7 wesentliche Arten von wechselrichterbasierten Ressourcen für eine präzise Netzsimulation

Man kann fast spüren, wie das Netz aufatmet, wenn ein neuer Wechselrichter beim ersten Versuch perfekt synchronisiert. Ingenieur:innen von Versorgungsunternehmen, Leiter von Testlabors und Steuerungsteams von OEMs teilen diesen Moment der Erleichterung, vor allem, wenn die Validierung Monate zuvor an einem realitätsnahen Simulator statt an einer realen Einspeisung erfolgte. Die Echtzeitsimulation steht heute im Mittelpunkt der sicheren Integration erneuerbarer Energien, und das Verständnis der Arten von umrichterbasierten Ressourcen ist der erste Schritt zu zuverlässigen Modellen, schnelleren Genehmigungszyklen und zuversichtlichen Markteinführungen.

"Echtzeit-EMT-Plattformen verkürzen die Analysezyklen und erkennen Kontrollfehler, die Offline-RMS-Tools übersehen".

Wechselrichter-basierte Ressourcen in der Grid-Simulation verstehen

Leistungselektronische Umrichter haben rotierende Maschinen als primäre Schnittstelle zwischen erneuerbaren Energien und dem Stromnetz ersetzt. Jede Umrichter-Topologie spiegelt eine einzigartige Steuerungsphilosophie, Netzunterstützungsfunktion und Fehlerreaktion wider. Wenn Sie diese Anlagen klassifizieren, können Sie die Modellauswahl, die Validierungsstrategie und die Leistungsmetriken verbessern. Die Hervorhebung der Haupttypen von umrichterbasierten Ressourcen führt die hardware(HIL) Ingenieur:innen auch zu den richtigen FPGA-Zielen, Netzlösern und Schutzeinstellungen.

7 Arten von wechselrichterbasierten Ressourcen für die Netzsimulation

1. Netzgeführte Solar-PV-Wechselrichter

Diese Einheiten stellen sich auf die Netzspannung ein und speisen den Strom in Phase mit der vorhandenen Wellenform ein. Die Abstimmung der PLL (Phase-Locked-Loop) bestimmt das Ride-Through-Verhalten, während die äußeren Regler die Wirk- und Blindleistung beeinflussen. Echtzeitstudien konzentrieren sich auf das Ride-Through-Verhalten im Niederspannungsbereich, die Interaktion mit Oberschwingungen und die fehlerinduzierte verzögerte Spannungswiederherstellung. Ingenieur:innen kombinieren häufig Wirkungsgradkurven von PV-Wechselrichtern mit Einstrahlungsprofilen, um den jährlichen Energieertrag bei netzgeführter Steuerung zu testen.

2. Netzbildende Solar-PV-Wechselrichter

Netzbildende Wechselrichter stellen Spannungs- und Frequenzsollwerte her, anstatt ihnen nachzujagen. Virtuelle Synchronmaschinen (VSM) oder Droop-Algorithmen regeln diese Referenzen und bieten synthetische Trägheit und schnelle Frequenzunterstützung bei Störungen. Die Simulation erfasst die transiente Leistung des Geräts bei Fehlerströmen, Schwarzstartsequenzen und Power-Sharing-Logik. Die Modellierer müssen die innere Stromregulierung mit den äußeren Energiespeichereinschränkungen in Einklang bringen, um die Belastung der Batterie möglichst gering zu halten.

3. Zentralwechselrichter-Konfigurationen für PV-Anlagen im Versorgungsbereich

Ein zentraler Wechselrichter fasst mehrere DC-Stränge zusammen, bevor er an den Mittelspannungsbus angeschlossen wird. Hohe Scheinleistungen vereinfachen Studien über die Zusammenschaltung, doch lange DC-Leitungen stellen eine Herausforderung für die Fehlererkennung dar. EMT-Modelle bewerten Kommutierungsüberschwinger und Transformatoreinschaltungen, während Systemplaner die Koordination von Stufenschaltern untersuchen. HIL-Tester passen routinemäßig Testskripte für PV-Wechselrichter an, um asymmetrische Fehler auf jedem Phasenstrang zu emulieren.

