Bernhard Grasel, Jose Baptista, Manfred Tragner
Fachhochschule Technikum Wien, Universität Vila Real Portugal, NEO Messtechnik GmbH

Motivation
Gleichstromladestationen für Elektrofahrzeuge verwenden aktive Leistungselektronik für die Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom, was supraharmonische Emissionen (SH) im Frequenzbereich von 2 - 150 kHz verursacht [1], [2]. Um hohe Wirkungsgrade zu erreichen, werden dazu hohe Schaltfrequenzen von bis zu 100 kHz verwendet (Verwendung von MOSFET, IGBT, etc.). Zur Charakterisierung der Supraharmonischen-Emissionen ist es wichtig, zwischen primären und sekundären Emissionen zu unterscheiden. Primäre Emissionen werden durch die elektrischen Betriebsmittel selbst erzeugt (z.B. Schaltfrequenz und Vielfache davon). Sekundäre Emissionen werden an anderer Stelle im Stromnetz erzeugt und breiten sich aufgrund der niedrigen Impedanz aus [3].
Kenntnis der frequenzabhängigen Netzimpedanz bis 150 kHz. Kenntnis der frequenzabhängigen Netzimpedanz bis 150 kHz. Ergebnisse aus Feldversuchen vor, was auch mit dem Mangel an geeigneten Messgeräten zusammenhängt. In [6] wird gezeigt, dass die Netzimpedanz im Oberschwingungsfrequenzbereich (< 2 kHz) hauptsächlich von den Komponenten des elektrischen Netzes abhängt. Die Netzimpedanz im Frequenzbereich von 10 bis 150 kHz wird hauptsächlich von elektronischen Geräten mit hoher Leistung (Motoren mit VFD, PV-Anlagen, EV-Ladestationen) beeinflusst und die Netzimpedanz im Frequenzbereich über 500 kHz wird von elektronischen Geräten mit geringer Leistung (Stromversorgungen, Beleuchtung usw.) beeinflusst.

Ziele
n dieser Studie wird der Einfluss einer bidirektionalen E-Fahrzeug Ladestation auf die frequenzabhängige Netzimpedanz (10 - 150 kHz) mittels Matlab Simulink und einer Vergleichsmessung an einem rekonstruierten elektrischen Verteilungsnetz im Smart Grid Lab der Fachhochschule Technikum Wien analysiert (unter Berücksichtigung verschiedener Netztopologien). Weiters werden die Parameter der passiven Elemente in der Softwaresimulation variiert (siehe Tabelle) und eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen

• Bereits der Anschluss des V2G-Ladegeräts (nicht in Betrieb) verursacht durch den Anschluss des LCL-Eingangsfilters Resonanzen (parallele und serielle Resonanzen).
• V2G E-Ladestationen können daher eine Senke für supraharmonische Emissionen sein, auch wenn sie nicht in Betrieb sind.
• Auswirkungen
  • Verkürzung Lebensdauer von Betriebsmittel durch zusätzliche Erwärmung
  • Störungen andere Betriebsmittel (z.b. Medizin, Navigation)
  • Störungen der Power Line Communication (PLC)
• Der LCL-Filterkondensator wirkt sich auf die Filterresonanz (10 - 50 kHz) aus, während der Zwischenkreiskondensator den niederfrequenten Resonanzpunkt (< 2 kHz) beeinflusst.
• Die in LCL-Filtern verwendeten Induktivitäten wirken sich auf beide Resonanzpunkte aus, während die Induktivitäten nach der AC/DC-Wandlung nur einen geringen Einfluss haben.
• Dämpfungswiderstände können die Verstärkung/Dämpfung an den Resonanzpunkten erheblich reduzieren.

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