Die Zukunft der Mikronetze gestalten: Hybrider DC-AC-PHIL-Prüfstand

Das Unternehmen

Die GRÉPCI (Forschungsgruppe für Leistungselektronik und industrielle Steuerung) an der École de Technologie Supérieure (ÉTS) in Montreal, Kanada, ist spezialisiert auf Leistungselektronik, Energiesysteme, intelligente Steuerung, erneuerbare Energien und Echtzeitsimulation. Die Gruppe entwickelt innovative Lösungen, die die Konzeption, den Betrieb und die Integration von Mikronetzen verbessern – und dabei Herausforderungen in den Bereichen Leistungsflussmanagement, Ressourcenkompatibilität, Systemzuverlässigkeit, Cybersicherheit und Netzstabilität angehen.

Die Herausforderungen

• Komplexe Integration erneuerbarer Energien: Die Einbindung verschiedener Energiequellen – Solar-PV, Windkraftanlagen und Batterien – in ein einheitliches Ökosystem des „ microgrid “ bringt Herausforderungen hinsichtlich Kompatibilität, Zuverlässigkeit und Skalierbarkeit mit sich.
• Anspruchsvolle Steuerungsanforderungen: Die Koordinierung verschiedener Technologien erfordert Steuerungssysteme, die in der Lage sind, die Leistung unter wechselnden Lastbedingungen und bei schwankender Energiezufuhr zu optimieren.
• Netzanschluss: Um einen reibungslosen Betrieb sowohl im netzgebundenen als auch im Inselbetrieb zu gewährleisten, sind eine präzise Synchronisation und eine abgestimmte Schutzkoordination erforderlich, um die Stromqualität und -stabilität aufrechtzuerhalten.
• Sicherheitslücken in der Cybersicherheit: Mikronetze sind zunehmenden Bedrohungen durch Cyberangriffe ausgesetzt, weshalb eine sichere „ Tests “-Umgebung erforderlich ist, um Schutzmaßnahmen zu entwickeln und zu validieren.

Die OPAL-RT-Lösung

OPAL-RT lieferte einen umfassenden hybriden DC-AC-PHIL-Prüfstand, der in zwei 40U-Schränken untergebracht ist und folgende Merkmale aufweist:

• Hauptsteuerung und Simulation: Der Echtzeit-Simulator OP5707XG fungiert als Hauptsteuerung und nutzt MATLAB® und RT-LAB für die Systemüberwachung und die Modellimplementierung.
• Flexibel Hardware Architektur: Ein Mehr-Sammelschienen-System (eine Wechselstrom- und zwei Gleichstrom-Sammelschienen) steuert den Stromfluss, unterstützt durch OP8666-RCP-Steuerungen und vielseitige Leistungsverstärker, die Generatoren, Netzsimulatoren und Energiespeicher emulieren.
• Modulare Leistungselektronik: Hochflexible Wandler ermöglichen verschiedene Topologien (DC-DC, DC-AC usw.) mit integriertem Schutz vor Überspannung, Überstrom und Kurzschlüssen.
• Systemsicherheit und -überwachung: Ein fortschrittlicher Schutzalgorithmus und ein umfassendes Dashboard schützen das „ hardware “ vor Einschaltströmen und Kommunikationsausfällen und ermöglichen gleichzeitig eine effiziente Fehlersuche.

Die Ergebnisse

Der Hybrid-DC-AC-PHIL-Prüfstand wurde erfolgreich an GRÉPCI geliefert und dort in Betrieb genommen:

• Erfolgreiche Inbetriebnahme: Durch eine gründliche Inbetriebnahme vor Ort und Abnahmeprüfungen (SAT) wurde das System sowohl im Wechselstrom- als auch im Gleichstrom-Wechselstrom-Betrieb validiert.
• Praktische Schulung: Die Mitarbeiter des GRÉPCI Forscher:innen erhielten eine spezielle Schulung, um die Systemauslastung für ihre Forschungszwecke zu optimieren.
• Plattform für Operations Research: Der Prüfstand im GRÉPCI-Labor ist nun voll einsatzfähig und unterstützt die Forschung in den Bereichen „ microgrid -Integration“, „ Erneuerbare Energien “, „EV/V2G“ und „Cybersicherheit“.
• Skalierbar Architektur: Der modulare Aufbau, ergänzt durch zusätzliche AC- und DC-Anschlüsse, ermöglicht eine Skalierung des Prüfstands sowohl hinsichtlich der Größe als auch der Leistung, um größere „ microgrid “-Umgebungen zu emulieren.
• Fernzusammenarbeit: Dank Fernsteuerungsfunktionen können Forschungsgemeinschaften in ganz Québec und darüber hinaus ohne physische Anwesenheit auf die Systeme zugreifen.

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