DE102021105600B4 - Steuerverfahren zur selektiven Strombegrenzung und dezentralen Spannungshaltung in DC Netzen - Google Patents

Abstract

Steuerverfahren zur dezentralen Spannungshaltung und selektiven Strombegrenzung in DC Netzen, welche aus einer über Leitungsabschnitte des DC Netzes und kaskadierbaren High Side Multilevel Converter (HSMC) und/oder Low Side Multilevel Converter (LSMC) mehrfachen Zusammenschaltung von ein- bis n-stufigen Spannungszwischenkreisen bestehen, die eine Reihenschaltung von n Kondensatoren mit parallelen Stromquellen I_q aufweisen und beliebig als Ring- oder Maschennetze konfigurierbar sind,
wobei für jeden Leitungsabschnitt k des DC Netzes ein maximaler Strom I_maxl definiert ist, der mit dem auf positive Werte begrenzten Stromistwert i_kist des Leitungsabschnittes k verglichen wird und diese Stromdifferenz einem Strombegrenzungsregler zugeführt wird, dessen begrenzter Ausgangswert v_k der Spannung u_k proportional ist,
wobei der Begrenzungswert der maximalen Ausgangsspannung und der Aussteuerungsfunktion des HSMC oder LSMC am Netzknotenpunkt k in dem Sinne entspricht, dass erst nach Überschreitung des maximalen Stromes I_maxl eine Reduzierung der Spannung u_k einsetzt und dabei der Strom auf den Maximalwert I_maxl begrenzt wird und dass in gleicher Weise am Netzknotenpunkt k+1 dessen HSMC oder LSMC den auf positive Werte begrenzten Strom i_(k+1)ist durch Reduzierung der Spannung u_k+1 auf den Wert I_maxl begrenzen und
wobei eine erste Gruppe der zu den reihengeschalteten Kondensatoren eines n-stufigen Spannungszwischenkreises parallel angeordneten Stromquellen I_quk die Regelung der Spannung U_zk am Netzknotenpunkt k dadurch übernimmt, dass entweder die Gesamtspannung des n-stufigen Spannungszwischenkreises oder die n Einzelspannungen der Kondensatoren als Spannungsistwert U_zkist mit einem für das gesamte DC Netz einheitlichen Spannungssollwert U_zsoll verglichen werden und die Regelabweichung einem Spannungsregler zugeführt wird, an dessen Ausgang ein spannungsabhängig zu begrenzender Stromsollwert i_qksoll anliegt, der in einem Stromregler für den Strom i_qk mit dem Stromistwert i_qkist abgeglichen wird, und dass eine zweite Gruppe der zu den reihengeschalteten Kondensatoren des n-stufigen Spannungszwischenkreises parallel angeordneten Stromquellen I_qpk die Regelung des Strombedarfes der mit den Stromquellen I_qpk gekoppelten AC oder DC Quellen prozessabhängig dadurch übernimmt, dass ein Prozessregler auf Basis der Regelabweichung zwischen Prozesssollwert X_soll und Prozessistwert X_ist am Ausgang einen spannungsabhängig zu begrenzenden Stromsollwert i_qksoll erzeugt, der in einem Stromregler für den Strom i_qk mit dem Stromistwert i_qkist abgeglichen wird.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft dezentrale Steuerverfahren zur selektiven Strombegrenzung und zur Spannungshaltung in DC Netzen, die sich in beliebige Netzstrukturen konfigurieren lassen.
• DC Netze mit gleichberechtigten und dezentralen Verbraucher- und Erzeugerstrukturen existieren gegenwärtig nur in wenigen Ausnahmefällen für Sonderanwendungen. Punkt zu Punkt Verbindungen über DC Leitungen gehören dagegen zum Stand der Technik und lassen sich auch mit klar definierten bidirektional wirkenden Stromrichtereinheiten an den Anschlusspunkten sicher und zuverlässig betreiben. In derartigen bekannten Modularen Multilevel Convertern MMC DE 101 03 031 B4 werden elektronische, alternierend schaltende Schalter in Halb- oder Vollbrückentopologie benutzt, die jeweils mit einem fest zugeordneten Zwischenkreiskondensator verbunden sind. Diese Schalterzellen werden zu Schalterkaskaden in Reihe geschaltet, sodass keine direkte Reihenschaltung der Zwischenkreiskondensatoren entsteht.
