# Doku Masterarbeit AR
# Simulationen und Laboruntersuchung einer Spannungs- und Unsymmetrieregelung für einphasige Batteriewechselrichter
### ~~*Erweiterung eines Spannungsqualitätsreglers um eine übergeordnete Leistungsregelung und Umsetzung in einem Batteriesystem*~~

## Gliederung
[TOC]

# Einarbeiten
## Mo 06.09. Github Login und Bearbeiten von Warnungen im Runner
## Di 07.09. Github Plotausgabe erstellt, Besprechung mit Cornelius, Untersuchung Simulink-Modell

:::spoile r Script Plotausgabe

%% Ausgabe der Ergebnisse in Plots
close all;

oldfolder = cd;
cd C:\Ergebnisse
load Alex_ru_0001_2021_09_07_120046.mat
cd(oldfolder)

scope1 = C_Last_RMS;
%scope2 = A_Unsymmetrie;
%scope3 = D_Shunt_UPQC_RMS;
  
for outputn = 1 : 1
    eval(['scope = scope', num2str(outputn),';']);
    figure ('Name',[Szenario.User_ID,'_',num2str(Szenario.Szenario_ID,'%04d'),'_',scope.blockName]);
    hold on;
    for outputm = 1 : length(scope.signals)
        if length(scope.signals) > 4
            outputb = 3;
        else
            outputb = 2;
        end
        if outputm<8 && outputm>4
            subplot(outputb,outputb,outputm-1);
        else
            subplot(outputb,outputb,outputm);
        end
        plot(scope.time,scope.signals(outputm).values);
        title(scope.signals(outputm).title);
    end
end
clear oldfolder outputm outputn outputb scope scope1 scope2 scope3 scope4

:::

## Mi 08.09. Ini.m studiert,

:::spoile r Ini m Reglerparameter

%% Simulationsparameter bzgl. Regler
tsync = 0.02;                                 % Synchronisationsstart
tsync_rdy = 0.08;                             % synchronisiert
tact = eval(Szenario.tact);                   % Einschaltzeitpunkt Shuntkompensator SChaltzeitpunkt + Amplitude definieren
tact_Amp = eval(Szenario.tact_Amp);           % Amplitude muss bei AN 1 und bei AUS 0 sein!!
tacts = eval(Szenario.tacts);                 % Einschaltzeitpunkt Serienkompensator SChaltzeitpunkt + Amplitude definieren
tacts_Amp = eval(Szenario.tacts_Amp);         % Amplitude muss bei AN 1 und bei AUS 0 sein!!

mode = 0;                                     % Sollwerte: 1 für P0, Q0, Ps2, Pc2, 0 für P0, Q0, Qs2, Qc2
QU_actv = 1;                                  % 1 für Max-Auswahl zwischen QLast und Q(U), 0 für QLast

% Anlagendimensionierung
Pnom = 50*k;                                  % nominale Leistung des UPQC
Unom_sek = 400;                               % nominale VSC-Ausgangsspannung (LL)
Ipu = sqrt(3)*Us_LL/sqrt(2)/Pnom;             %--> 1 pu = 102 A peak, 72 A Nennstrom

% Zwischenkreisspannung
Udc = 700;
Udc_init = 0;                                 % Initialwert
UDC_Soll = Udc;                               % Soll-Zwischenkreisspannung

% Kondensator:
Czk = str2double(Szenario.Czk)*u; %2500*u;    % Zwischenkreiskapazität 

%%Series_Regler
Unom = 400*sqrt(2)/sqrt(3);                   % Sollspannungsamplitude

%WR-PWM-PI-Regler
Kpu = 10;                         % 10 für Darstellung des ü-Verhältnis, 20 für besser Performance aber höhere Rückwirkung im Einschaltmmoment
Kiu = 100;                        % manuelle Kalibration

Kpug = 15;
Kiug = 100;%10;

uqmit_enable = 0;                 % 0 für ausschließlich d-Komponente im Mitsystem


%%Shunt-Regler

% PWM+Stromrichtermodell: e^(-Tu*s) approximiert durch PT1
Tu = Ts_Control+0.5*Ts_PWM;                 % 1.5*1/fsw

%    Vorzeichen:   Id pos = VSC gibt P ab
%               Iq neg = VSC generiert Blindleistung (Q pos; kapazitiv)

% Zbase = Us_LL^2/Pnom
% Lstat=Lstat_pu*Zbase/(2*pi*Fnom);
% Rstat=Rstat_pu*Zbase;

Refrate = 250/2;                         % Gradientlimitierung Sollwert in A/s; 250 entspricht 5 A pro Netzperiode

% PI-Regler im synchronen Bezugssystem dq (Gültigkeit für Mit- und Gegensystemstromregelung)
Lg = L_Eingang_Shunt_L1;                                 % Variablen Zuweisung beide Modelle
Rg = R_Eingang_Shunt_L1;                                 % Variablen Zuweisung beide Modelle

Ldq = Lg;                                 % Anpassung an gewählten Filter (LCL-Filter durch L-Filter genähert, zulässig bis w = 7.7 kHz - vergleiche 25. Oberschwingung)
Rdq = Rg;                                 % Anpassung an gewählten Filter



Di = 1;                                   % Vorgabe Dämpfung; wahlweise 1/sqrt(2) für bessere Dynamik auf Kosten Regelgenauigkeit
Tni = Ldq/Rdq;                            % Nachstellzeit I-Anteil
Kpi = Ldq/(4*(Di^2)*Tu)/2;                % P-Anteil; 1/2 für besseres Führungsverhalten (Angleichung Labor)
Kii = Kpi/Tni/5;                          % I-Anteil; 1/5 für Berücksichtigung der Diskretisierung (Angleichung Labor)

Ilim = 1/Vpu*1.5;                         % Begrenzungen (tbd)
ULim = 1/Vpu*1.5;                         % Begrenzungen (tbd)


%%PLL(Netzsynchronisation)
%DDSRF-PLL
KpPLL = 1/(2*(sqrt(2)/(2*pi*50)*1/Vpu));    % Auslegung nach Betragsoptimum

% Tiefpassfilterung von Mit- und Gegensystemkomponenten
wf = 2*pi*50/sqrt(2);
Tf = 1/wf;

:::

##### Eintrag eigenes Szenario:
21 1 Andre_R C:\Ergebnisse\ 0.2 0.0000005 [0.1] [1] [4] [1] [1;3;10] [1;3;1] [0.2;0.2;0.2] [0.1,1,10,11,12,13,14,15] [0.1,1,10,11,12,13,14,15] [0.1,1,10,11,12,13,14,15] [5;5;5] [0;0;0] [0;0;0] [1,1,1] [0.1,0.2,10,11,12,13,14,15] [0.1,0.2,10,11,12,13,14,15] [0.1,0.2,10,11,12,13,14,15] [] [10;10;10] [1;1;1] [0.1;0.1;0.1] [] [] [] [] [] [] [] [] 0.206 0.256 0.25 16.00 3000.00 [1.78;1.78;1.78;1.78] [0.2;0.2;0.2;0.2] [1;1;1;1] [0.1;0.1;0.1;0.1] [100;100;100] [0;0;0] [1;1;1;1] [0.1;0.1;0.1;0.1] [1;1;1;1] [0.1;0.1;0.1;0.1] [100;100;100] [0;0;0] 45200.00 520.00 0.005677 0.014115 72.37 0.004726 0.033975 0.43 0.00912 0.22 0.00912 0.006897 0.0008885 199.00 [11.1 0.4;12.9 0.5;14.7 0.6;16.3 0.7;17.8 0.8;19.3 0.9;20.8 1;22.2 1.1;23.9 1.2;26.5 1.3;28.3 1.35;30.7 1.4;34 1.45;38.8 1.5;45.6 1.55;56.3 1.6;74.4 1.65;107.2 1.7;178.5 1.75;343.7 1.8] 802.00 [1 1 1 0 -120 120] 0.000001

Trafo und Series Strang sind eventuell zu entfernen.
Trafo lässt sich nicht auskommentieren.
In wieweit beeinflusst der Trafo die Rechenzeit?
Lässt sich der Trafo durch geschickte Parameterwahl passend kurzschließen?

### Modelleinstellung
Großteil der Szenariodefinition erfolgt in Excel.
#### Szenarienliste
In Szenarienliste werden definiert:
- Simulationszeit und -schrittweite
- Tsim Tsample
- Filterparameter
- L_Eingang_Shunt_L1_L2_L3_N R_Eingang_Shunt_L1_L2_L3_N
- L_Ausgang_Shunt_L1_L2_L3_N R_Ausgang_Shunt_L1_L2_L3_N
- C_parallel_Shunt_L1_L2_L3 R_parallel_Shunt_L1_L2_L3
- L_Eingang_Series_L1_L2_L3_N R_Eingang_Series_L1_L2_L3_N
- L_Ausgang_Series_L1_L2_L3_N R_Ausgang_Series_L1_L2_L3_N
- C_parallel_Series_L1_L2_L3 R_parallel_Series_L1_L2_L3
- Last
- Grundlast
- Unsymmetrie_Last
- RVC_Last
- Oberschwingungen
- (Flicker)

- Leitungsnachbildung
- R L s
- Trafo
- trafo_power phase_voltage_1 R_pu_1 X_pu_1 phase_voltage_2
- R_pu_2 X_pu_2 L1_limbs A1_limbs L2_yokes A2_yokes L0_flux A0_flux
- winding1 BH active_power_losses_trafo flux_initialization trafo_time_constant

- Regler
| param | Parameterbedeutung |
| --- | ----------------------------- |
| tact | Einschaltzeitpunkt Shuntkompensator |
| tact_Amp | Amplitude muss bei AN 1 und bei AUS 0 sein |
| tacts | Einschaltzeitpunkt Serienkompensator |
| tacts_Amp | Amplitude muss bei AN 1 und bei AUS 0 sein |
| fsw | Schaltfrequenz |
| Czk | Zwischenkreiskapazität |


#### Netzmodell_Ini
Direkt im Initialisierungskript werden weitere Definitionen vorgenommen.

Definition des Netzes

%Netz
Us_LL = 400;                         % LeiterLeiter-Spannung nominal
Us_Amp = 326;                        % Leiter-Erde-Spannung nominal
f_nom = 50;                          % 50 Hertz Netzfrequenz

Rs_in = 5.2*m; %8.23*m;              % Innenwiderstand Spg-Q in Ohm
Ls_in = 52.2*u; %77.056*u;           % Inneninduktivitaet Spq-Q in H

:::spoile r **Parametrierung Regler**

%% Simulationsparameter bzgl. Regler
tsync = 0.02;                  % Synchronisationsstart
tsync_rdy = 0.08;              % synchronisiert

mode = 0;                      % Sollwerte: 1 für P0, Q0, Ps2, Pc2, 0 für P0, Q0, Qs2, Qc2
QU_actv = 1;                   % 1 für Max-Auswahl zwischen QLast und Q(U), 0 für QLast

% Anlagendimensionierung
Pnom = 50*k;                           % nominale Leistung des UPQC
Unom_sek = 400;                        % nominale VSC-Ausgangsspannung (LL)
Ipu = sqrt(3)*Us_LL/sqrt(2)/Pnom;      %--> 1 pu = 102 A peak, 72 A Nennstrom

%%Series_Regler

Unom = 400*sqrt(2)/sqrt(3);           % Sollspannungsamplitude

%WR-PWM-PI-Regler
Kpu = 10;                         % 10 für Darstellung des ü-Verhältnis, 20 für besser Performance aber höhere Rückwirkung im Einschaltmmoment
Kiu = 100;                        % manuelle Kalibration
Kpug = 15;
Kiug = 100;%10;

uqmit_enable = 0;                 % 0 für ausschließlich d-Komponente im Mitsystem

%%Shunt-Regler

% PWM+Stromrichtermodell: e^(-Tu*s) approximiert durch PT1
Tu = Ts_Control+0.5*Ts_PWM;                 % 1.5*1/fsw

Refrate = 250/2;                % Gradientlimitierung Sollwert in A/s; 
                                % 250 entspricht 5 A pro Netzperiode

% PI-Regler im synchronen Bezugssystem dq (Gültigkeit für Mit- und Gegensystemstromregelung)
Lg = L_Eingang_Shunt_L1;        % Variablen Zuweisung beide Modelle
Rg = R_Eingang_Shunt_L1;        % Variablen Zuweisung beide Modelle


Di = 1;        % Vorgabe Dämpfung; wahlweise 1/sqrt(2) für bessere Dynamik auf Kosten Regelgenauigkeit

:::

#### runner_Allg
Zu speichernde Signale sind im Runner aufzulisten und der Speicherort zu definieren.
Die Simulation wird durch Ausführen des Runners gestartet.

### Simulation

Erste Simulation mit Pl_Uns=[1;3;10], Ql_ind_Uns=[1;3;1] und Ql_kap_Uns=[0.2;0.2;0.2].
Unsymmetrie vermutlich zu gering. Regler regelt nicht.

##### Erste Simulationsreihe

User_ID = Andre_R
Tsim = 0.2
Tsample = 0.0000005
tact = [0.1]

| Szenario_ID | tact_Amp | Pl_Uns | Ql_ind_Uns | Ql_kap_Uns |
| ----------- | -------- | ---------- | ---------- | ------------- |
| 21 | [0] | [1;3;50] | [1;3;1] | [0.2;0.2;0.2] |
| 22 | [1] | [1;3;50] | [1;3;1] | [0.2;0.2;0.2] |
| 23 | [0] | [100;3;10] | [1;3;1] | [0.2;0.2;0.2] |
| 24 | [1] | [100;3;10] | [1;3;1] | [0.2;0.2;0.2] |
| 25 | [0] | [1;3;10] | [1;30;1] | [0.2;0.2;0.2] |
| 26 | [1] | [1;3;10] | [1;30;1] | [0.2;0.2;0.2] |
| 27 | [0] | [1;3;10] | [1;3;1] | [20;0.2;0.2] |
| 28 | [1] | [1;3;10] | [1;3;1] | [20;0.2;0.2] |
| 29 | [0] | [-20;3;10] | [1;3;1] | [0.2;0.2;0.2] |
| 30 | [1] | [-20;3;10] | [1;3;1] | [0.2;0.2;0.2] |

==Keine negativen Lasten zulässig?==

Regler scheint zu reagieren, erreicht jedoch kaum Besserung der Unsymmetrie.
Shuntregler ohne Series-Part zu schwach?
Oder ist die Reglerleistung noch begrenzt?

