindleistungsaustauschs am Anschlusspunkt (AP) eingerichtet ist. 19. Teilnetz nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei das Teilnetz von dem übergeordneten AC-Versorgungsnetz, insbesondere durch einen Transformator im Anschlusspunkt, galvanisch getrennt ist. 20. Teilnetz nach einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei der Leistungswandler ohne galvanische Trennung an das Teilnetz angeschlossen ist.
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