  Diese Schalterkaskaden können in Stern-, Doppelstern- oder Dreieckschaltungen zu AC/DC Wandlern verschaltet werden, bzw. auch zur Einsparung von Schalterzellen mit getaktet arbeitenden Vollbrückenschaltungen (SU, Gui-Jai: Multilevel DC-link inverter. In: IEEE Transactions on Industry Applications. Vol. 41, 2005, No. 3, S. 848-854) ergänzt werden.
  In den genannten Schaltungstopologien werden die Zwischenkreiskondensatoren der Schalterzellen jeweils mit den gesamten Phasenströmen des AC Netzes belastet. Im Unterschied zu einer direkten Reihenschaltung von Kondensatoren in DC Zwischenkreisen gibt es keine Kompensation bestimmter Blindstromanteile des dreiphasigen AC Netzes im Kondensatorstrom. MARQUARDT (2010) beschreibt eine DC Netztopologie mit drei MMC-Anschlusspunkten. Diese DC Netztopologie mit drei MMC-Anschlusspunkten ist prinzipiell geeignet, den in das DC Netz einzuspeisenden Strom zu regeln und damit auch einen Kurzschlussstrom zu begrenzen bzw. auf den Wert Null zu regeln. Im Kurzschlussfall sind dabei die Zellstrukturen in der relativ aufwendigen Vollbrückenausführung vorzusehen. Da die MMC Topologie nur über einen DC Anschluss verfügt, sind selektive Abschaltungen bzw. das Freischalten einzelner Netzabschnitte, wie in Maschen- oder Strahlennetzen notwendig, nicht realisierbar (MARQUARDT, R.: Modular Multilevel Converter: An universal concept for HVDC-Networks and extended DC-Bus-applications. In: The 2010 International Power Electronics Conference ECCE ASIA. 2010, S. 502-507).
  Weiterhin sind nach DE 10 2020 131 349 B3 Modulare Multilevel Converter in den beiden Ausführungsformen als HSMC (High Side Multilevel Converter) und als LSMC (Low Side Multilevel Converter) bekannt, mit denen sich ein- bis n-stufige Spannungszwischenkreise, die aus einer direkten Reihenschaltung einzelner Kondensatoren bestehen, über entsprechende Leitungsabschnitte eines beliebigen DC Netzes verbinden lassen. Durch den Einsatz von HSMC und LSMC werden die aus der vorangehend zitierten Arbeit von MARQUARDT (2010) bekannten Nachteile von direkt in Reihe geschalteten Zwischenkreiskondensatoren vermieden.
  Nach CN 1 10 783 942 A ist weiterhin bekannt, dass bei beidseitiger Verbindung dieser Leitungsabschnitte mit spannungseinprägenden DC Netzknotenpunkten über die genannten Ausführungen von Modularen Multilevel Convertern im Fehlerfall der Strom durch diese Leitungsabschnitte auf zulässige Werte begrenzt werden kann.
  In der Schaltungsanordnung nach DE 10 2020 131 349 B3 weist jeder Kondensator der Reihenschaltung mindestens eine parallele Stromquelle auf, die mit einer AC oder DC Quelle gekoppelt ist und die Energiezuführung oder Energieabgabe jedes Einzelkondensators und damit der gesamten Reihenschaltung zusätzlich zu den mit dem Spannungszwischenkreis verbundenen HSMC oder LSMC steuert. Dabei erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Funktion der parallelen Stromquellen nicht nur auf die Einhaltung eines gemeinsamen Mittelwertes der Spannungen aller in Reihe geschalteten Kondensatoren gerichtet ist, sondern die parallelen Stromquellen in geeigneter Weise die gesamte Spannungshaltung eines DC Netzes übernehmen.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, den Nachteil aus dem bisherigen Stand der Technik zu überwinden und Steuerverfahren für die parallelen Stromquellen der ein- bis n-stufigen Spannungszwischenkreise bereitzustellen, mit denen über die gezielte Ansteuerung der HSMC oder LSMC eine selektive Strombegrenzung einzelner Leitungsabschnitte bis hin zu deren Spannungsfreischaltung realisiert und eine dezentrale Spannungshaltung eines komplexen DC Netzes garantiert werden kann.
