Elektrische Verbraucher tragen zum stabilen Betrieb von elektrischen Energieversorgungsnetzen bei. Sind die Verbraucher über Leistungselektronik mit dem Netz verbunden, ist der positive Beitrag jedoch vermindert bzw. nicht vorhanden. Aus diesem Grund wurde in der Literatur eine Vielzahl von Zusatzregelungen vorgestellt, die dieser Art von elektrischen Lasten ein netzdienliches Verhalten verleihen. Die bisherigen Untersuchungen konzentrieren sich auf langsame Vorgänge im Netz im Bereich von Minuten bis Stunden und verwenden stark vereinfachte Modelle der Verbraucher.
In Ergänzung dazu wird in dieser Arbeit untersucht, wie sich leistungselektronisch angekoppelte Lasten im Kurzzeitbereich von Sekundenbruchteilen bis wenige Minuten verhalten. Für niederfrequente Schwingungen und transiente Vorgänge im Netz werden die Auswirkungen auf die Netzstabilität sowie den Verbraucher selbst betrachtet. Dies erfolgt anhand zweier exemplarischer Lasttypen, einem Batterieladegerät eines Elektroautos und einer Umwälzpumpe in einem Gebäudeheizungssystem. Die Verbraucher sind mit einer netzdienlichen Zusatzregelung ausgestattet, die beim Ladegerät den Batteriestrom und beim Pumpenantrieb die Drehzahl proportional zur Veränderung der Netzfrequenz anpasst. Die Untersuchung bedient sich der Kleinsignalanalyse und Zeitbereichssimulation anhand detaillierter linearer und nichtlinearer Modelle der beiden Lasten.
Es hat sich herausgestellt, dass die Art und Weise der Netzfrequenzmessung entscheidend für das Kurzzeitverhalten der Lasten ist und unter ungünstigen Umständen die Dämpfung des Umrichtersystems so weit reduziert ist, dass es zur Instabilität kommt. In Bezug auf Frequenzpendelungen ergibt sich eine dämpfende Wirkung für niedrige Frequenzen unterhalb von 5 Hz. In diesem Bereich ist die Frequenzmessung maßgeblich, so dass sich das Verhalten von Ladegerät und Pumpenantrieb ähnelt. Im Gegensatz dazu reagiert der Pumpenantrieb bei transienten Vorgängen wie einem Spannungswinkelsprung aufgrund der größeren Zeitkonstanten des drehzahlgeregelten Antriebs und des hydraulischen Systems deutlich träger als das Ladegerät.
Das Verlassen des sicheren Betriebsbereiches kann durch Stellgrößenbegrenzungen wirksam verhindert werden. Für den Fall eines Leitungskurzschlusses wurde mittels eines vereinfachten Modells eines ausgedehnten Verbundnetzes gezeigt, dass bei einem hohen Anteil an Umrichterlasten deren Ausstattung mit einer netzdienlichen Zusatzregelung die Systemdämpfung deutlich verbessert. Letztere ist in diesem Fall vergleichbar mit dem Netzbetrieb ohne Umrichterlasten.