4. String-Wechselrichter für die Modellierung verteilter Solaranlagen

String-Wechselrichter werden direkt an Solarpaneele auf Dächern oder in Gemeinden angeschlossen und bieten ein granulares Maximum Power Point Tracking (MPPT). Ihre numerische Dichte führt zu aggregierten Oberwelleneffekten, die sich von denen einer einzelnen großen Einheit unterscheiden. In Simulationskampagnen werden Monte-Carlo-Layouts verwendet, um den statistischen Spannungsanstieg über Einspeisungen zu erfassen. Wirkungsgradkurven, Teillaststeuerung und Simulink-Blöcke für PV-Wechselrichter helfen bei Studien zur Hosting-Kapazität auf Flottenebene.

5. Modulare Multilevel-Wandler in Windkraftanwendungen

Ein modularer Multilevel-Konverter (MMC) stapelt Teilmodule für eine Flexibel Spannungs- und Stromregelung und ist damit ideal für Offshore-Verbindungen mit hoher Kapazität. Eine detaillierte Umschaltung auf EMT-Ebene ist erforderlich, um den Kondensatorausgleich der Untermodule und die Gleichtaktspannung zu bewerten. Der Umlaufstromregler des Umrichters, der häufig in C oder Structured Text kodiert ist, lässt sich für IP-sichere HIL-Tests direkt an die Blackbox-Schnittstelle von OPAL-RT anschließen.

6. Doppelt gespeiste Induktionsgeneratoren (DFIG) Windturbinenumrichter

DFIG-Turbinen verwenden partielle Back-to-Back-Wandler im Rotorkreis. Diese Anordnung minimiert die Halbleiterkosten, verringert aber die Schutzspannen gegen Spannungseinbrüche. Diese Modelle untersuchen Brechstangenauslöser, Umrichter-Ride-Through und Regelungs-Sollwerte für Windturbinen-Umrichter. Ingenieur:innen integrieren auch Torsionsdaten des Getriebes, um subsynchrone Schwingungen zu antizipieren.

7. Umrichtergestützte Windturbinensysteme in großem Maßstab

Permanentmagnet-Generatoren in Verbindung mit vollwertigen Umrichtern isolieren die elektrische Maschine vollständig von Netzfehlern. Der Umrichter steuert Spannung, Frequenz und Blindleistung über den gesamten Drehzahlbereich und unterstützt Trägheitsreaktionen und netzbildende Modi. Die Simulation hebt die Schaltverluste, die vorausschauende Stromregelung und die Fehlerstromgrenzen hervor. Präzise Wirkungsgradkarten für Windturbinen unterstützen Planer bei der Abschätzung der Lebenszykluskosten und des Budgets für Blindleistung.

Die Rolle von Solar- und Tests für die Modellgenauigkeit

Laborergebnisse verlieren an Wert, wenn das zugrundeliegende Modell Torverzögerungen, Sensorlatenz oder thermisches De-Rating nicht berücksichtigt. Tests validieren Parametersätze anhand von hardware , während ein abschließender PV-Wechselrichter-Test Firmware-Updates vor dem Einsatz im Feld bestätigt. Bei Windkraftanlagen erfordert die Bewertung der Steuerung von Windturbinenumrichtern einen Einblick in den Rotorfluss und die Interaktion mit dem Pitchsystem im Millisekundenbereich. Echtzeit-EMT-Plattformen verkürzen die Analysezyklen und erkennen Steuerungsfehler, die Offline-RMS-Tools übersehen.