• Die Erfindung betrifft die dezentrale Spannungshaltung in DC Netzen, indem allen zu den Kondensatoren der ein- bis n-stufigen Spannungszwischenkreisen parallel geschalteten und mit AC oder DC Quellen gekoppelten Stromquellen I_q erweitere Steuerfunktionen zugewiesen werden. Dazu übernimmt eine erste Gruppe der genannten Stromquellen I_quk die Spannungsregelung an den ein- bis n-stufigen Spannungszwischenkreisen, deren Netzkontenpunkte im gesamten DC Netz für die Spannungsregelung vorgesehen sind. Mindestens ein Netzknotenpunkt eines DC Netzes muss einen solchen Netzknoten aufweisen. Die Stromquellen speisen am Netzknotenpunkt k den Strom so in ihre parallel geschalteten Kondensatoren des ein- bis n-stufigen Spannungszwischenkreises ein, dass entweder dessen Gesamtspannung oder die n Einzelspannungen der Kondensatoren als Spannungsistwert U_zkist mit einem für das gesamte DC Netz einheitlichem Spannungssollwert U_zsoll verglichen werden. Ein Spannungsregler verstärkt diese Regelabweichung und bildet an seinem Ausgang einen Stromsollwert i_qksoll, der spannungsabhängig zu begrenzen ist, bevor er in einem evtl. nachgeschalteten Stromregler für den Strom i_qk mit dem Stromistwert i_qkist abgeglichen wird. Der spannungsabhängig zu begrenzende Stromsollwert i_qksoll entspricht dabei dem Strom der Stromquellen I_quk. Mit der spannungsabhängigen Strombegrenzung erfolgt die Spannungshaltung des DC Netzes.
  Eine zweite Gruppe der genannten Stromquellen I_qpk übernimmt ebenfalls an einem Netzkotenpunkt k die Regelung des Strombedarfes der mit den Stromquellen I_qpk gekoppelten AC oder DC Quellen in Abhängigkeit der Prozessanforderungen als Verbraucher, Energiespeicher oder Energiequelle. Ein dazu vorzusehender Prozessregler bildet die Regelabweichung aus Prozesssollwert X_soll und Prozessistwert X_ist und stellt an seinem Ausgang einen entsprechend verstärkten und wieder spannungsabhängig zu begrenzenden Stromsollwert i_qksoll einem Stromregler zur Verfügung.
• Da beide Gruppen von Stromquellen sowohl positive als auch negative Ströme führen, gelten die Steuergesetze der spannungsabhängigen Stromsollwertbegrenzung für beide in gleicher Weise, d.h. positiver Strom entspricht einem Stromverbrauch aus dem Netzknotenpunkt und negativer Strom entspricht einer Stromeinspeisung in den Netzknotenpunkt.
  Die spannungsabhängige obere Strombegrenzungsfunktion I_ogw = f (U_zk) nimmt dabei im Spannungsbereich zwischen Null und einem Minimalwert U_min den Wert Null an, in dem Spannungsbereich zwischen U_min und (U_min + ΔU) steigt sie proportional von dem Wert Null auf den Wert (I_maxq - ΔI) an und in dem Spannungsbereich zwischen (U_min + ΔU) und einem Maximalwert U_max , in dessen Mitte optimal der Spannungssollwert U_zsoll liegen sollte, ändert sie sich proportional mit ansteigender Spannung von einem Stromwert (I_maxq - ΔI) bis zum Stromwert I_maxq. Die spannungsabhängige untere Strombegrenzungsfunktion l_ugw = f (U_zk) weist im Spannungsbereich oberhalb von U_max den Wert Null auf, in dem Spannungsbereich zwischen (U_max - ΔU) und U_max ändert sie sich proportional mit abnehmender Spannung von dem Wert Null auf den Wert -(I_maxq - ΔI) und im Spannungsbereich zwischen U_min und (U_max - ΔU) nimmt sie proportional mit abnehmender Spannung von dem Stromwert -(I_maxq - ΔI) bis zu dem Stromwert -I_maxq ab. Die maximalen Strombegrenzungswerte I_maxq beziehen sich dabei auf die Stromtragfähigkeit der mit den Stromquellen gekoppelten AC oder DC Quellen.