[Was ist RVC? - “rapid voltage change”](https://www.ecmag.com/section/integrated-systems/put-label-it-introduction-rvc)
Der Bereich zwischen Flicker(3%) und Spannungsbandverletzung(10%).

## Do 09.09. nähere Betrachtung des Reglers
Zwischenkreis mit gesteuerten Spannungsquellen
Hier wird die Regelung ausgeführt (oranger Block in Übersicht)

### Reglerverhalten mit und ohne Series
links ohne Regler, Mitte nur Shunt, rechts Shunt und Series

Was genau sind kU2 und kU0?
kU2 = -/+ = gegensystem/mitsystem
kU0 = 0/+ = nullsystem/mitsystem

### MA Uhde

## Di 28.09. nähere Betrachtung des Reglers
##### Q(U)
 Q(U)-Kennlinie
 Q(U) Umsetzung in UPQC

 Sollwertbestimmung
 DDSRF-CC Stromregelung

==Spielt Czk überhaupt eine Rolle im UPQC-Modell??==
> Simulation läuft auch ohne Czk

---
### Simulation - Test Q(U)
Pl_Uns [1;3;70] Ql_ind_Uns [1;3;40] Pl_Grund [30;30;30]
externe Leistungsvorgabe = 0

**Lauf 2 mit externer Leistungsvorgabe bzw ohne Q(U)**
Keine spannungsänderung durch Q(U). Regelung ohne Q(U) stabiler.
==**Wieso hat die Q(U)-Regelung keinen Effekt?**==

>[name=MA DU] Für ausgewählte Szenarien, in denen die mittels der Q(U)-Regelung bereitgestellte Blindleistung größer als der Blindleistungsbedarf der Last ist, würde der Überschuss an Blindleistung für die Spannungshaltung von dem Shuntkompensator aufgenommen werden. Die spannungshaltende Wirkung der Q(U)-Regelung wäre um diesen Anteil vermindert. Um diesem konkurrierenden Betrieb vorzubeugen, ist eine Änderung der Sollwertbildung nötig. Eine einfache Möglichkeit dazu wäre die bereitzustellende Blindleistung 𝑄0 ∗ ebenfalls von dem arithmetischen Mittel der Netzspannung 𝑼 abhängig zu machen. Die Stromregelung wäre dann um den Spannungshaltungsaspekt erweitert und würde aufgrund der gleichen Bezugsgröße 𝑼 mit der PV-Anlage harmonieren. In Abbildung 55 ist die Integration der Q(U)-Regelung in die bestehende Regelungsstruktur des Shuntkompensators schematisch veranschaulicht. Ein Betriebskoordinator würde das Wechseln zwischen einem Blindleistungssollwert gemäß der Q(U)-Regelung, der Last 𝑄L0 oder weiterer Funktionen wie beispielsweise eine übergeordnete Leistungsregelung ermöglichen. Im einfachsten Fall ist eine vorzeichenrichtige Maximalauswahl denkbar. Dies wurde im Simulationsmodell bereits getestet.


==Soll ich den Regler als Shunt-Regler erweitern oder den UPQC?==

==Welcher Arbeitsbereich (Leistung/Strom) ist im UPQC-Modell vorgesehen?==

## Mi 29.09. neue Github-Modellversion, Modbus, Reglerverständnis
### Simulation Spannungshaltung bei symmetrischer Last
#### Lauf 1-3 mit deaktivierter Q(U)
UPQC Hebt die Spannung über Spannungsregelung (Series)
Shuntregler allein regelt die Spannung nicht

#### Lauf 4 mit extPQ=0 bzw mit Q(U) und nur Shunt


Der Q(U)-Regler reagiert wird allerdings durch eine Begrenzung an einer Reaktion innerhalb der Simulationszeit gehindert. 0.2s reichen nicht, müssen in Realität ja auch nicht reichen.
--> ==Simulationsmodell ist zu langsam!==
--> evtl doch abspecken
Q(U) läuft auch beim Shunt allein. Lediglich sehr langsam.
Shuntregler liefert bei Bedarf mindestens 60 A pro Phase

### Kernpunkte der Arbeit:
1. Unsymmetrieregelung um einphasige Q(U) und Leistungsvorgabe erweitern
2. Unsymmetrieregelung in einphasigem Batteriewechselrichter im Labor umsetzen

- ~~Soll 1. mit dem vollständigen UPQC-Modell erfolgen?~~

- Wie wäre die Simulation mit 3 einphasigen Batterie-WR?
- ==Soll 2. dann ebenfalls Leistungsvorgabe, Q(U)- und kU2-Regelung vereinigen?==

## Do 30.09. PR-Regler als Alternative, Überlegung einphasige Q(U), Reglertest(Verbesserungspotential gefunden?)

### Testlauf P1 100kW P2 60kW P3 20kW
Wieso wird Phase 3 geregelt? Unsymmetrie verschlimmert sich durch Q(U). Nur Spannung von Phase 3 wird angehoben.
-> **Verbesserungspotential!?**

### Lässt sich einphasige Q(U) in DDSRF implementieren
**Ansatz:**
1. Qref für jede phase bestimmen :arrow_right: Qabcref
2. ==Q0ref Qsref Qcref aus Qabcref berechnen== *wie?*
3. Referenzströme wie gehabt aus Q0ref Qsref und Qcref bestimmen

:arrow_right_hook: Was genau beschreiben Q0 Qc und Qs überhaupt???
$$Q0 = k*(uqp*idp-udp*iqp+uqg*idg-udg*iqg);$$$$Qc2 = k*(uqg*idp-udg*iqp+uqp*idg-udp*iqg);$$$$ Qs2 = k*(-udg*idp-uqg*iqp+udp*idg+uqp*iqg);$$
- - d,q = d,q-Komponente & p,g = mit,gegen-Systemkomponente


## Fr 01.09. PARSIM-runner?

[parsim: running-parallel-simulations](https://uk.mathworks.com/help/simulink/ug/running-parallel-simulations.html)
# Entwicklung 3x1ph-Q(U)-BattWR-Regler
## Mo 04.10. neue Version Gitmodell einarbeiten, Entwicklung 3x1ph-BWR-Regler

Ursprungszustand, kommentierung scheint sich durch ini nicht zu ändern.


- VSC_Shunt_U einkommentieren erzeugt Fehler

Sollwertquelle_Shunt_U aktiviert

### Entwicklung 3x1ph-BWR-Regler


Reglerentwicklung ist komplex
Problem zu testen ohne passende parameter -> Zweipunktregler?

## Di 05.10. Literatur Wechselrichterbetrieb und Regelung

Burger, B.; Cramer, G.: Modularer Batteriewechselrichter für den Einsatz in Hybridsystemen.
>[name= Burger, B.; Cramer, G.] 2.2 Regelung
Zur Regelung des Cuk-Wandlers wird ein Zustandsregler mit überlagertem PI-Regler zur Zwischenkreisspannungsregelung eingesetzt. Die Regelung arbeitet dabei mit der halben Taktfrequenz des Leistungsteils, d.h. mit 8,3 kHz.
Die Spannungsregelung des Wechselrichters ist als Kaskadenregelung implementiert.
Da die Regelungsalgorithmen mit einer Taktfrequenz von 8,3 kHz ablaufen, stehen pro Takt nur 120 µs Rechenzeit zur Verfügung. Diese teilen sich auf in 60 µs für die Regelung des Wechselrichters und 60 µs für die Regelung des Cuk-Wandlers. In dieser Zeit werden jeweils alle analogen Größen gemessen, skaliert, die Regelalgorithmen durchlaufen und die PWM-Signale für die Leistungshalbleiter gestellt.

Reglerentwicklung in Simulink in kleinem einphasigen Netz

## Mi 06.10. BattWR Simulationen

Spannungsquellen mit einfachster Sollwertvorgabe
Verbesserung der Spannungsunsymmetrie erkennbar
Ein zweites Szenario mit weniger großen Lasten

### Kleines Netzmodell
Transport Delay war schuld an -2000 var Blindleistung

Ohne Transport Delay gibt es numerische Probleme mit dem Solver. Also Transportdelay an ONS-Quelle und VSC.

Regelung mit Q(U) Q-Regler von Lindner und Stromregler von Dennis bleibt stabil.
Starkes Ausgangsrauschen wegen deaktiviertem Ausgangsfilter.
Regelung ist stabil arbeitet aber noch nicht zielführend

Versuch den Leistungsregler zu Parametrieren

## Do 07.10. Reglertest ohne Q(U)

Regler arbeiten stabil und stationär genau.

### Direkte PI-Spannungsregelung

Regelung von Uq direkt über einen PI-Regler.
Schnelle Auslegung. Zielwert wird erreicht. Prinzipiell geht es so.

Größen schwingen noch sehr stark. System scheint sich auszuschwingen

Und erfolgt die Symmetrierung über Q oder P?
BattWR muss hier viel Wirkleistung liefern. Nicht gewünscht!
Wirkleistung wird dem Netz abgenommen.
Netz muss dafür Blindleistung liefern. nicht zielführend

### Q(U)-Kennlinie durch PI-Regler ersetzt

Schwingung am Ende vermutlich durch P-Regler verursacht. -> Parametrierungsbedarf
Abgesehen von P-Schwingung zielführendes Reglerverhalten

Im dreiphasigen Git-Modell machen die Regler nur Unsinn und schwingt enorm.

### Literatur
#### Folgen von Unsymmetrie
>[name= Rane, M.; Wagh, S.] Unsymmetrie verursacht Fehler in den dq0-Koponenten der dq0-Transformation, was wiederum einen Fehler in der PLL hervorruft. Dies beeinflusst die Synchronisation von dezentralen Erzeugungsanlagen mit dem Netz und deren Leistungsbereitstellung..

#### Wechselrichter
>[name=Timo Sauer]Hardwareseitig stellt ein heutiger Wechselrichter immer eine Spannung, jedoch kann der Wechselrichter durch die entsprechende Regelung ein Stromquellenverhalten aufweisen. Es wird daher zwischen stromstellenden und spannungsstellenden Wechselrichtern unterschieden. Bei einem spannungsstellenden Wechselrichter (Voltage-Controlled-Inverter (VCI)) werden die Ausgangsspannung und die Frequenz geregelt. Die Ausgangsströme bzw. die Wirk- und Blindleistung passen sich – analog zur Synchronmaschine – verzögerungsfrei der Leistungsänderung im Netz an. Daher kann der VCI auch im Inselnetz eingesetzt werden. [LAU17]

### P-Regler stabilisieren
[https://tlk-energy.de/blog/pid-regler-einstellen](https://tlk-energy.de/blog/pid-regler-einstellen)
KP = 0.01
P(10s)= 300W

KP = 0.0001
P(10s)= 600W

KP = 0.001 besser
P(10s) = 550W

KP = 0.1 instabil

KP = 0.05 instabil

KP = 0.02 instabil aber langsamer

:arrow_right: KP muss scheinbar kleiner 0.01 sein

KP = 0.005 schlechter als 0.01

Variation von KP im Stromregler scheint ebenfalls Einfluss auf P zu haben.

## Fr 08.10. Leistungs- und Strom-Regler auslegen


TN = L_Eingang_Shunt_L1/R_Eingang_Shunt_L1

Kpi = L_Eingang_Shunt_L1/(4*1.5*Ts_PWM)
Kpi =
4.7467
Kii = R_Eingang_Shunt_L1/(4*1.5*Ts_PWM)
Kii =
533.3333

Ziemlich gutes Regelverhalten. Wirkleistungsschwingung immernoch vorhanden. Extreme werte in Einschwingphase
Werden Kpi und Kii kleiner gewählt kommt es zu Dauerschwingen

Problem gefunden?! **PLL** schwingt sich auf. Vermutlich falsch parametriert

### Modell bzgl RMS und pu Berechnung überarbeitet. Anfangsschwingungen reduziert.
Beachte Achsenbeschriftung

Reglerverhalten besser, Leistungsschwingung behoben.

Regler arbeitet stabil



Ohne Regler fällt die Spannung auf **0.91 p.u.** bzw **211 V**
Durch den Regler wird die Spannung bei **0.956 p.u.** bzw **220,5 V** gehalten.

Im Gitmodell macht der Regler immer noch Unsinn.
Zuletzt ist die kleine Netzsimulation bei 0.020 hängen geblieben.
> Anfangslast war zu klein eingestellt. Bei einer Last >= 3kW läuft die Simulation.

## Mo 11.10. Erkenntnis: einphasige Q(U) verschlimmert Unsymmetrie!

PLL funktionierte nicht, da Messsignal hinter offenem Schalter liegt...
Messsignal geändert von Vabc_F zu Vabc_C
Außerdem Regler mit Aktivierung entsprechend t_breaker_shunt versehen (Im Q(U) Block)

Regler arbeiten nun.

### BattWR-Regler in dreiphasiger Netzsimulation

**Erkenntnis: einphasige Q(U) verschlimmert Unsymmetrie!**

Q(U) hat nicht das Ziel Spannung auf Sollwert zurückzuführen. Q(U) soll nur stützen.