Wie Simulink und Effizienzmetriken die Validierung von Wechselrichtern unterstützen

Modellbasierter Entwurf mit Simulink

MATLAB/Simulink bleibt die Standardumgebung für die Entwicklung von Steuerungen. Ingenieur:innen ziehen Gatetreiber, PLL-Blöcke und Fehlerlogik per Drag-and-Drop und generieren dann automatisch C-Code für RT-LAB. Dieser Arbeitsablauf verkürzt die Integrationszeit und bewahrt die Namenskonventionen zwischen den Teams. Mit einer einzigen Parameterdatei kann ein und dasselbe Simulink-Solarwechselrichtermodell von netzgeführten zu netzbildenden Studien umgestellt werden, ohne dass die Gleichungen neu geschrieben werden müssen.

• Modell importieren: Ziehen Sie die .slx Datei in RT-LAB
• Auswahl des Solvers: Wählen Sie einen festen Schritt für die FPGA-Co-Simulation
• Code-Erstellung: Drücken Sie Erstellen um den Code auf OPAL-RT hardware zu verteilen

Erfassen der Effizienz von Solar-PV-Wechselrichtern

Echtzeit-Verlustkarten verfolgen die Leitungs-, Schalt- und Hilfsenergie über verschiedene Bestrahlungsstärken hinweg. Die sorgfältige Modellierung des Wirkungsgrads von PV-Wechselrichtern ermöglicht die Vorhersage der Sperrschichttemperatur und liefert so Informationen für die Auslegung von Kühlkörpern und Wartungsplänen. Während der HIL werden Nachschlagetabellen im laufenden Betrieb aktualisiert und liefern realistische thermische Grenzwerte für Anti-Inslandungsfunktionen und Leistungsfaktoren.

Quantifizierung des Wirkungsgrads von Windkraftanlagen

Aeroelastische Lasten und die PWM des Umrichters führen zu einer thermischen Belastung der IGBTs. Die Effizienzkennzahlen von Windturbinen-Umrichtern verknüpfen diese Belastungen mit den Betriebspunkten und zeigen Schwellenwerte für die Leistungsreduzierung auf, die die Anlagen schützen, ohne die Einnahmen zu beeinträchtigen. Die Echtzeit-Back-to-Back-Umrichteremulation auf MMC-kompatiblen OPAL-RT-Plattformen validiert diese Schwellenwerte im Hinblick auf die Vorgaben für die Fehlerüberbrückung.

Wie OPAL-RT die umrichterbasierte Ressourcensimulation mit Echtzeitzuverlässigkeit unterstützt

OPAL-RT macht Schluss mit dem Rätselraten bei anspruchsvollen Netzstudien. Die Blackbox-Schnittstelle führt OEM-Steuerungs-Binärdateien unverändert aus und schützt so proprietäre Algorithmen, während sie jede Zustandsvariable offenlegt, die Sie für Compliance-Berichte benötigen. Die CPU-FPGA-Cosimulation führt EMT-Solver mit Zeitschritten im Mikrosekundenbereich aus, so dass Solar- und Windkonverter genau wie die hardware reagieren. Offene APIs gleichen Ihre bestehenden Modellbibliotheken mit Echtzeitzielen ab, wodurch die Validierungskosten gesenkt und die Prüfzyklen für die Zusammenschaltung verkürzt werden. Globale Serviceteams stehen hinter jeder Plattform mit ihrer Erfahrung aus Tausenden von Projekten in der Leistungselektronik und geben Ihnen die Gewissheit, dass jedes Gating-Signal, jede PLL-Transiente und jedes Ride-Through-Ereignis präzise reproduziert wird.

Ingenieur:innen und Innovator:innen:innen auf der ganzen Welt setzen auf Echtzeitsimulation, um die Entwicklung zu beschleunigen, Risiken zu reduzieren und die Grenzen des Machbaren zu erweitern. Bei OPAL-RT vereinen wir jahrzehntelange Erfahrung und eine Leidenschaft für Innovation, um die offensten, Skalierbar und leistungsfähigsten Simulationslösungen der Branche anzubieten. Von Tests bis hin zu KI-gestützter Cloud-Simulation - unsere Plattformen ermöglichen es Ihnen, mit Zuversicht zu entwerfen, zu testen und zu validieren.