• Weiterhin geht die Erfindung davon aus, dass die beiden Anschlusspunkte eines Leitungsabschnittes jeweils über HSMC oder LSMC mit den n stufigen Spannungszwischenkreisen der Netzknotenpunkte verbunden sind. Die Anzahl der Leitungsabschnitte in DC Netzen, die an einem Netzknotenpunkt miteinander gekoppelt sind, bestimmt damit auch die Anzahl der mit dem ein- bis n-stufigen Spannungszwischenkreis des Netzknotenpunktes verbundenen HSMC oder LSMC. Bei einheitlicher Definition der Stromrichtung fließt im ungestörten Betrieb des DC Netzes der Strom durch den Leitungsabschnitt an seinem ersten Anschlusspunkt z.B. in positive Richtung und an dem zweiten Anschlusspunkt in negative Richtung. Die aktiven Schalter des HSMC oder LSMC am ersten Anschlusspunkt und die passiven Schalter am zweiten Anschlusspunkt führen demzufolge den Leitungsstrom. Überschreitet der positive Strom eines HSMC oder LSMC einen definierten Maximalwert I_max, der vom Leiterquerschnitt des Leitungsabschnittes abhängt, senkt ein Strombegrenzungsregler der HSMC oder LSMC deren Spannung ab und begrenzt damit den Leitungsstrom auf I_max. Bei umgekehrter Stromrichtung reagiert der am anderen Ende des Leitungsabschnittes befindliche HSMC oder LSMC entsprechend. Im Kurzschluss innerhalb eines Leitungsabschnittes reagiert zuerst der HSMC oder LSMC mit positiver Stromrichtung, während der HSMC oder LSMC am anderen Ende des Leitungsabschnittes erst nach seinem Stromrichtungswechsel und Überschreitung des Leitungsstromes über den Wert von I_maxl eingreift. Bei dominanter Übersteuerung der Strombegrenzungsregler schalten beide an den Enden des Leitungsabschnittes befindliche HSMC oder LSMC bei Überschreitung von I_maxl den Leitungsabschnitt in kürzester Zeit stromlos, wenn gleichzeitig die Ansteuerimpulse für die aktiven Schalter der beiden beteiligten HSMC oder LSMC gesperrt werden.
  Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in Figuren dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in den Figuren.
• 1 zeigt einen Netzknotenpunkt k, bestehend aus einem ein- bis n-stufigen Spannungszwischenkreis mit den zu den in Reihe geschalteten Kondensatoren parallel angeordneten Stromquellen I_qk und einen verbundenen HSMC oder LSMC mit der Spannung u_k an dem angeschlossenem Leitungsabschnitt k eines DC Netzes und der gesamten Zwischenkreisspannung U_zk. Am anderen Ende des Leitungsabschnittes k befindet sich der in gleicher Weise strukturierte Netzknotenpunkt k+1 mit den HSMC oder LSMC mit der Anschlussspannung u_k+1 am Leitungsabschnitt k und dem ein- bis n-stufigen Spannungszwischenkreis mit der Zwischenkreisspannung U_zk+1 und den parallelen Stromquellen I_qk+1. An beiden Netzknotenpunkten können über HSMC oder LSMC weitere Leitungsabschnitte angeschlossen sein. Die Summe aller Stromquellen I_qk bestimmt durch Stromzufuhr oder Stromentnahme die einzelnen Kondensatorspannungen und damit die gesamte Zwischenkreisspannung U_zk, indem sie jeweils mit AC oder DC Quellen gekoppelt sind. Gleiches gilt für den Netzknotenpunkt k+1. Die jeweils an den Leitungsabschnitt k angeschlossenen HSMC oder LSMC bestimmen entsprechend ihrer Aussteuerung die beiden Anschlussspannungen u_k und u_k+1 im Wertebereich zwischen Null und der zugeordneten Zwischenkreisspannung und beeinflussen damit den Stromfluss durch den Leitungsabschnitt k.
• 2 zeigt beispielhaft die Struktur eines Ringnetzes mit vier Netzknotenpunkten und vier Leitungsabschnitten, wobei die HSMC oder LSMC nur symbolisch dargestellt sind.
• Ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft die Spannungshaltung eines DC Netzes. Dazu werden die Steuerfunktionen der zu den Kondensatoren parallel angeordneten Stromquellen I_q der ein- bis n-stufigen Spannungszwischenkreises benutzt, die an jedem Netzknotenpunkt vorhanden sind.