### Verbesserung Simulationsperformance

1s Simulation Elapsed: 8:08 min

kontinuierliche Integratoren durchzeitdiskrete ersetzt. Kaum Verbesserung

1s Simulation Elapsed: 7:43 min
2s Simulation Elapsed: 13:42 min

Q(U) Regelung funktioniert grundsätzlich gut.

Einphasige Q(U) funktioniert, verschlimmert aber die Unsymmetrie, da es die Phasenwinkel dreht.

Und nun? :/
35h Arbeit für die Katz
"Erkenntnisgewinn"

## Di 12.10 Suche neuen Ansatz
### Abschluss einphasige Regelung
Einphasige Q(U) würde den Phasenwinkel negativ beeinflussen. Außerdem wird der Neutralleiter durch die einphasige Blindleistungseinspeisung stark belastet.

### Neustart
- Entwicklung des Reglers muss doch dreiphasig erfolgen
- Umsetzung mit einphasigen BattWR nur mit Kommunikationsschnittstelle.
- Weiterentwicklung mit Dennis Shuntkompensator
- Ziel bleibt Regelung die sowohl Unsymmetrie reduziert als auch Spannung hält

Auch Shunt-Regler erhöht die Unsymmetrie.
Zeitfenster zu klein? - Nein Wert bleibt über mehrere Sekunden konstant. Regler scheint Zielwert erreicht zu haben.

Mit mode = 1 funktioniert der Regler einwandfrei

==Wäre es denkbar mit Heimspeichern Wirkleistung bereitzustellen?==

### mode = 0
Unsymmetrie wird nicht regelt.

Durchschnittsspannung wird nahe an 1p.u. gebracht. Ebenfalls hohe Wirkleistungseinspeisung.

PUns=[40;0.01;0.01] QindUns=[30;0.2;0.2] QkapUns=[0.2;0.2;40] mode=0

## Mi 13.10. Sollwertvorgabe Shuntkompensator

Lässt sich die Sollwertvorgabe der Unsymmetrieregelung so anpassen das möglichst wenig Leistung eingespeist werden muss. Ggf Leistungsbezug auf einer Phase und Leistungseinspeisung auf einer anderen Phase. Wie würde sich das auf einen dreiphasig angeschlossenen Speicher (bzw WR) auswirken? Kann eine solche Verschaltung bei drei getrennten einphasigen Speichern sinnvoll sein?
Keine Spannungsanhebung durch Wirkleistungseinspeisung. (Außer RVC?)

### Analyse Shuntkompensator
Szenario: PUns=[40;0.01;0.01] QindUns=[30;0.2;0.2] QkapUns=[0.2;0.2;40]

Optimierungsbedarf:
1. Leistung der Grundlast sollte nicht von WR übernommen werden.
- Also doch eine Leistungsvorgabe?

Neue Ziele aus Besprechung. Shuntkompensator wieder auf Eis.

### Besprechung weiteres Vorgehen
Fruchtbare Besprechung. Erkenntnisse über einphasige Q(U) wurden besprochen und gewürdigt. Konsequenzen für weiteres Vorgehen diskutiert und folgendes entwickelt:
>
> - Ausführliche Dokumentation wieso Q(U) einphasig nicht netzdienlich ist. Betrachtung Kopplung von Betrag und Phasenwinkel. (in der MA)
>
> weitere Entwicklung/Simulation:
> 1. Versuch den einphasigen BattWR um „P(U)“ zu erweitern und so eine Symmetrierung zu erreichen
> - Zweckmäßigkeit bleibt hinterher zu diskutieren
> 2. Entwicklung einphasiger reiner Unsymmetrieregler, der sich nach den anderen beiden Phasen richtet
> - Kommunikation oder Messung aller drei Phasen notwendig
>
> weitere zu erarbeitende Themen. Recherchieren und ggf in der MA diskutieren:
> - Welche Kommunikation und Messpunkte wären denkbar, notwendig und umsetzbar?
> - Ist bei entsprechend auf 4,6kVA begrenzender Regelung ein einphasiger Anschluss von PV- und Batterieleistung größer 4,6kVA denkbar?
> - VDE-AR-4105 sagt : *Wenn Erzeugungseinheit und Speicher DC-gekoppelt sind, gelten bei Energielieferung des gemeinsamen Umrichters die Anforderungen von Erzugungsanlagen. Bei Energiebezug gelten die Anforderungen nach VDE-AR-N 4100, 10.5.6.*

Das bedeutet es sollen folgende Szenarien betrachtet werden:

**Szenario 1: Einphasiger, unabhängiger BattWR ohne Kommunikation und Messung der anderen Phasen.**
- Erweiterung um eine P(U)-Sollwertvorgabe, um Spannung in Betrag und Phase auf den Referenzwert zu regeln.

**Szenario 2: Einphasiger Symmetrierungs-BattWR richtet sich optimal nach den anderen beiden Phasen aus.**
- Keine Betrachtung der Spannungshaltung in diesem Fall. (Das könnten dreiphasige WR übernehmen)
- Reine Symmetrierungsaufgabe anhand von Messungen aller drei Phasen oder Kommunikation mit mehreren Geräten.
- Bei mehreren Geräten dürfte eine übergeordnete Steuerung mit Hierarchie notwendig werden. (Beurteilung nach Spannungshöhen und Batterie-SOC denkbar)


### Szenario 1: 1ph-P(U)-BattWR-Regler
Zunächst implementierung im kleinen Netz

Bei gleicher Einspeisung von P und Q bleibt der Phasenwinkel nahezu konstant während der Spannungsbetrag angehoben wird!!

P(U) = Q(U) also auf Pref = Qref wählen.

**Etwa auch einfach Idref = -Iqref??**

## Do 14.10. 1ph-P(U)-BattWR-Regler

**Regler mit Qref=Pref funktioniert!!** Spannungsunsymmetrie wird verringert. Sogar kU2 und kU0.

Problem: Regler fällt aus wenn Lastsprung zu groß (Pa=40kW, Qaind=30kvar, Qckap=40kvar)
Ausfall ab ca 20kvar
Ursache war die Begrenzung der Ausgangsspannung im Stromregler
-> Behoben

==**Offene Scopes erhöhen Simulationszeit erheblich!**==
Alle Scopes schließen:

shh = get(0,'ShowHiddenHandles');
set(0,'ShowHiddenHandles','On');
hscope = findobj(0,'Type','Figure','Tag','SIMULINK_SIMSCOPE_FIGURE');
close(hscope);
set(0,'ShowHiddenHandles',shh);

Problem: Single Phase DQ-Trafo fängt erheblich an zu schwingen
Liegt es evtl an der ungenauen PLL?
oder an der bildung von beta mit fnom? -> mit fpll war es nicht besser
d- und q-Komponente schwingen

Ia scheint im Detail nicht sehr Sinusförmig

Stromverläufe am Filterausgang des BattWR sehen furchtbar aus.
Ist dies der Preis für die gewonnene Spannungssymmetrie?
Lässt sich der Strom "glätten"
Dies dürfte Ursache für schwingende DQ-Komponenten sein.
**Filter am Ausgang der dq-Trafo bringt nichts!**

Wieso sehen die Ströme L2 und L3 so furchtbar aus, obwohl eigentlich nur L1 regeln sollte?
==morgen Regler b und c deaktivieren und vergleichen.==

Gedanke: verhältnis von Pref zu Qref lässt sich evtl über spannungshöhe festlegen. Mehr Q bei niedrigerer Spannung
Pref über Kennlinie mit bereich von 0.99 bis 0.97 p.u. ?

> Ergänzung: Lässt sich typisches cos(phi) annehmen und daraus verhältnis zwischen P und Q pauschalisieren?

## Fr 15.10. Behandlung komischer Stromverläufe

### PLL
Simulink-PLL und DDSRF-PLL liefern unterschiedliche Ergebnisse. Sind derart geringe Abweichungen relevant?

-> Lindner-Modell??

### Zeigerdiagramm in MATLAB - compass
Liefert diese Zeigerdarstellung. Trafo in Symmetrische Komponenten leicht umzusetzen. Aneinanderfügen der Phasoren scheint schwieriger. Hierfür vielleicht doch besser das Gittool von [stevenblair.github.io](http://stevenblair.github.io/seq/)
Oder alternativ mit der Funktion [Arrow](https://de.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/278-arrow)?

### Zu den Stromverläufen
- Werden die WR auf den beiden unbelasteten Phasen deaktiviert und nur der WR auf der zu symmetrierenden Phase arbeitet kommt es nicht zu den unschönen Stromverläufen.
- Liegt keine Unsymmetrie vor bleiben die Stromverläufe auch normal.
- Wird der WR der allein belasteten Phase deaktiviert, liefern die WR der anderen beiden Phasen sinusförmige Ströme. Sie reagieren im Einschaltmoment auf Schaltblindleistung und laufen dann gegen Null.
:arrow_right: Wäre es also sinnvoll eine Deaktivierung der Regelung vorzusehen wenn die Eingangsspannung im Sollbereich liegt?
:arrow_right_hook: Also Imess = 0, wenn Qref = 0

Wieso sind Pmess und Qmess ungleich Null, während I null ist?!

Umstellung von Simulink-Power-Block auf Leistungsberechnung aus Udq und Idq
:arrow_forward: Ströme sind sinusförmig und Symmetrierung läuft ebenfalls ein gutes Stück besser.
:warning: Problem ist nur für den Fall behoben das Upu nur auf einer Phase sollwert verlässt. Regler beeinflussen sich ggf gegenseitig negativ wenn an meherern Stellen sollbereich verletzt wird.
**Was passiert mit Regler bei Symmetrischer hoher belastung?**
Und was passiert bei hoher belastung mit leichter unsymmetrie? -> ströme schwingen

Wegen der Leistungsberechnung von Pref aus Idq schwingen sich die beiden größen nun auf.

Der QU-Filter fängt an sich selbstständig zu machen. Zum glück sehr langsam (10^-11)

Regler senkt die Spannungsunsymmetrie von 1,5% auf 1,0% ab. Den 40kW einphasiger Last wird mit 15kW und 15kvar entgegengewirkt. Die Wirkleistungsmessung im Regler schwingt, bleibt aber stabil.

Ist die Grundlast höher, so dass alle Regler an der Spannungshaltung arbeiten, schwingen die dq-Messgrößen wieder stark und die Stromverläufe werden unschön.

:question: Ist single-phase-dq-trafo die ursache?

### für die nächste Besprechung:

- Sollen die BattWR die Unsymmetrie reduzieren/eindämmen, so wie bei Q(U) oder ist eine Regelung auf kU2=0% gewünscht?
--> 0% nicht gewünscht. Regelung gut so
- Unterschied in PLL relevant?
--> Vermutlich nicht. Evtl nochmal Lindner PLL vergleichen

# Grundlagen schreiben
## Mo 18.10. Schreibe Grundlagen
Auf das Schalten symmetrischer Lasten reagiert der Regler ziemlich ordentlich.

Für Q(U) ist in der VDE-AR-4105 ein PT-1-Verhalten vorgesehen:

### Lässt sich der ganze Regler diskretisieren und in einer Funktion zusammenfassen?
[Entwicklung einer digitalen PLL als Matlab-Code](http://www.faculty.jacobs-university.de/jwallace/xwallace/courses/dsp/labs/05_ml_pll/)
[Regelungstechnik rn-wissen](https://rn-wissen.de/wiki/index.php/Regelungstechnik#PI-Regler)

:::spoile r https://www.embedded.com/improve-your-root-mean-calculations/
:::

RMS: Werte für eine Periode in Array einlesen. Werte quadrieren, addieren und dann aus Summe Wurzel ziehen.

Wird erst in Angriff genommen wenn es sich als notwendig herausstellt. (also vermutlich bei der Implementierung in den BattWR)

## Di 19.10. Schreibe zur Unsymmetrie
FNN Studie Unsymmetrie
> **Lässt sich hiermit evtl auch das Regelungspotential eines einphasigen BattWR ermitteln?**

[1] A. Baggini and A. B. Baggini, Handbook of power quality. Chichester: Wiley, 2008.
[2] J. Meyer, F. Möller, S. Perera, and S. Elphick, “General Definition of Unbalanced Power to Calculate and Assess Unbalance of Customer Installations,” in 2019 Elec-tric Power Quality and Supply Reliability Conference (PQ) 2019 Symposium on Electrical Engineering and Mechatronics (SEEM), 2019

## Mi 20.10. Schreibe über Einfluss von P und Q auf |U| und Phasenwinkel
Wir nehmen die Netzsimulation von U-Quality und belasten eine Phase mit 4kW bzw 4kvar, einmal induktiv und kapazitiv und speisen dann Leistung über spannungsquelle ein.

https://doi.org/10.1007/978-3-658-30386-0

Auf [ront.info](https://ront.info/systemwirkung-ront/probleme-und-losungen/masnahmen-zur-behebung-des-spannungsbandproblems-losungen/#Blindleistungsmanipulation) steht eindeutig das induktive Last spannungssenkend wirkt und kapazitive Last spannungshebend. Jetzt fehlt nur eine gültige Quelle.

 
Bilder von [Geogebra.org](https://www.geogebra.org/m/nswtdkpk) beziehen sich eigentlich auf Transformator (Kappsches Dreieck).
Passen aber auch sehr zu zur Leitungsübertragung.

Ich habe ein kurzes Skript geschrieben um das Zeigerdiagramm in Matlab darzustellen.

