Validierung netzbildender Wechselrichter mittels P-HIL und RegaLink RT
REGATRON stellt mit ACS.RegaLink RT eine neue Hochgeschwindigkeits-Glasfaserschnittstelle vor, die TC.ACS-Netzsimulatoren direkt mit führenden Echtzeitsimulationsplattformen für anspruchsvolle Power-Hardware-in-the-Loop (P-HIL)-Tests und die Validierung netzbildender Eigenschaften verbindet. Diese neue Schnittstelle trägt dem wachsenden Bedarf an einer realistischen und leistungsstarken Validierung netzbildender Wechselrichter unter dynamischen Netzbedingungen Rechnung.
Warum die Validierung netzbildender Eigenschaften wichtig ist
Das rasante Wachstum erneuerbarer Energien, Batteriespeicher und wechselrichterbasierter Stromerzeugung wandelt moderne Energiesysteme grundlegend. Da herkömmliche Synchrongeneratoren zunehmend durch leistungselektronische Umrichter ersetzt werden, erfordert die Aufrechterhaltung eines stabilen Netzbetriebs neue Regelungsstrategien sowie anspruchsvollere Validierungsmethoden.
Im Gegensatz zu herkömmlichen netzfolgenden Wechselrichtern (Grid-Following Inverters) bauen netzbildende Wechselrichter (Grid-Forming Inverters – GFM) Spannung, Frequenz und Phasenwinkel aktiv auf und regeln diese. Diese Fähigkeit ermöglicht es ihnen, schwache Netze zu stützen, Microgrids zu stabilisieren und direkt zur Resilienz künftiger, stark von erneuerbaren Energien geprägter Energiesysteme beizutragen. Daher müssen diese fortschrittlichen netzstützenden Eigenschaften unter realistischen Betriebsbedingungen validiert werden, bevor netzbildende Wechselrichter in realen Energiesystemen zum Einsatz kommen.
Power-Hardware-in-the-Loop-Tests zur Validierung netzbildender Eigenschaften
Anforderungen an die Prüfung und Validierung netzbildender Eigenschaften
Die Validierung dieser fortschrittlichen Steuerungsfunktionen erfordert realistische und reproduzierbare Testumgebungen. Ingenieure müssen das Synchronisationsverhalten, die dynamische Stabilität, die Frequenzstützung, wechselnde Netzimpedanzverhältnisse sowie Inselnetz-Szenarien bereits lange vor dem Praxiseinsatz bewerten.
P-HIL-Tests ermöglichen es, diese Validierungsszenarien für netzbildende Eigenschaften unter kontrollierten und reproduzierbaren Bedingungen nachzubilden, während der Wechselrichter mit einem dynamisch simulierten Netz interagiert.
P-HIL als Validierungsmethode
Power-Hardware-in-the-Loop (P-HIL, oft auch einfach als PHIL bezeichnet) kombiniert Echtzeitsimulation mit physischer Leistungshardware in einer geschlossenen Testumgebung (Closed-Loop). Power-Hardware-in-the-Loop-Tests ermöglichen es Ingenieuren, das Zusammenspiel zwischen simulierten Netzbedingungen und physischen Betriebsmitteln der Leistungstechnik in Echtzeit zu bewerten. Die Validierung moderner netzbildender (grid-forming) Systeme stützt sich zunehmend auf P-HIL-Methoden. Bei einem typischen Aufbau führt ein Echtzeitsimulator detaillierte Netzmodelle aus, während programmierbare Leistungshardware die elektrische Umgebung bei voller Leistung nachbildet und so eine realistische Closed-Loop-Testplattform schafft. Die Implementierung einer solchen P-HIL-Umgebung erfordert, dass Leistungshardware und Echtzeitsimulation mit geringer Latenz und deterministischer Kommunikation interagieren.
REGATRON P-HIL-Architektur mit TC.ACS, G5 und RegaLink RT
Bei P-HIL-Tests im geschlossenen Regelkreis sind eine geringe Kommunikationslatenz und ein deterministischer Datenaustausch entscheidend, um eine präzise Echtzeit-Interaktion zwischen dem simulierten Netz und der physischen Leistungshardware zu gewährleisten. Die Kombination aus TC.ACS, G5-Leistungssystemen und RegaLink RT bildet eine umfassende P-HIL-Plattform für die fortgeschrittene Validierung netzbildender Eigenschaften. Dies ermöglicht es Ingenieuren, hochrealistische Labortests unter sicheren, reproduzierbaren und kontrollierten Bedingungen durchzuführen.
RegaLink RT für die Anbindung an Echtzeitsimulatoren
Basierend auf dem Aurora-Protokoll ermöglicht RegaLink RT eine deterministische Hochgeschwindigkeitskommunikation zwischen TC.ACS-Systemen und führenden Echtzeit-Simulationsplattformen wie OPAL-RT, RTDS, Speedgoat und Typhoon HIL. Die digitale Schnittstelle reduziert die Kommunikationslatenz, macht die Analog-Signalwandlung überflüssig und vereinfacht die gesamte Systemintegration.
Durch die Kombination von TC.ACS, G5 und RegaLink RT erhalten Ingenieure eine leistungsstarke Basis für die Validierung netzbildender (grid-forming) Systeme der nächsten Generation. Dies ermöglicht die Bewertung von Synchronisationsverhalten, dynamischer Stabilität, Verhalten in schwachen Netzen sowie der Interoperabilität mit anderen netzgekoppelten Anlagen.
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