  3 zeigt im oberen Teil einen Netzknoten k mit dem zugehörigen ein- bis n-stufigen Spannungszwischenkreis mit der Spannung U_zk, den zusammengefassten Stromquellen I_qk und einen über HSMC oder LSMC angeschlossenen Leitungsabschnitt k eines DC Netzes mit der Spannung u_k und dem Strom i_k. Der gesamte ein- bis n-stufige Spannungszwischenkreis bezieht seine Energie einerseits aus dem DC Netz über einen oder mehrere HSMC oder LSMC und andererseits aus den AC oder DC Quellen, die den Strom der Stromquellen I_qk liefern. Für die Spannungshaltung des gesamten DC Netzes muss mindestens eine der Stromquellen I_qk in der Lage sein, die Zwischenkreisspannung U_zk auf einen für das gesamte DC Netz einheitlichen Wert U_zsoll zu regeln. Wie im unteren Teil von 3 dargestellt, beziehen diese spannungsregelnden Stromquellen I_quk ihre Energie aus ihren gekoppelten AC oder DC Quellen, indem ein Spannungsregler aus seiner bewerteten Regelabweichung einen Stromsollwert generiert, der zur Spannungshaltung des DC Netzes in beiden Richtungen mit einer oberen I_ogw = f (U_zk) und einer unteren Begrenzungsfunktion l_ugw = f (U_zk) begrenzt wird. Auf diesen begrenzten Stromsollwert i_qksoll regelt der interne Stromregler der Stromquellen I_quk.
• 4 zeigt im oberen Teil weitere an die ein- bis n-stufigen Spannungszwischenkreise angeschlossene Stromquellen I_qpk, die ihre gekoppelten AC oder DC Quellen mit dem Strom versorgen, der in Abhängigkeit der mit ihnen verbunden Prozessanforderungen als Verbraucher, Energiespeicher oder Energiequelle notwendig ist. Ein dazu vorzusehender Prozessregler, wie im unteren Teil von 4 dargestellt, bildet die Regelabweichung aus Prozesssollwert X_soll und Prozessistwert X_ist und stellt an seinem Ausgang einen entsprechend verstärkten und wieder spannungsabhängig zu begrenzenden Stromsollwert i_qksoll einem Stromregler zur Verfügung.
• Weiterhin können erfindungsgemäß an einem ein- bis n-stufigen Spannungszwischenkreis mehrere sowohl spannungsregelnde I_quk als auch prozessregelnde I_qpk Stromquellen angeschlossen sein.
  Die spannungsabhängigen oberen Strombegrenzungsfunktionen I_ogw = f (U_zk) und die spannungsabhängigen unteren Strombegrenzungsfunktionen l_ugw = f (U_zk) sind dabei grundsätzlich sowohl für spannungsregelnde als auch für prozessregelnde Stromquellen von gleicher Grundstruktur. Sie unterscheiden sich jeweils durch ihre Stromgrenzwerte I_qmax und ΔI, die individuell auf die Stromtragfähigkeit der DC oder AC Quellen zugeschnitten sind. Allen gemeinsam sind dagegen die vom gesamten DC Netz einheitlich zu definierenden Spannungsgrenzwerte U_min, U_soll, U_max und ΔU.
• Die spannungsabhängige obere Strombegrenzungsfunktion I_ogw = f (U_zk) nimmt dabei, wie in 5 dargestellt, im Spannungsbereich zwischen Null und einem Minimalwert U_min den Wert Null an, in dem Spannungsbereich zwischen U_min und (U_min +ΔU) steigt sie proportional von dem Wert Null auf den Wert (I_maxq - ΔI) an und in dem Spannungsbereich zwischen (U_min + ΔU) und einem Maximalwert U_max, in dessen Mitte optimal der Spannungssollwert U_zsoll liegen sollte, ändert sie sich proportional mit ansteigender Spannung von einem Stromwert (I_maxq - ΔI) bis zum Stromwert I_maxq.