[Zeigerköpfe anpassen](https://stackoverflow.com/questions/18776172/in-matlab-how-do-i-change-the-arrow-head-style-in-quiver-plot)

## Do 21.10. Schreibe über FACTS, STATCOM, UPQC
### elenia Farben
Zeit verloren weil mein Account deaktiviert wurde.
| Farben elenia | hex | RGB |
| ---------- | ------- | ----------- |
| hellblau | #8cc6dd | 140 198 221 |
| elenia-rot | #be1e3c | 190 30 60 |
| blau | #0080B4 | 0 128 180 |

 

MATLAB-Befehl gefunden: [colororder](https://de.mathworks.com/help/matlab/ref/colororder.html)

eleniacolors = [ 0       0.5     0.71
                 0.75    0.12	 0.24
                 0       0       0
                 0       0.33    0.45
                 0.46	 0	 0.46
                 0	 0.44	 0.34 ];
colororder(eleniacolors)

## Fr 22.10. Recherche zu Wechselrichtern

- [Diss von Holbein](https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/14265/) zu Unsymmetrieregelung mit 3ph WR vielversprechend
- Evtl auch für Stand der Forschung

>[name=Holbein] Auswirkungen von Unsymmetrien im Niederspannungsnetz
Im Allgemeinen werden bei der Netzauslegung und der Abschätzung von Netzverlusten symmetrische Lastverhältnisse unterstellt. In [7] durchgeführte Untersuchungen zeigen jedoch, dass dabei die berechnete Verlustenergie gegenüber dem realen Wert über ein Jahr betrachtet um bis zu 13,8 % zu klein ausfällt. Gegenstand war hier ein typisches Ortsverteilnetz mit 75 Hausanschlüssen und hoher Durchdringung mit PV und E-Fahrzeugen. Dazu sei auf [16] verwiesen, wo der Begriff der „Unsymmetrie-Blindleistung“ eingeführt wird. Sie senkt den Wirkungsgrad der Übertragung und führt im Falle der einphasigen Last zu dreifach höheren Verlusten – verglichen mit einem symmetrischen, dreiphasigen Verbraucher, der die gleiche Wirkleistung bezieht. Außerdem werden Spannungsbandverletzungen bei idealisierter symmetrischer Betrachtung (über das Mitsystem) deutlich seltener registriert als sie in den Einzelphasenspannungen tatsächlich auftreten (18 Fälle ggü. 3391 Fälle im Viertelstundenmittel innerhalb eines Jahres).

## So 24.10. Recherche Holbein & Herold zu Unsymmetrie
### Unsymmetrieblindleistung
**Herold2017: S. 415**
Interessante alternative Betrachtung von Unsymmetrie über die Blindleistung?
Evtl wichtig wenn U2 gesenkt aber Gegensystemstrom hoch bleibt.

### Stromrichter
Herold2017: S. 432
>[name=Herold] "Die stromabhängigen Verluste betragen beim sechspulsigen Stromrichter nur noch 75 % der Verluste eines dreipulsigen gleicher Leistung."
"Im Abschnitt 4.4.7 wurde die Symmetrierung von unsymmetrischen Abnehmern im Drehstromsystem besprochen. Die dort behandelten Symmetriereinrichtungen sind demgemäß Blindleistungskompensationseinrichtungen, die die vom Gegenstrom verursachte Unsymmetrieblindleistung kompensieren. Das geschieht überwiegend als Einzelkompensation."

### Symmetrierschaltung als Alternative?
>[name=Herold] "**4.4.7.3 Symmetrierschaltung nach Steinmetz.** Wegen ihrer Funktionsweise können nicht alle Abnehmer mit Drehstrom versorgt werden. Beispiele dafür sind Netzfrequenz-Induktionsöfen für die metallurgische Industrie oder elektrisch beheizte Glasschmelzwannen, aber auch Einphasenmotoren. Da Öfen und Schmelzwannen für Leistungen bis in den höheren Megawattbereich gebaut werden, besteht die Notwendigkeit, sie trotzdem als symmetrische Lasten am Drehstromnetz betreiben zu können. Das wird mit Symmetrierschaltungen erreicht, die eine unausgeglichene einphasige Last in eine ausgeglichene dreiphasige transformieren."

## Mo 25.10. Herold lesen und Recherche BattWR
>[name=Herold] "**4.4.7.3 Symmetrierschaltung nach Steinmetz.** Die Symmetrierschaltung nach Steinmetz wandelt ein unausgeglichenes System in ein ausgeglichenes um. Dafür werden Energiespeicher in Form der Kondensatoren und Drosselspulen benötigt. **Sie ist auch zur Versorgung eines symmetrischen Drehstromabnehmers (z.B. eines Drehstrommotors) aus einem Einphasen-Wechselstromnetz anwendbar.** Ihre Funktion ist also umkehrbar.

==Ist das ein alternativer Ansatz für einen symmetrierenden BattWR?==
==Oder zumindes Ansatz für Stand der Forschung?==

### Wechselrichter
#### Heuck:
2.4.8.2 Wechselrichterkonzepte . .. ... .. .. ... .. .. .. 54
4.14.2.4 Funktionsweise selbstgeführter Wechselrichter . .. .. .. 351

> [S.53] Das erfolgt mit Wechselrichtern, die eine Gleichspannung durch schnell schaltende Halbleiterschalter in eine Wechselspannung umformen.

> [S.53 zu PLL] Gleichzeitig kann sich die Phasenlage der Wechselspannung in diesem Inselnetz zur Netzspannung verschieben. Somit würden bei einer erneuten Netzzuschaltung hohe Ausgleichsströme fließen, die den Wechselrichter der PV-Anlage beschädigen könnten.

> Mit der PWM wird aus einer zur Verfügung stehenden Gleichspannung eine netzkonforme Wechselspannung geformt (s. Abschnitt 4.14.2.4).

> Dafür werden schnell schaltende leistungselektronische Halbleiter wie z. B. Transistoren genutzt. Die nach der Form ihres Ausgangsstroms benannten Rechteckund Trapezwechselrichter weisen eine im Vergleich zu den PWM-gesteuerten Geräten hohe Netzbeeinflussung auf und sind vom Markt verschwunden. Wechselrichter mit Thyristorschaltern bieten wegen ihrer geringen Schaltfrequenz keine akzeptable Stromqualität.

> Dafür werden schnell schaltende leistungselektronische Halbleiter wie z. B. Transistoren genutzt. Die nach der Form ihres Ausgangsstroms benannten Rechteckund Trapezwechselrichter weisen eine im Vergleich zu den PWM-gesteuerten Geräten hohe Netzbeeinflussung auf und sind vom Markt verschwunden. Wechselrichter mit Thyristorschaltern bieten wegen ihrer geringen Schaltfrequenz keine akzeptable Stromqualität.
Abhängig vom Gleichspannungswert, der vom PV-Generator erzeugt wird, kommen zur Anpassung an die Eingangsspannung des Wechselrichters entweder Hoch- oder Tiefsetzsteller zum Einsatz. Hochsetzsteller nutzen Energiespeicher, z. B. Drosselspulen (s. Abschnitt 4.9), zur Anhebung des Spannungsniveaus, während Tiefsetzsteller den Spannungswert herabsetzen. Bei Wechselrichtern ohne galvanische Trennung durch einen Transformator (trafolos) wird die PV-Eingangsspannung direkt über einen Hochsetzsteller an die Netzgrößen angepasst.

#### Schröder
> [S.54] Wahl einer Stromrichterschaltung mit möglichst hoher Pulszahl. Dadurch entstehen nur noch Harmonische höherer Ordnungszahl und damit geringerer Amplitude.

> [S.94] Mit zunehmender Pulszahl p wird die der Gleichspannung überlagerte
Wechselspannung kleiner, so daß der Glättungsaufwand sinkt. Mit der
Dreiphasen–Brückenschaltung (sechspulsige Gleichspannung) erreicht man
eine höhere Pulszahl als mit der Dreiphasen–Mittelpunktschaltung (drei-
pulsige Gleichspannung).

##### PWM
> [S.640] Der Pulsbetrieb von Wechselrichtern wird durch einige Randbedingungen eingeschränkt. Der Aufwand für einen U–Wechselrichter wird wesentlich durch die zu kommutierende Laststromspitze und durch die mittlere Pulsfrequenz bestimmt. Die thermische Belastung ist proportional zur Pulsfrequenz. Um eine gute Wechselrichterausnutzung oder auch einen guten Wirkungsgrad zu erreichen, will man die Pulsfrequenz möglichst klein halten. Andererseits lassen sich aber die Oberschwingungsanteile im Laststrom umso kleiner halten, je höher die Pulsfrequenz gewählt wird. Hier muß ein Optimum gefunden werden. In der Praxis liegen die Pulsfrequenzen von Thyristor–Pulswechselrichtern bei einigen Hundert Hz , dies gilt ebenso für die normalen GTOs. Bei IGBTs und IGCTs (hart angesteuerte GTOs mit integrierter antiparalleler Diode) sind einige kHz und bei Leistungs–MOSFETs sind Schaltfrequenzen jenseits von 20 kHz möglich.

> [S.642] Bei der Pulsweitenmodulation ist das generelle Ziel, ein Pulsmuster der Spannungen am Ausgang des Wechselrichters zu erzeugen, welches in der Grundschwingung die gleiche Spannungszeitfläche wie der sinusförmige Spannungs-Sollwert hat.

### Single-phase DQ-Trafo
Weymann verweist in seiner Studienarbeit auf [Babu (2012)](http://dx.doi.org/10.1109/ICCCI.2012.6158904)

>[name=Babu12] In this paper, the concept of single phase P-Q theory [9], [10]. According to this theory, a single phase system can be defined as a pseudo two-phase system by giving π/2 lead or π /2 lag that is each phase voltage and current of the original three phase systems.

Quellen [9] und [10] fehlen am Ende des Papers. :thunder_cloud_and_rain:

Auf [Researchgate](https://www.researchgate.net/publication/261091855_Design_of_Unified_Power_Quality_conditioner_UPQC_to_improve_the_power_quality_problems_by_using_P-Q_theory) wird auf [Single-phase PQ-theory von Haque](http://dx.doi.org/10.1109/PSEC.2002.1023074) verwiesen.

## Di 26.10. Feedback einarbeiten, single-phase-PQ-theory lesen
:fire: *Brandaktuelle FNN Studie erhalten!* :fire:

TODO: Suche Quelle zu Symmetrie Paradatscher oder Aigern TUM

[Aigner: Auswirkungen asymmetrisch angeschlossener dezentraler Erzeugungsanlagen auf die Effektivität gängiger Netzplanungskriterien](https://www.tugraz.at/fileadmin/user_upload/tugrazExternal/4778f047-2e50-4e9e-b72d-e5af373f95a4/files/lf/Session_E1/512_LF_Aigner.pdf)
> Untersuchungen an unterschiedlichen Ortsnetzen zeigten dabei, dass je nach Philosophie des Netzbetreibers nicht ansatzweise von einer gleichmäßigen Aufteilung der Erzeugungsanlagen auf die Außenleiter ausgegangen werden kann [3], was zu starker Schieflast führt.

> Auswertungen von Lastgangdaten aus einem Netzgebiet in [3] zeigen einen starken Hang zur Bevorzugung des Außenleiters L1 beim einphasigen (85% der EZA bis 5 kVA), sowie beim zweiphasigen (55% zwischen L1 und L2) Anschluss (Abbildung 3).

[3] ist Diss von Pardatscher. Nicht frei zugänglich :thunder_cloud_and_rain:

### single-phase PQ-theory

signale sind pi/2 vorlaufend nicht verzögert. wurde das von emil entsprechend bedacht?

%% Simulink alpha-beta to d-q Trafo

d = al*cos(wt)+be*sin(wt)
q =-al*sin(wt)+be*cos(wt)

with delay
d = al*sin(wt)-be*cos(wt)
q = al*cos(wt)+be*sin(wt)


Vorhandene Lösung verifiziert und deckt sich mit der Theorie von Haque

## Mi 27.10 Roter Faden von WR zu Reglerentwicklung
:::danger
### ROTER FADEN
- Aufbau und Funktion des WR
- Wie wird aus der Batteriespannung ein Sinus :heavy_check_mark:
- Wie wird der Strom eingestellt.
- WR mit PWM modellierbar als Spannungsquelle -> SVC mit Verzögerung
- Modellentwickung
- Was muss raus kommen, was kann rein gehen
1. Zusammenhang dq und PQ
2. Stromregler
3. Leistungsregler
:::

Gute Quelle zu WR ist Laudahn17.
> 
> üblich ist 𝑓~𝑇𝑎𝑘𝑡~ = 16 𝑘𝐻𝑧, entspricht 𝑇~𝑇𝑎𝑘𝑡~ = 62,5 𝜇𝑠 für Wechselrichter<100 kVA

> Die Definition des Effektivwertes bezieht sich immer auf eine vollständige
Periode. Definitionsgemäß benötigt die Effektivwertbildung also mindestens eine
Periodendauer

> PLL mit PT1 vergleichbar. Zeitkonstante 10ms bei 50Hz Nennfrequenz

## Do 28.10. Clarke und Park Transformation
Eine hübsche Seite zu d,q und $\alpha$, $\beta$ Trafo geschrieben. Vektorgrafiken mittels Powerpoint verarbeitet.

### p-q-Theorie zur Leistungsregelung verschoben

p-q-theory von Akagi (2017) lokal gespeichert
𝑝0 = 𝑢0𝑖0 (85)
𝑝αβ = 𝑢α𝑖α + 𝑢β𝑖β (86)
𝑞αβ = −𝑢β𝑖α + 𝑢α𝑖β (87)

Akagi17:

# Reglerentwicklung beschreiben
## Fr 29.10. Beschreibe Stromregler
Regelung von Dennis beschrieben

Sollbreite der ppt-Grafiken: 16 cm


## Sa So 30.10./31.10. FNN Studie in Bahn gelesen
bis ca Seite 60

> ==Typische Werte des 95 %-Quantils der 10-Minutenwerte über eine Woche des unsymmetrischen Leistungsanteils an der Transformatorsammelschiene (Summenleistung des Niederspannungsnetzes) liegen im Bereich zwischen 2,5 kVA und 25 kVA.==

>Der Grenzwert der Spannungsunsymmetrie von 2 %, bezogen auf das 95 %-Quantil der 10-Minutenwerte über eine Woche, wurde in keinem der untersuchten Netze überschritten.

>Eine Umfrage unter den teilnehmenden Netzbetreibern hat ergeben, dass 50 % Auffälligkeiten im Zusammenhang mit Spannungsunsymmetrie in ihren Netzen beobachtet haben.

>Untersuchungen zum (kombinierten) Einfluss unsymmetrisch angeschlossener Geräte haben ergeben, dass ==der anteilige Beitrag zur Spannungsunsymmetrie maßgeblich von der Kurzschlussleistung am Anschlusspunkt abhängig ist.==

>Insbesondere bei Betrachtung höherer Durchdringungszahlen der Elektromobilität (> 50 %) ergeben sich bereits bei Ausnutzung der aktuellen Grenzwerte in einer signifikanten Anzahl der Grenzszenarien (70 % der EV laden einphasig) unzulässige Spannungsunsymmetrien.

>Die Nutzung eines Blindleistungskonzepts kann sich kritisch auf die Spannungsunsymmetrie auswirken. Da die Nutzung des Blindleistungskonzepts den Phasenwinkel des betroffenen Leiters stark verändert, während die Phasenwinkel der nicht betroffenen Phasen annähernd konstant bleiben [6.13].

> Eine homogene Verteilung auf die einzelnen Phasen kann jedoch beispielsweise auch durch Anweisung an im Feld handelnden Elektroinstallateuren, gewisse Faustformeln zu nutzen, gewährleistet werden [6.13].

> Bei Einsatz phasenselektiver Verfahren wird dazu dringend empfohlen, nicht nur die Größen der Strangspannungen, sondern auch deren Phasenwinkel sowie den Phasenwinkel der Netzimpedanz zu berücksichtigen [6.9].

> Unzulässige Unsymmetriegrenzwertverletzungen sind daher auch bei dreiphasigem Laden nicht auszuschließen und somit sind auch dreiphasige Ladevorgänge bei den Simulationen zu berücksichtigen

> Ein Anteil von über 70% installierter PVA auf der selben Phase innerhalb eines Netzgebietes sind keine Seltenheit. Zum Teil liegen die installierten einphasigen Leistungen dabei auch über 4,6 kVA [6.13, 6.16, 6.4].

> Der Einsatz von Blindleistungskonzepten bei einphasigen PVA ist im Hinblick auf Unsymmetrie zu überprüfen [6,10]

> Das bedeutet, dass bei zunehmender Belastung der Außenleiter die Aufteilung der angeschlossenen Anlagen und Geräte mit Neutralleiteranschluss in Bezug auf die Außenleiterströme zunehmend symmetrischer wird.

> Wie aus Bild 8-14 und Bild 8-15 ersichtlich wird der Randwert nach DIN EN 50160 [8.1] bzw. der Verträglichkeitspegel nach IEC 61000-2-2 [8.2] von 2 % für das 95 %-Quantil an der Transformatorsammelschiene und am Abgangsende in allen [ ] g g Netzen eingehalten. Für zwei der untersuchten Netze liegt der Wert 𝑘u2 AE über 1 %, bei allen anderen untersuchten Netzen darunter.

[6.13]

[6.9] “Impact of Large-Scale Integration of E-Mobility and Photovoltaics on Power Quality in Low Voltage
Networks”; S. Müller et al.

[6.10] „FNN Metastudie Forschungsüberblick Netzintegration Elektromobilität“; VDE FNN, FGH e. V.; 2018

## Mo 01.11. d-q-Trafo
- Haque nachvollziehen und erklären

:question: kann die spannung überhaupt einen q-anteil aufweisen? - Nein


Phasenverschiebung von pi/2 über Ableitung möglich

Ts = 0.0001;
t = [0:Ts:0.04];
Ua = 326*sin(2*pi*50*t);

for n = 1 : length(t)-1
Ubeta(n) = -(Ua(n+1)-Ua(n))/(2*pi*50*Ts);
end
Ubeta(length(t))=Ubeta2(length(t)-1);

plot(t,Ua,"Displayname","U_a");
plot(t,Ubeta,"Displayname","U_{beta}");

## Di 02.11. Regelungskonzepte

Umsetzung von 1ph-dq-Trafo mit Differentialrechnung in Simulink getestet.

Regelungskonzept beschrieben.

sollte ich p-q-Theorie vertiefen?

## Mi 03.11. pq-Theory in dq berechnet, Besprechung und dann Anfangspräsentation begonnen
Umrechnung von alpha beta in dq erfolgreich und in Anhang eingefügt.

### Besprechung
- Quellen für Abbildungen ergänzen
- DIN EN 60027-7 in Bib suchen
- Satz zum Planungspegel ergänzen. Das Unsymmetrie deutlich unter 2% liegen sollte wegen MS-Ebene. (vgl. FNN Studie S.53)
- Anfangspräsentation am 10.11.

4. FEN Symposium, 10. - 11. März 2011 in Oldenburg
978-3-925268-45-8
:arrow_right: Foliensatz brachte keine neuen Erkenntnisse

P-U-Diagramm aka "Nasenkurve" Einfluss von Induktivität auf Stabilität für unsere Betrachtung interessant??

## Do 04.11. Zuhause: Anfangspräsentation
50 Folien zusammengezimmert. Umfang vermutlich zu groß.

## Fr 05.11. Präsentation und Überarbeitung der Abbildungen

https://portal.dnb.de/opac.htm?method=simpleSearch&cqlMode=true&query=idn%3D1219476315

### Q(U)-Kennlinie beschreiben
https://de.wikipedia.org/wiki/Methode_der_harmonischen_Balance#Aufstellung_bekannter_Beschreibungsfunktionen_von_Kennlinien-Elementen

Schreiben scheint vorläufig fast beendet.
Einarbeiten in Implementierung notwendig?
Digitalisierung des Reglers?

### Digitalisierung des Reglers
> [Entwicklung einer digitalen PLL als Matlab-Code](http://www.faculty.jacobs-university.de/jwallace/xwallace/courses/dsp/labs/05_ml_pll/)
[Regelungstechnik rn-wissen](https://rn-wissen.de/wiki/index.php/Regelungstechnik#PI-Regler)

Vielleicht sollte ich erst herausfinden was ich brauche.
Wie sieht eine Implementierung in den Sunny Island aus? C-Code?

Kann ich die Stelle ersetzen?

https://github.com/madsci1016/SMAVenusDriver/blob/master/README.md
Hier könnten interessante Dinge stehen. Noch habe ich zu wenig Überblick.

Spannender Blog zur Programmierung eines BattWR
[How I built a HEMS with solar, a battery and a charge station (in Python)](https://harmvandenbrink.medium.com/how-i-built-a-hems-with-solar-a-battery-and-a-charge-station-in-python-d5b51e60fd1c)
>"The battery is read out via Modbus TCP, using pyModbus. More on modbus-magic later in this blog."

[Github HarmvandenBrink](https://github.com/HarmvandenBrink/SMA_Sunny_Island_Controller)

[Forum Sunny Island mit Modbus ansteuern](https://www.loxforum.com/forum/faqs-tutorials-howto-s/203-sma-wechselrichter-per-modbus-auslesen-am-beispiel-sma-sb3600-se)

[pyModbusTCP Github](https://github.com/sourceperl/pyModbusTCP)
[pyModbusTCP readme](https://pymodbustcp.readthedocs.io/en/latest/)

==Wichtige Frage für den Regler: Was kann ich am Wechselrichter einstellen/regeln? Leistung oder Strom oder Spannung?==

> [SMA](https://manuals.sma.de/SHPxx20/de-DE/5810005643.html): "Die Bereitstellung von Blindleistung können Sie aktuell nur anhand der Phasenströme und Phasenspannungen in den Momentanwerten (Momentanwerte > AC-Seite > Phasenströme / Phasenspannungen) ablesen oder über Modbus abfragen."

[SMA: Wirkleistungsverfahren konfigurieren](https://manuals.sma.de/SHPxx20/de-DE/1165412107.html)

## Sa 06.11. Entwicklung Digitalregler

function [Usoll,zustaende_neu] = UnsymRegler(Uist,Iist,zustaende_alt,parameter)
%% Unsymmetrieregler für einen einphasigen Batteriewechselrichter
% Masterarbeit: Simulationen und Laboruntersuchung einer Spannungs- und Unsymmetrieregelung für einphasige Batteriewechselrichter
% Autor: André Rehbock
% Datum: 06.11.2021
%% Eingabegrößen:
% Uist          : Gemessene Spannung
% Iist          : Gemessener Strom
% zustaende_alt : Zustandsgrößen des Reglers vom letzten Abtastschritt
%                   Usoll
%                   Idsoll
%                   Iqsoll
% parameter     : Übergabe der Reglerparameter (optional)
%% Ausgabegrößen:
% Usoll         : Referenzspannung als Eingang für die PWM
% zustaende_alt : Zustandsgrößen des Reglers des aktuellen Abtastschritts
%                   Idsoll
%                   Iqsoll
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%% Programm:
% Reglerstruktur:
%       1. PLL / Bestimmung Phasenwinkel
%       2. RMS / Bestimmung Effektivwert
%       3. dq-Trafo / Transformation des Stroms
%       4. Leistungsregelung
%       5. Stromregelung
%
% Parameter:
Tabt = 6.25e-05;

PQReglerKI = 0.01;
PQReglerKP = 0.08;

% Look-up Tabellen:
% Sinus
% Cosinus
% Q(U)-Kennlinie

https://test.bigbluebutton.org/html5client/join?sessionToken=vq8l7rgmnwhhksbs
https://public.senfcall.de/praesentationtestenam0611

#### Wirklich Leistungsregler? Oder werden Idref und Iqref einfach über pq berechnet?

#### Wieso wird in Matlab anders als in pq-theory noch ein Faktor 0.5 benötigt. und wieso fehlt der Faktor 2/3 in der single-phase dq-trafo

Akagi und Wikipedia stimmen nicht überein

Nach Clarke ist der Vorfaktor 2/3. Dennis schreibt, der Grund sei das die Amplituden ermittelt werden sollen. Werden durch die Wurzel Effektivwerte ermittelt?

## Mo 08.11. krank, Präsentation, ein bisschen geschrieben
Präsentation vor Leonie gehalten. 24min. viel zu lang. Vortrag gekürzt.
Gian-Luca bzgl Ansteuerung von SMA WR angeschrieben.
Kapitel über Simulation begonnen.

## Di 09.11. krank, Besprechung
Präsentation geprobt und für gut befunden.
Nicht weiter gearbeitet da nicht fit.

## Mi 10.11. krank, Szenarien überlegen, Anfangspräsentation halten

- Höhe von Last, Schieflast und BattWR-Leistung diskutieren

Simulationsszenarien:
- Grundlast 10kW Unsymlast L1 10kW
- Grundlast 10kW Unsymlast L3 10kW
- Grundlast 30kW keine Unsym
- Grundlast 10kW L1 10kW L3 10kvar kap

Berachtungen jeweils mit 1,2 oder 3 BattWR:
Bei nur einem BattWR am Netzstrang:
Unsym auf eigener und fremder Phase

## Do 11.11. Überlegung Simulationssignale
Arbeitsfähig aber zuhause weil CIP-Pool gesperrt.

Simulation: Welche Signale sind von Interesse?
- kU2 -> Unsymmetriescope
- B_Unsymmetrie
- C_Unsymmetrie
- RMS an Last oder an Leitungsende (B oder C)
- B_UPQC_RMS
- C_Last_RMS
- Stromverläufe
- F_BattWR
- Wirk- und Blindleistung des Reglers
- F_BattWR_PQ
- Reglerscopes
- F_Reglerscope_1
- F_Reglerscope_2
- F_Reglerscope_3
- **Spannungsphasen**
- C_Spannungsphasen

*-> Runner anpassen!*
- Ergänzen
- B_Unsymmetrie
- C_Unsymmetrie
- F_BattWR
- F_BattWR_PQ
- F_Reglerscope_1
- F_Reglerscope_2
- F_Reglerscope_3
- Entfernen
- 'D_Shunt_UPQC',
'D_Shunt_UPQC_RMS',
'E_Series_UPQC',
'E_Series_UPQC_RMS',
'DE_PowerUPQC',

#### Runner-Code

                    SzenData.BattWR1 = strInput2double(szenarien_input{i,'BattWR1'},'');    % Ergänzung Andre
                    SzenData.BattWR2 = strInput2double(szenarien_input{i,'BattWR2'},'');    % Ergänzung Andre
                    SzenData.BattWR3 = strInput2double(szenarien_input{i,'BattWR3'},'');    % Ergänzung Andre

        ergebnisstructs_items = {'alle','A_Ortsnetzstation','A_Ortsnetzstation_RMS',...
            'B_UPQC','B_UPQC_RMS','C_Last','C_Last_RMS','A_Unsymmetrie',...
            'B_Unsymmetrie','C_Unsymmetrie','F_BattWR','F_BattWR_PQ',...
            'F_Reglerscope_1','F_Reglerscope_2','F_Reglerscope_3'}; % Description

#### Netzmodell_Ini_DL.m

    %% Batteriewechselrichter einphasig
    % Masterarbeit André Rehbock 2022
    BattWR_L1 = Szenario.BattWR1;
    BattWR_L2 = Szenario.BattWR2;
    BattWR_L3 = Szenario.BattWR3;

    if(BattWR_L1 == 1)
        set_param('Netzmodell/BattWR 1','commented','off');
        set_param('Netzmodell/Regler BattWR 1','commented','off');
    else
        set_param('Netzmodell/BattWR 1','commented','on');
        set_param('Netzmodell/Regler BattWR 1','commented','on');
    end
    if(BattWR_L2 == 1)
        set_param('Netzmodell/BattWR 2','commented','off');
        set_param('Netzmodell/Regler BattWR 2','commented','off');
    else
        set_param('Netzmodell/BattWR 2','commented','on');
        set_param('Netzmodell/Regler BattWR 2','commented','on');
    end
    if(BattWR_L3 == 1)
        set_param('Netzmodell/BattWR 3','commented','off');
        set_param('Netzmodell/Regler BattWR 3','commented','off');
    else
        set_param('Netzmodell/BattWR 3','commented','on');
        set_param('Netzmodell/Regler BattWR 3','commented','on');
    end

- Excel enthält Extraspalten für BattWR Aktivierung
- Einlesen der neuen Excel Spalten in GUI ergänzt
- BattWR werden in Netzmodell_Ini_DL aktiviert, gesteuert über Excel
- Anpassung der zu Scopes in GUI

Runner GUI läuft auf Laptop nicht. u.a. Funktion *strInput2double* unbekannt.