  Weiterhin weist nach 5 die spannungsabhängige untere Strombegrenzungsfunktion l_ugw = f (U_zk) im Spannungsbereich oberhalb von U_max den Wert Null auf, in dem Spannungsbereich zwischen (U_max - ΔU) und U_max ändert sie sich proportional mit abnehmender Spannung von dem Wert Null auf den Wert -(I_maxq - ΔI) und im Spannungsbereich zwischen U_min und (U_max - ΔU) nimmt sie proportional mit abnehmender Spannung von dem Stromwert -(I_maxq - ΔI) bis zu dem Stromwert -I_maxq ab. Solang die regulären Stromsollwerte zwischen unterer l_ugw = f (U_zk) und oberer Strombegrenzungsfunktion I_ogw = f (U_zk) liegen und die Ströme durch die Leitungsabschnitte des Netzes unterhalb ihrer Grenzwerte I_maxl liegen, stellt sich entsprechend der Spannungsregelung und deren Regelabweichungen, dem Strombedarf aller Prozessregler des DC Netzes entsprechend und durch die verteilten Impedanzen der Netzleitungsabschnitte eine natürliche Spannungsverteilung alle Netzknotenspannungen ein. Bei Überschreitung der Grenzwerte ändert sich die Lastflussverteilung des DC Netzes, indem einzelne prozess- oder spannungsregelnde AC oder DC Quellen in ihrer Aussteuerung oder einzelne Leitungsabschnitte in ihrer Stromführung begrenzt oder abgeschaltet werden, ohne dass innerhalb bekannter Grenzen die Spannungshaltung des Gesamtnetzes beeinträchtigt wird.
• 6 zeigt im oberen Teil den vereinfacht dargestellten Leitungsabschnitt k mit den angeschlossenen Netzknotenpunkten k und k+1. Beide HSMC oder LSMC der Netzknotenpunkte erhalten jetzt einen im unteren Teil dargestellten Strombegrenzungsregler, dessen Regelabweichung aus einem maximalen Stromwert I_maxl für den Leitungsabschnitt k und den jeweils auf ausschließlich positive Stromwerte begrenzten Istwerten der Ströme i_kist und für den Netzknotenpunkt k+1 i_(k+1)ist, entsprechend der festgelegten Zählpfeilrichtung, gebildet wird. Durch diese Begrenzungen befindet sich der Begrenzungsregler immer in Vollaussteuerung, solange der Istwert unterhalb des Sollwertes bleibt und somit auch die Spannungen u_k und u_k+1 auf ihren Maximalwerten, die denen ihrer Zwischenkreisspannungen U_zk und U_zk+1 entsprechen. Die HSMC oder MSMC sind mit ihren High Side Schaltern ständig im Ein-Zustand, wodurch keine Schaltverluste zu verzeichnen sind. Erst bei Überschreitung des positiven Stromwertes I_maxl senkt derjenige HSMC oder LSMC mit positivem Strom seine zugehörige Spannung u_k oder u_k+1 ab und begrenzt damit den Strom durch den Leitungsabschnitt k auf den Wert von I_maxl. Für den Fall eines Kurzschlusses im Leitungsabschnitt k liefern beide HSMC oder LSMC den jeweils positiven Kurzschlussstrom auf den Wert von I_maxl begrenzt. Ein Unterschreiten der beiden Spannungen u_k und u_k+1 unter einen definierten Grenzwert U_grenz wird durch Sperrung der Ansteuersignale der aktiven Leistungshalbleiter der beiden beteiligten HSMC oder LSMC der Strom in kürzester Zeit auf den Wert Null abnehmen, wodurch der Leitungsabschnitt k beidseitig stromlos frei geschaltet werden kann.