## Fr 12.11. Anpassung Runner
Runner benötigt die Skripe strInput2double.m, szenarien_einlesen.m, und Szenario.m
#### Szenario.m
Zeilen ergänzt

        BattWR1
        BattWR2
        BattWR3

            obj.BattWR1 = SzenData.BattWR1;     % Ergänzung für BattWR von Andre
            obj.BattWR2 = SzenData.BattWR2;     % Ergänzung für BattWR von Andre
            obj.BattWR3 = SzenData.BattWR3;     % Ergänzung für BattWR von Andre

Netzmodell angepasst sodass Reglerscopes nicht auskommentiert werden

#### Runner_Szenarien.mlapp
ergvars angepasst

        ergebnisstructs_items = {'alle','A_Ortsnetzstation','A_Ortsnetzstation_RMS',...
            'B_UPQC','B_UPQC_RMS','B_Unsymmetrie','C_Last','C_Last_RMS',...
            'C_Unsymmetrie','C_Spannungsphasen','F_BattWR','F_BattWR_PQ',...
            'F_Reglerscope_1','F_Reglerscope_2','F_Reglerscope_3'}; % Description

                    ergvars = {SzenErg.A_Ortsnetzstation,SzenErg.A_Ortsnetzstation_RMS,...
                        SzenErg.B_UPQC,SzenErg.B_UPQC_RMS,SzenErg.B_Unsymmetrie,...
                        SzenErg.C_Last,SzenErg.C_Last_RMS,SzenErg.C_Unsymmetrie,...
                        SzenErg.C_Spannungsphasen,SzenErg.F_BattWR,SzenErg.F_BattWR_PQ,...
                        SzenErg.F_Reglerscope_1,SzenErg.F_Reglerscope_2,SzenErg.F_Reglerscope_3};

                    ergvars = {SzenErg.A_Ortsnetzstation,SzenErg.A_Ortsnetzstation_RMS,...
                        SzenErg.B_UPQC,SzenErg.B_UPQC_RMS,SzenErg.B_Unsymmetrie,...
                        SzenErg.C_Last,SzenErg.C_Last_RMS,SzenErg.C_Unsymmetrie,...
                        SzenErg.C_Spannungsphasen,SzenErg.F_BattWR,SzenErg.F_BattWR_PQ,...
                        SzenErg.F_Reglerscope_1,SzenErg.F_Reglerscope_2,SzenErg.F_Reglerscope_3};

                    ergvars = {A_Ortsnetzstation,A_Ortsnetzstation_RMS,...
                        B_UPQC,B_UPQC_RMS,B_Unsymmetrie,C_Last,C_Last_RMS,...
                        C_Unsymmetrie,C_Spannungsphasen,F_BattWR,F_BattWR_PQ,...
                        F_Reglerscope_1,F_Reglerscope_2,F_Reglerscope_3};

#### szenarien_einlesen.m

        SzenData.BattWR1 = szenarien_input{i,'BattWR1'};
        SzenData.BattWR2 = szenarien_input{i,'BattWR2'};
        SzenData.BattWR3 = szenarien_input{i,'BattWR3'};

Runner läuft, aber noch nicht korrekt

---

Interessante Scopes:
- B_UPQC_RMS
- B_Unsymmetrie
- C_Last
- C_Last_RMS
- C_Unsymmetrie
- F_BattWR
- F_BattWR_PQ
- F_Reglerscope_1
- F_Reglerscope_2
- F_Reglerscope_3

Szen23 = 'L1L2L3aktiv_10kWanL1';
% hier for szen loop einfügen
scope1 = ausgabe_struct.Szen_24.C_Last_RMS;
scope2 = ausgabe_struct.Szen_24.B_Unsymmetrie;
scope3 = ausgabe_struct.Szen_24.F_Reglerscope_1;

for outputn = 1 : 3
eval(['scope = scope', num2str(outputn),';']);
figure ('Name',[Szen23,'_',scope.blockName]);

## Sa 13.11. Papenburg Plotausgabe und FEN-Studie
%Auswirkungen von Unsymmetrien im Niederspannungsnetz
Unsymmetrie kann nach Holbein zu Fehlern bei der Netzauslegung...

Primärquelle gefunden!
https://www.semanticscholar.org/paper/ANALYSIS-AND-REDUCTION-OF-EFFECTS-OF-SINGLE-PHASE-Reese-Hofmann/6c06ef632fee83f4514378ac0b40113fd952bbbf

#### Weitere Quellen zu Unsymmetrie:
[Reactive power and unbalance compensation with DSTATCOM
Tong Xiangqian, Xiao Keqing](https://www.semanticscholar.org/paper/Reactive-power-and-unbalance-compensation-with-Xiangqian-Keqing/63f824b80e0dab55e1bcf3a0a576363db00225b6)

[The Effects of Unbalanced Load in Power Distribution Sub - Station Network](https://www.researchgate.net/publication/344188516_The_Effects_of_Unbalanced_Load_in_Power_Distribution_Sub_-_Station_Network)


Zuordnung von Titel und Daten scheint noch nicht konsistent zu sein.
Zahlreiche Plots sind ohne Titel oder ohne Inhalt
Meine drei simulierten Szenarien scheinen den gleichen Fall berechnet zu haben. Kommentieurng der

Teilweise hat es aber auch schon geklappt. Die Ausgabe von über 50 Plots war vermutlich eine überforderung für meinen laptop.

:::spoile r Plotausgabe.m

%% Ausgabe der Ergebnisse in Plots
% Plot Darstellung
close all;
% clear ;
%f = figure("Name","Zeigerdiagramm");
% Fenstergröße
%set(f, 'Units', 'normalized', 'Position', [0.4, 0.2, 0.6, 0.5]);
eleniacolors = [ 0       0.5     0.71
    0.75    0.12	 0.24
    0       0       0
    0       0.33    0.45
    0.46	 0       0.46
    0       0.44	 0.34 ];

  oldfolder = cd;
  cd C:\Ergebnisse
  load 2021_11_13_000704.mat
  cd(oldfolder)

outputfig = 0;
for outputSzen = 2 : 2 : 6
    eval(['Szen = ausgabe_struct.Szen_2', num2str(outputSzen),';']);
   % scope1 = Szen.C_Last_RMS;
   % scope2 = Szen.B_Unsymmetrie;
    
    scope1 = B_UPQC_RMS;
    scope2 = B_Unsymmetrie;
    scope3 = C_Last;
    scope4 = C_Last_RMS;
    scope5 = C_Unsymmetrie;
    scope6 = F_BattWR;
    scope7 = F_BattWR_PQ;
    scope8 = F_Reglerscope_1;
    scope9 = F_Reglerscope_2;
    scope10 = F_Reglerscope_3;

    
    
    for outputScope = 1 : 10
        eval(['scope = scope', num2str(outputScope),';']);
        for outputm = 1 : length(scope.signals)
            if outputfig < outputm + (outputScope-1)*length(scope.signals)
                outputfig = outputfig+1;
                f = figure ('Name',[scope.blockName,'_',scope.signals(outputm).title]);
                hold on;
                set(f, 'Units', 'normalized', 'Position', [0.4, 0.2, 0.6, 0.5]);
                %% Pfeile an Achsen
                axp = get(gca,'Position');
                % determine startpoint and endpoint for the arrows
                xs=axp(1);
                xe=axp(1)+axp(3)+0.04;
                ys=axp(2);
                ye=axp(2)+axp(4)+0.05;
                % make the arrows
                annotation('arrow', [xs xe],[ys ys]);
                annotation('arrow', [xs xs],[ys ye]);
                % Achsenbeschriftung
                ylabel('Spannung in V','FontSize',12);
                xlabel('Zeit t in s','FontSize',12);
            end
            figure(outputm + (outputScope-1)*length(scope.signals))
            
            colororder(eleniacolors)
            set(0, 'DefaultLineLineWidth', 1.5);
            set(0, 'DefaultAxesFontSize', 12);
            hold on;
            legend;
            %         for outputm = 1 : length(scope.signals)
            %             if length(scope.signals) > 4
            %                 outputb = 3;
            %             else
            %                 outputb = 2;
            %             end
            %             if outputm<8 && outputm>4
            %                 subplot(outputb,outputb,outputm-1);
            %             else
            %                 subplot(outputb,outputb,outputm);
            %             end
            
            plot(scope.time,scope.signals(outputm).values,"Displayname",['Szenario ',num2str(outputSzen)]);
            title(scope.signals(outputm).title);
            %         end
        end
    end
end
clear oldfolder outputm outputfig outputScope outputSzen scope scope1...
    scope2 scope3 scope4 xe xs ye ys axp f Szen eleniacolors

:::

## Mo 15.11. Plotausgabe und Simulationsszenarien
:warning: Unsymmetrie in Szenarien mit 10kW und 20kW Schieflast zu gering..
:arrow_right: Verlängerung der Leitung von 0.25 km auf 1 km.
:warning: Filter an Q(U) machen numerische Probleme ( 10^-11 am Ausgang obwohl 0 am Eingang)

:reminder_ribbon: Unklarheit bei Berechnung von P und Q aus dq noch nicht geklärt?

#### Wieso wird in Matlab anders als in pq-theory noch ein Faktor 0.5 benötigt. und wieso fehlt der Faktor 2/3 in der single-phase dq-trafo
[](https://de.mathworks.com/help/physmod/sps/ref/clarketransform.html)

Wir möchten die leistungsinvariante Transformation benutzen. Deshalb also die Wurzel

Wenn ich bei der einphasigen dq-Trafo festlege, dass $U_\alpha = \sqrt{\frac{1}{2}}U_a$, dann würde die PQ-Theorie passen.

Logisch erschließt sich der Faktor 0,5 daraus das ein synthetischer Zeiger beta generiert wird. Der zweite Zeiger führt zu einer verdoppelung der berechneten Leistung. Dies lässt sich durch den Faktor 0,5 korrigieren.

## Di 16.11. Überarbeitung Simulationsmodell, Besprechung externe Regelung für BattWR

Hohe Unsymmetrie durch längere Leitung (2,5km) erreicht.

### Besprechung mit Gian-Luca
Es lassen sich nur P und Q vorgeben.
U und I werden mit get Befehlen in python erfasst.
Die Umrechnung in Stromsollwerte erfolgt intern, in der SMA-Blackbox.

Alternativ zum Sunny Island kann auch die Cinergia-Last als Batteriewechselrichter programmiert werden.
Die entsprechende Regelung in Python sollte ähnlich aussehen

Bei der Ansteuerung von Sunny Island ist es wichtig, diese erst mit dem Befehl *set_system_control_active(self)* zu aktivieren.
Danach können die Leistungen mit *set_p_setpoint* und *set_q_setpoint* gesetzt werden.

# UnsymRegler_Sunny.py
# ------------------------------------------------- #
# Python Skript zur einphasigen Unsymmetrieregelung #
#            für einen Sunny Island                 #
# ------------------------------------------------- #
# Autor:            Andre Rehbock                   #
# Masterarbeit bei Cornelius Biedermann             #
# Erstelldatum:     16.11.2021                      #
# Änderungsdatum:                                   #
# ------------------------------------------------- # 

# Definiere self

# Verbindung herstellen
connect(self, timeout=0.5)
# Externe Regelung aktivieren
set_system_control_active(self)
# Modbus-Befehle importieren
import modbus_sunny_tripower


# Funktionsblock
while True:

get_u_ac(self)      #Read string voltage per phase
get_i_ac(self)      #Read current per phase
get_p_ac_total(self)#Read total active power
get_p_ac(self)      #Read active power per phase (return von drei Werten)
get_q_ac_total(self)#Read total reactive power
get_q_ac(self)      #Read reactive power per phase (return von drei Werten)
get_cosphi_ac(self) #Read power factor

set_p_setpoint(self,p)
set_q_setpoint(self,q)

[
](https://pythonnumericalmethods.berkeley.edu/notebooks/chapter17.02-Linear-Interpolation.html)
https://pythonnumericalmethods.berkeley.edu/notebooks/chapter17.02-Linear-Interpolation.html

## Mi 17.11. Texte überarbeitet, Regler optimiert
Was soll zuerst getan werden?
- Texte überarbeiten :heavy_check_mark:
- Simulation optimieren und dokumentieren
- Pythonskript für Laboruntersuchung vorbereiten
- Paradatscher lesen

### Simulation
Q ist für Symmetrierung hinderlich -> doch reine P(U)-Regelung
Unschön, aber Q scheint wirklich nur zu stören. Reine P(U)-Regelung ist leider wirklich trivial.

Ist nur ein einphasiger Unsymmetrieregler vorhanden und es kommt zu einem allphasigen Spannungsabfall so verursacht der Unsymmetrieregler Unsymmetrie, indem er seine Phase anhebt.

## Do 18.11. Auswertung P(U)-Regler

- Der **Regler wirkt positiv** wenn die Ursache für Unsymmetrie auf der eigenen Phase liegt oder wenn einphasige Unsymmetrieregler gleichmäßig auf die drei Phasen verteilt sind.
- Der **Regler wirkt nicht**, wenn die Ursache für die Unsymmetrie auf einer anderen Phase liegt.
- Der **Regler wirkt negativ**, wenn das Netz symmetrische belastet wird und ein Regler vorhanden oder mehrere Regler nicht gleichmäßig auf die Phasen verteilt sind.

- Damit der P(U)-Unsymmetrieregler mehr Nutzen als Schaden bringt, muss eine gleichmäßige Verteilung auf die Phasen gewährleistet sein. Hierfür wäre eine hohe Durchdringung erforderlich

:::danger
Wirkwiderstände von Spannungsquelle und Leitungsnachbildung waren genullt!
Simulationen müssen angepasst werden....
2021_11_18_122056.mat vollständige Simulationsreihe mit extremen Unsymmetrien durch Leitungslänge
:::

Anpassung der Leitungslänge auf 2km und der Lasten auf 10kW liefert passende Unsymmetrien

> Simulationsszenarien 5, 7 und 8 sind vermutlich obsolet

### Simulationsergebnisse:

| Szenarien | Datei | Kommentar |
| -------- | -------- |-|
|alle | 2021_11_18_122056.mat | extreme Unsymmetrien|
|1 bis 4 | 2021_11_18_143440.mat| Szen2 plakativ |
|9 bis 12 | 2021_11_18_154504.mat| Szen10,12 ca 4% unsym
| alle | 2021_11_19_100623.mat|

### TODO
- Ergebnistabelle mit kU2-Werten quantifizieren
- Auswertung zu P(U)-Regler schreiben
- P(U)-Regler fertig beschreiben
- Danach Konzept zu Unsymmetrieregler mit Kommunikation entwickeln

## Fr 19.11. P(U)-Regler fertig beschreiben
### "First things first" -> P(U)-Regler fertig beschreiben

Text ab *Koordinatensysteme alpha,beta d,q* Korrektur gelesen.

BSB überarbeitet, nun leider wesentlich einfacher. Viel unnötigen Aufwand betrieben zu Beginn der Arbeit.

### Ergebnistabelle mit kU2-Werten quantifizieren
> Plotausgabe_kU2
Szenario 1: 2.4254
Szenario 2: 0.9197
Szenario 3: 1.0349
Szenario 4: 0.1945
Szenario 5: 2.4254
Szenario 6: 3.2328
Szenario 7: 3.4625
Szenario 8: 0.1944
Szenario 9: 0.0000
Szenario 10: 3.8192
Szenario 11: 3.6155
Szenario 12: 0.0001
Szenario 13: 2.7575
Szenario 14: 2.7938
Szenario 15: 1.8746
Szenario 16: 2.7441

### Simulationsparameter dokumentieren

## Mo 22.11. Simulationsergebnisse
- Parameteranhang und Ergebnisgrafiken eingefügt

Zwei Doppelseiten mit Abbildungen erstellt.
- 500 Wörter zu Simulationsergebnissen geschrieben

## Di 23.11. Simulationsauswertung und Glattziehen
TODO: Q(U) und P(U) Kennlinien mit Simscape überarbeiten :heavy_check_mark:

---
# Neues Reglerkonzept
Festlegung: Regler wird zunächst an L1 angeschlossen und L2 und L3 werden gemessen.

Im Regler sollen $P$ und $Q$ so eingestellt werden das sich der Spannungsphasor L1 so positioniert das er mit L2 und L3 gemeinsam möglichst symmetrisch ist

Möglichkeit 1: Regelung über dq-Koordinaten Mit und Gegensystem wie bei Dennis

Möglichkeit 2: Anschaulichere Regelung über Amplitude und Phasenwinkel

Stromregelung und Berechnung von $i_{dref}$ und $i_{qref}$ sollten gleich bleiben.

Das zu entwickelnde Konzept muss als Ausgangsgrößen $P$ und $Q$ liefern.

Als Eingangsgrößen sollen die Spannungen L1, L2 und L3 und der Strom des Reglers genutzt werden.

Nochmal zur Wiederholung:

| Ursache | Spannungsbetrag | Spannungsphase | $\Delta\|U\|$ in V | $\Delta \phi$ in ° |
| -------- | -------- | -------- | ----- | ----- |
| Einspeisung P | :arrow_up::arrow_up::arrow_up: | :arrow_up: |0.073 | 1.529|
| Bezug P | :arrow_down::arrow_down::arrow_down: | :arrow_down: | -0.09| -2|
| Einspeisung Q | :arrow_up: | :arrow_down::arrow_down::arrow_down: | 0.02|-4.43 |
| Bezug Q | :arrow_down: | :arrow_up::arrow_up::arrow_up: | -0.031|4.85 |

## Mi 24.11. Entwickung neuer Regler
PLL verursacht anscheinend sehr schlechte Performance -> ersetzt durch DDSRFPLL von Dennis

ob dieser Ansatz zu primitiv ist?
Eine Querkopplung bei eP und eQ wäre noch vorzusehen

Erste Testläufe sehen nich völlig verkehrt aus.

- Zuschalten des Reglers problematisch
- Kompensation von Unsymmetrie aus eigener Phase erfolgreich
- Kompensation von Unsymmetrie aus anderer Phase mit zwei unterschiedlichen Ergebnissen
- Im ersten Fall kU2 reduziert aber Neutralleiterstrom reduziert.
- Im zweiten Fall Neutralleiterstrom reduziert aber kU2 erhöht bzw gleich
Neutralleiterstrom ~ kU0 -> wird wohl eine VW-Lösung

Problem hängt mal wieder mit PLL zusammen. DDSRFPLL verhält sich nacheilend

alpha,beta-dq trafo musste umgestellt werden
-> nun endlich keine Spannungseinbrüche mehr!


Positive Auswirkungen sind sichtbar. Positive Tendenz :+1:

## Do 25.11. UnsymRegler Querkopplung
Bisher nur Q für Phasenwinkel und P für Amplitude
Zusammenhang ist genauer zu untersuchen

Tabelle oben ergänzt

Querkopplung bringt keine Verbesserung. Sogar eher Verschlechterung

Unsymmetrie wird in jedem Fall reduziert :heavy_check_mark: (2021_11_25_095517.mat)

### Dreiphasige Implementierung
Besser direkt die großen Probleme entlarven?
- ggf Sollwert in Bildung von eP und eQ berücksichtigen

prinzipiell scheint der regler auch dreiphasig zu funktionieren

hier wird eindeutig das bei der phasenmessen etwas schief läuft
Fehler gefunden: bei einer Fourier-Trafo war die Samplezeit 0 statt Tsample :face_palm:

Noch nicht perfekt, aber sieht schon nicht schlecht aus :)

Regler reagieren durchweg positiv / symmetrierend :slightly_smiling_face: (2021_11_25_143253.mat)

I-Anteil scheint nicht immer nutzbringend zu arbeiten -> Längere Simulationszeit

## Fr 26.11. Regleroptimierung
I-Anteil verbessert die Spannungssymmetrie (2021_11_26_074558.mat)

**Fraglich: Bleibende Unsymmetrie nach Abschalten der Schieflast?**
Unsymmetrie bleibt nicht. Reglerleistung geht ebenfalls wieder gegen Null. (2021_11_26_102101.mat)
Regler noch besser mit KI = KP

### Mathematische Begründung für Sollwertbestimmung
Nun muss die intuitiv gewählte Lösung mathematisch begründet werden.

Minimierungsaufgabe $k_{U2}(I_1)$
*fminsearch* und *lsqnonlin* schienen nicht ordentlich mit komplexen Zahlen zu arbeiten
> x muss korrekt mit betrag und phase definiert werden, dann gehts

## Sa 27.11. Skript zur Optimierung von I1 bzgl kU2 und kU0 erstellt
Skriptausgabe: (SymmetrischeKomponentenHerleitungReglerkonzept_211126.m)

>> U2optimierung_211127
Unsymmetrie vor Regeleingriff:
kU2 = 2.54 %
kU0 = 2.60 %
 
Einfache Mittelwertlösung
U1 = (U2*a+U3*a^2)/2
x = 300.97*exp(i*-1.8°)
kU2 = 2.26 % nach Kompensation
kU0 = 2.26 % nach Kompensation

kU2 minimiert "VW-Lösung"
x = 308.83*exp(i*-5.3°)
kU2 = 0.00 % nach Kompensation
kU0 = 4.48 % nach Kompensation
 
Summe aus kU2 und kU0 minimiert
VW-Faktor = 0
x = 301.43*exp(i*-1.8°)
Mittelwert kU2 und kU0*(1-vw) = 2.26 % nach Kompensation (RMS)
kU2 = 2.24 % nach Kompensation
kU0 = 2.28 % nach Kompensation

Mittelwertlösung liefert sehr gute und einfache Lösung um sowohl kU2 wie auch kU0 zu minimieren. "VW-Lösung" ist möglich.

Damit ist ein numerischer Beleg für die gefundene Lösung gefunden.
Ein **analytischer Nachweis** wäre noch wünschenswert.

## So 29.11. Plotten von kU2 abhängig von |u| und phi
Nach viel ärgerlichem Rumprobieren endlich eine schöne Darstellung von kU2(uabs,phi) und der Nachweis das es ein eindeutiges Minimum gibt.

[Maxima, Minima, and Inflection Points](https://www.mathworks.com/help/symbolic/maxima-minima-and-inflection-points.html)

kU2 und kU0 sind nicht gleichzeitig minimierbar.

## Mo 29.11. Analytische Bestimmung des Minimums
Komplexe Zahlen lassen sich nicht plotten. Der relevante Nulldurchgang im Minimum scheint im Realteil ablesbar.

Minimierung_norm_kU2_kU0.m
Es lässt sich für beliebig viele beispiele zeigen, dass die Mittelwertlösung gute Ergebnisse liefert.
Nur allgemeiner analytischer Nachweis bleibt aus.

## Di 30.11. Besprechung & fminsearch im Simulink
### Gradientendarstellung Extrempunktbestimmung
Gradient über norm([kU2 kU0],2) liefert eindeutigen Nullpunkt. Trotzdem versagt solve...

### fminsearch in Simulation
fminsearch in Simulation läuft bzwl Performance erstaunlich schnell. Ergebnisse sind aber murks

function [uabs,uphi,kU2] = fcn(u2,u3,vw)
% VW-Faktor gibt an inwieweit kU0 ignoriert werden soll [0 bis 1]
fun2 = @(x)kU2kU0berechnung(x,u2,u3,vw);
[y,kU2] = fminsearch(fun2,[1 0]);

    function meankU2kU0 = kU2kU0berechnung(x,u2,u3,vw)
        u123 = [x(1)*exp(1i*x(2)/360*2*pi);u2;u3];
        a = exp(1i*120/360*2*pi);
        a2 = a^2;
        T = [1 1 1; a2 a 1; a a2 1];
        umg0 = T\u123;
        meankU2kU0 = sqrt((abs((umg0(2)/umg0(1))*100)^2+((1-vw)*abs((umg0(3)/umg0(1))*100))^2)/2);
        %meankU2kU0 = abs(umg0(2)/umg0(1))*100;
    end
uabs = y(1);
uphi = y(2);
end

Berechnung der komplexen Phasenzeiger ersetzt -> Regler schein prinzipiell zu arbeiten

## Mi 01.12. fminsearch in Simulink implementiert
Prinzipiell wird U2 gesenkt. Scheinbar noch Probleme in MATLAB-Funktion

->Startwert x0 für fminsearch muss Ausgangswert des letzten Schritts entsprechen.

Selbst in Szenario 26 ist eine Symmetrierung auf kU0 = 0% möglich. Hier allerdings auf Kosten von kU0.

kU2 wird in jedem Szenario auf 0% reduziert. kU0 steigt nur im ungünstigsten Szenario 26 und wird sonst ebenfalls immer kompensiert.

In Szenario 27 gelingt es mit Reglern auf L1 und L2 die von L3 verursachte Unsymmetrie vollständig zu kompensieren indem die ersten beiden phasen ebenfalls auf das niedrige Niveau von L3 gezogen werden.