Claims (5)

1. Steuerverfahren zur dezentralen Spannungshaltung und selektiven Strombegrenzung in DC Netzen, welche aus einer über Leitungsabschnitte des DC Netzes und kaskadierbaren High Side Multilevel Converter (HSMC) und/oder Low Side Multilevel Converter (LSMC) mehrfachen Zusammenschaltung von ein- bis n-stufigen Spannungszwischenkreisen bestehen, die eine Reihenschaltung von n Kondensatoren mit parallelen Stromquellen I_q aufweisen und beliebig als Ring- oder Maschennetze konfigurierbar sind, wobei für jeden Leitungsabschnitt k des DC Netzes ein maximaler Strom I_maxl definiert ist, der mit dem auf positive Werte begrenzten Stromistwert i_kist des Leitungsabschnittes k verglichen wird und diese Stromdifferenz einem Strombegrenzungsregler zugeführt wird, dessen begrenzter Ausgangswert v_k der Spannung u_k proportional ist, wobei der Begrenzungswert der maximalen Ausgangsspannung und der Aussteuerungsfunktion des HSMC oder LSMC am Netzknotenpunkt k in dem Sinne entspricht, dass erst nach Überschreitung des maximalen Stromes I_maxl eine Reduzierung der Spannung u_k einsetzt und dabei der Strom auf den Maximalwert I_maxl begrenzt wird und dass in gleicher Weise am Netzknotenpunkt k+1 dessen HSMC oder LSMC den auf positive Werte begrenzten Strom i_(k+1)ist durch Reduzierung der Spannung u_k+1 auf den Wert I_maxl begrenzen und wobei eine erste Gruppe der zu den reihengeschalteten Kondensatoren eines n-stufigen Spannungszwischenkreises parallel angeordneten Stromquellen I_quk die Regelung der Spannung U_zk am Netzknotenpunkt k dadurch übernimmt, dass entweder die Gesamtspannung des n-stufigen Spannungszwischenkreises oder die n Einzelspannungen der Kondensatoren als Spannungsistwert U_zkist mit einem für das gesamte DC Netz einheitlichen Spannungssollwert U_zsoll verglichen werden und die Regelabweichung einem Spannungsregler zugeführt wird, an dessen Ausgang ein spannungsabhängig zu begrenzender Stromsollwert i_qksoll anliegt, der in einem Stromregler für den Strom i_qk mit dem Stromistwert i_qkist abgeglichen wird, und dass eine zweite Gruppe der zu den reihengeschalteten Kondensatoren des n-stufigen Spannungszwischenkreises parallel angeordneten Stromquellen I_qpk die Regelung des Strombedarfes der mit den Stromquellen I_qpk gekoppelten AC oder DC Quellen prozessabhängig dadurch übernimmt, dass ein Prozessregler auf Basis der Regelabweichung zwischen Prozesssollwert X_soll und Prozessistwert X_ist am Ausgang einen spannungsabhängig zu begrenzenden Stromsollwert i_qksoll erzeugt, der in einem Stromregler für den Strom i_qk mit dem Stromistwert i_qkist abgeglichen wird.
2. Steuerverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Unterschreitung eines definierten Spannungsgrenzwertes U_grenz der beiden Spannungen u_k und u_k+1 die HSMC oder LSMC beider Netzknotenpunkte alle aktiven Halbleiterschalter abschalten und damit ab Stromnulldurchgang der Leitungsabschnitt k des DC Netzes stromlos geschaltet wird.
3. Steuerverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Stromverbrauch aus dem Netzknotenpunkt k die spannungsabhängige obere Strombegrenzungsfunktion I_ogw = f (U_zk) im Spannungsbereich zwischen Null und einem Minimalwert U_min den Wert Null annimmt, in dem Spannungsbereich zwischen U_min und U_min + ΔU von dem Wert Null auf den Wert I_maxq - ΔI ansteigt und in dem Spannungsbereich zwischen U_min + ΔU und einem Maximalwert U_max, in dessen Mitte vorzugsweise der Spannungssollwert U_zsoll liegt, sich proportional mit ansteigender Spannung von einem Stromwert I_maxq - ΔI bis zum Stromwert I_maxq einstellt.
4. Steuerverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Stromeinspeisung in den Netzknotenpunkt k die spannungsabhängige untere Strombegrenzungsfunktion l_ugw = f (U_zk) im Spannungsbereich oberhalb von U_max den Wert Null annimmt, in dem Spannungsbereich zwischen U_max - ΔU und U_max mit abnehmender Spannung von dem Wert Null bis zu dem Wert -(I_maxq - ΔI) abnimmt und in dem Spannungsbereich zwischen U_min und U_max - ΔU sich proportional mit abnehmender Spannung von dem Stromwert -(I_maxq - ΔI) bis zu dem Stromwert -I_maxq einstellt.
5. Steuerverfahren nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl mehrere Stromquellen I_quk für die Regelung der Spannung U_zk als auch mehrere Stromquellen I_qpk für die Regelung des Strombedarfes der mit den Stromquellen I_qpk gekoppelten AC oder DC Quellen am Netzknotenpunkt k zu einer Summe von Stromquellen I_qk zusammengefasst werden.

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