### Korrektur Grundlagen und erste 30 Seiten
"Eine gleichmäßige Aufteilung der Leistung auf die drei Außenleiter ist zu gewährleisten." - [TAB 2007](https://www.vde.com/resource/blob/937632/9c2f2bc4c574aa2c60b21d0a3698dc13/bdew-transmission-code-2007-data.pdf)
"Es ist daher darauf zu achten, dass die Außenleiterbelegung so gewählt wird, dass sich auch beim ein- oder zweiphasigen Laden mehrerer Fahrzeuge eine symmetrische Aufteilung ergibt (bspw. durch rotierende Außenleiterbelegung)." - [FNN-Hinweis "Anforderungen für den symmetrischen Anschluss und Betrieb nach VDE-AR-N 4100"](https://shop.vde.com/de/fnn-hinweis-anforderungen-f%C3%BCr-den-symmetrischen-anschluss-und-betrieb-nach-vde-ar-n-4100-download)

### Neugliederung des Simulationsteils der Arbeit

- 3.4. Simulationsumgebung
- 4. Regelungskonzepte: Einleitung in Vorstellung dreier simulierter Regler
- 4.1. Unsymmetrie- und Spannungshaltungsregler Q(U)
- Konzept
- Aufbau
- Simulationsszenarien
- Simulationsergebnisse
- Auswertung
- Unsymmetrie- und Spannungshaltungsregler P(U)
- Konzept
- Aufbau
- Simulationsszenarien
- Simulationsergebnisse
- Auswertung
- Unsymmetrieregler mit dreiphasiger Spannungsmessung
- Konzept
- Aufbau
- Simulationsszenarien
- Ergänzung Szenarienreihe mit zwei belasteten Phasen
- Simulationsergebnisse
- Auswertung

#### Q(U)-Unsymmetrieregelung Simulation
Simulationsszenarien zu scharf. Zu viel Blindleistung lässt Spannungen kippen.

## Do 02.12. Ergebnisse aus Q(U) Simulation dokumentieren
Auch ohne Grundlast mit nur 5kW auf L1 bricht die Spannung noch ein. -> Qmax reduzieren

Qmax von 60000 auf 10000 var reduziert

### Für Ergebnisse von Q(U) interessante Plots
Szen 11-13

Szen 14-16

:bangbang: Vorsicht mit Begriffen Phasenwinkel und Phasenverschiebungswinkel

### Fr 03.12. Schaltleitung TenneT
## Sa 04.12. Auswertung Q(U) und Aufbau UnsymRegler mit Komm

## So 06.12. Fourier-Transformation
[Fourier-Analysis-Block](https://de.mathworks.com/help/physmod/sps/ref/fourieranalysis.html?s_tid=doc_ta)
[Diskrete Fourier-Transformation Wikipedia](https://de.wikipedia.org/wiki/Diskrete_Fourier-Transformation)
Schröder S 42 -> Sch19

Fourier funktioniert
Beschreibung abgeschlossen.
Neue Szenarien erstellt.

## Di 07.12. Besprechung & Simulationen zu KommRegler
Flexible Reaktion der Regelung in den Szenarien 6-8

Szenarien 17-20 langweilig -.-
-> Ändern zu 10kW 0W 10kW

## Mi 08.12. Ergebnisse zu Kommregler und Netzimpedanzüberlegungen
:::danger
Erkenntnis der Nacht:
- Reglerauslegung muss an Netzimpedanz angepasst werden!
- Inwieweit wird der Einfluss von P und Q auf Û und phi durch Impedanz verändert?
:::

> Dabei legt die Netzimpedanz die maximal mögliche Wirk- und Blindleistungseinspeisung oder -entnahme der Systeme fest und somit auch deren Fähigkeit zur Spannungsregelung an einem NVP. Zudem ist die komplexe Netzimpedanz bei der Auslegung von Filter- und Kompensationsanlagen von Erzeugern und Verbrauchern eine relevante Größe, da bei deren genauen Anpassung (Feintuning) stets auch die Impedanzverhältnisse des Anschlusspunktes berücksichtigt werden sollten. - [netzimpedanz.com](https://www.netzimpedanz.com/post/die-perfekte-k%C3%BCche-f%C3%BCr-ein-catering-worauf-muss-man-achten-1)

Neues Szenario 18 ist wie Szenario 6
Neues Szenario 19 ist wie Szenario 7
Neues Szenario 20 ist wie Szenario 8

Szenario 22 ist etwa so wie Szenario 6
Szenario 23 ist etwa so wie Szenario 7

- Szenario mit langer Simulationszeit um Rückkehr in Urzustand zu zeigen. :heavy_check_mark:
- **Betrachtung der Regelung mit Leistungsbegrenzung** -> scheint nicht unproblematisch
- Weitere Ergebnisplots in den Anhang? wie viele?

## Do 09.12. Leistungsbegrenzung und Netzimpedanz
### Netzimpedanz
:question: Was sind typische Werte für Netzimpedanzen? Welche Extremwerte sind zu berücksichtigen?

[Fundamental grid impedance estimation, Australia](https://ietresearch.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1049/iet-pel.2019.1458)
[Schweizer Dossier über Impedanzmessungen](https://www.bfh.ch/dam/jcr:ef36d62b-47b7-4bd0-a63a-562c24f2c012/messung-von-netzimpedanzen-bfh.pdf)

> Die Netzimpedanz selbst wird für öffentliche Netze mit einem Maximalwert von (0,24 + j0,15) $W$ angenommen, der jedoch meistens noch weit unterschritten wird. [$W$ statt $\Omega$ ist evtl Formatierungsfehler] -[bochyweb.de](http://www.bochyweb.de/Netzrueckwirkungen/Netzrueckwirkungen_Notstrombetrieb.html)

> Die Wirksamkeit der Blindleistungsregelung wird maßgeblich von den Impedanzverhältnissen bestimmt und kann anhand der Gleichung (2) näherungsweise ermittelt werden. [...]
Je größer das R/X-Verhältnis, desto mehr Blindleistung muss bezogen werden um dieselbe relative Spannungsänderung zu erhalten. [...]
Für die Referenzimpedanz nach IEC 60725 würde bei einem Leistungsfaktor von 0,90 die Spannungsanhebung um 30 % reduziert werden. Für den schwächsten Knoten des oben betrachteten Netzes würde das R/X-Verhältnis 1,4 zu einer Kompensation der Anhebung von ca. 35 % führen.
-[morePV2grid,article,13.Symp](https://www.tugraz.at/fileadmin/user_upload/Events/Eninnov2014/files/lf/LF_Winter.pdf)

> MA Uhde : "Die Leitungsnachbildung hat einstellbare Widerstände und Induktivitäten und ist in drei Netzabschnitte eingeteilt. Die passiven drei sind gebrückt und in Abschnitt zwei auf Werte eingestellt, die einer etwa 400 m langen Leitung entsprechen: 𝑅l = 1 Ω und 𝐿l = 0,1 mH je Phase. Der Neutralleiter ist auf einen Widerstand von 𝑅N = 0,1 Ω eingestellt."

[Starkstromkabel NAYY- J/O nach VDE 0276-603 - Hesselmann](https://www.hesselmann.de/data-download/produktinfo/he-nayy.pdf)

### Leistungsbegrenzung
Insbesondere Szenario 7 reagiert durch Leistungsbegrenzung anders und schlecht. Es wird Q statt P eingespeist.
-> Begrenzung an PI-Reglern wird angepasst. Prio auf Wirkleistung.

:question: Kann ich gleichzeitig Wirkleistung beziehen und Blindleistung einspeisen? mit einem Batteriewechselrichter?

Szenario 7 bleibt problematisch
load 2021_12_09_093557.mat
Bei den Szenarien 7 und 8 wird scheinbar unnötig Blindleistung eingespeist.

#### Blindleistungsbegrenzung abhängig von |Pref| liefert Besserung:

Regelung ist auch mit Begrenzung grundsätzlich nutzbringend

Nach abschalten der Schieflast fährt Regelung mit Begrenzung zuverlässig auf null zurück.

Kann ich fminsearch mit einer Begrenzung versehen?

- **Dringend R/X-Verhältnis betrachten!**
- Szenario 4 funktioniert der Regler nicht ordentlich

## Fr 10.12. Szenario 4 verstehen und Netzimpedanz variieren
Wieso reagiert die Regelung dermaßen unterschiedlich, obwohl in jedem Fall eine Phase mit 10kW belastet wird?
:bangbang: Fehler gefunden!: Regler war für alle Phasen an u2 und u3 als Ref angeschlossen
Jetzt reagiert die Regelung phasenunabhängig gleich

**Alle Szenarien neu simulieren?!** Mit und **ohne** Leistungsbegrenzung!
-> Simulationen laufen auf zweitem Rechner

#### Hier weiter mit Untersuchungen zur Netzimpedanz

Entkopplung von P und Q nimmt mit steigendem R/X-Verhältnis zu!
Mit Dennis Laborparametern ist die Entkopplung noch größer. Spannungsfall ebenfalls.


Kleinwinkelnäherung!

## Mo 13.12. allgemeine Reglerauslegung erstellt. Simulationen neu auswerten, Python-MODBUS-Simulink
==Brauche ich noch eine Quelle für (4.11)?!==
KQ abhängig von Q :-1:

Heuck

Einer glaubhafte Formel fehlt weiterhin...

### Python-MODBUS-Simulink
[MathWorks: Send and Receive Data Through Serial Port Loopback](https://de.mathworks.com/help/instrument/send-and-receive-data-through-a-serial-port-loopback.html#brcdzfj-1)

## Di 14.12. Besprechung und Labor

### Besprechung 14.12.21 / TODOs
- Reglerauslegung muss an **Netzimpedanz** angepasst werden!
- allgemeine Reglerauslegung noch in Arbeit
- Simulationen mit **Leistungsbegrenzung**
- Fehler von mir in Simulink entdeckt
-> neu simuliert, Ergebnisse müssen überabeitet werden.
- **din-Faktor** (ehem. vw) integriert
- muss noch beschrieben werden

https://macau.uni-kiel.de/servlets/MCRFileNodeServlet/dissertation_derivate_00005925/dissertation_nils_hoffmann.pdf
Diss. Hoffmann verweist auf Valov:



### Labor Simulink-Python-Modbus

Simulink-Modell vorbereitet

Mercedes Batteriespeicher scheint defekt/inaktiviert zu sein. Spannung an Klemmen 0V. Sunny Island lässt sich ohne DC-Spannung nicht starten.
MODBUS über Python mit SMA Tripower erfolgreich getestet. Tripower liefert jedoch nur Effektivwerte.
todo:
- Spannungsmessung mit DEWESOFT und Anbindung an Simulink
- DC-Quelle für Sunny Island beschaffen und dann Sunny Island testen.

## Mi 15.12. Netzimpedanz und Ergebnisse überarbeiten
- Netzimpedanz neu simulieren Dennis/Labor mit 0,1 Ohm :heavy_check_mark:

- din-Faktor in Beschreibung KommRegler ergänzen :heavy_check_mark:

- Reglerauslegung U^2/R testen

- Simulationsergebnisse (Plots) überarbeiten

L hat schon erheblichen Einfluss auf Netzverhalten. Auslegung nur nach R scheint etwas fragwürdig.
Da aber die Voraussetzung R/X > 1 ohnehin notwendig ist und damit die Näherung XQ << U^2 gelten sollte. Bleibt die variante mit U^2/R am plausibelsten.

### Reglerauslegung U^2/R testen
Sprungantwort mit Rtrans=0,1 und Ltrans=0,0001 und alten Parametern
Sprungantwort mit neuen Parametern entsprechend U^2/R

## Do 16.12. Simulationsauswertung
Simulation Szen 6-8 lang

Szenario 8 beschränkt zeigt das befürchtete Problem -.-'

(Anruf von TenneT)

## Fr 17.12. DEWESoft im Labor
Zunächst Telnet aktivieren um Datenzugriff zu testen:
[How To Use Telnet On Windows](https://phoenixnap.com/kb/telnet-windows)

[Export data in real time to Python](https://developer.dewesoft.com/questions/export-data-in-real-time-to-python):
> Dear Grigoras,
you can use Dewesoft NET system with 3rd party Slave on the same PC, for which we have an **[example written in python on our page](https://download.dewesoft.com/download-file/dewesoftnetpythonexamplezip)**. In this case you also need an additional license for the NET configuration.
You can also request for the evaluvation license which opens all the license options, including Dewesoft NET.
There is another solution with DwDataReader, but in this case the data has a delay. In this case you would need to create multifiles, and after the multifile is stored you can read the data via DwDataReader.
Regards

[DwDataReader Git](https://github.com/JanKalin/python_dewesoft/blob/master/dewesoft/DWDataReader.py)



DEWESoft NET scheint zu fehlen. bzw entsprechende Lizenz
[Evaluation License anfordern](https://dewesoft.com/support/software-registration)

## So 19.12. Optimierung Regler: Vermeidung unnötiger Einspeisung bei drei BattWR
Szenario 8 kehrt nach Schieflast nicht in Ursprungszustand ohne Leistungseinspeisung zurück.

fminsearch scheint diesbezüglich schwer zu beeinflussen.

Überlegung: Smax reduzieren, wenn Spannungsbeträge und Phasenabweichung gleich

## Mo 20.12. Rückkehr zu Passivität
Reduzierung von Smax mit Gain 100 funktioniert nicht.
Auch mit Gain 1000 reduziert sich die Leistung nicht.

Mit Filter lässt sich die Leistung auf null zurückführen
Scheint erstmal zu funktionieren

Simuliere über Nacht

## Di 21.12.
### Unbegrenzter Lauf


### Begrenzter Lauf

### Dewesoft TCP/IP server erreicht!

telnet 134.169.236.155 8999

führt zu **+CONNECTED Dewesoft TCP/IP server**
Funktioniert nicht im Simulationsmodus!
Nachdem DeweNetExample.dxs in DEWESoft geladen wurde funktioniert TCP

Python Skript dwclient.py lässt sich ausführen!

https://de.mathworks.com/products/instrument.html
Toolbox für Simulink muss noch runtergeladen werden.

## Do 23.12. Plots
Plots aus neuesten Simulationsergebnissen erstellt.

## Mo 03.01. Ergebnisse überarbeiten und Python ergründen
- Leistungsbegrenzung beschrieben
- Ergebnisse überarbeitet
- Auswertung geschrieben
l
- Mit DEWESoft Python Example experimentiert

## Di 04.01. DEWESoft Python Besprechung
Bei geringer Schieflast (4kW) kommt es durch die Leistungsbegrenzung zu einer kurzen Schwingung. Nach zwei Schwingern eingeschwungen.

### Netcat hilft weiter!

C:\Users\andré\netcat-1.11>nc -L -p 8001

evtl fortschritt mit netcat

Es kommen Daten rein

# Neues Dokument
[https://hackmd.io/HnkMJ720ST25P-n2TNxOfQ](https://hackmd.io/HnkMJ720ST25P-n2TNxOfQ)