Schneider Electric validiert die Steuerung mehrerer Oberschwingungsfilter mit OPAL-RT HIL Simulation

Das Unternehmen

Schneider Electric ist ein globaler Spezialist für Energiemanagement und -automatisierung und entwickelt Technologien, die eine sichere, zuverlässige und effiziente Stromversorgung für industrielle, geschäftliche und private Systeme gewährleisten. Die Produktlinien AccuSine® PCS+ und PCSn von Schneider Electric mit Sitz in Portland, Oregon, wurden entwickelt, um Oberschwingungen aktiv zu reduzieren und die Stromqualität in elektrischen Systemen zu verbessern - insbesondere in geschäftliche Gebäuden und leichten Industrieanwendungen - und gleichzeitig die Einhaltung von Netzstandards wie IEEE-519 und IEEE-1547 zu gewährleisten.

Die Herausforderungen

Die aktiven Oberschwingungsfilter (AHF) von Schneider Electric mussten für eine Vielzahl von anspruchsvollen Anwendungsfällen validiert werden - von globalen 50-Hz- und 60-Hz-Netzen bis hin zu Konfigurationen mit mehreren gestapelten Einheiten (bis zu acht parallel), unterschiedlichen Netzimpedanzen und sowohl symmetrischen als auch unsymmetrischen Lasten. Diese Bedingungen stellten komplexe Oberschwingungsumgebungen dar, die die Produktleistung beeinträchtigen konnten, insbesondere bei schnellen Änderungen des Blindleistungsbedarfs. Herkömmliche Tests am werkseigenen Transformator waren durch hardware , Frequenzfehlanpassungen und eine fehlende Skalierbar der Lastsimulation begrenzt. Darüber hinaus stellte die genaue Simulation von 8 parallelen 300-Ampere-Einheiten, die bis zu 2400 A einspeisen können, eine große Herausforderung für die Kontrolle und Validierung dar.

Die OPAL-RT Lösung

OPAL-RT stellte ein hochleistungsfähiges hardware(HIL)-System bereit, das auf dem OP5707-Simulator und dem eHSx128-FPGA-basierten Solver aufbaut und zusätzlich von einem OP5607-Erweiterungsgehäuse unterstützt wird. Mit diesem Aufbau konnte Schneider Echtzeitsimulationen von acht PCS+- oder PCSn-Einheiten parallel durchführen und dabei nur einen einzigen physikalischen Entkopplungspunkt verwenden, um die Systemstabilität zu gewährleisten. Die Lösung unterstützte die Simulation kompletter dreiphasiger Verteilersysteme, Oberwelleneinspeisung, Umrichterdynamik und Steuerungs- und Kommunikationsverhalten über mehrere Einheiten hinweg. Die Fähigkeit von OPAL-RT, Umrichter ohne übermäßige Entkopplung zu simulieren, ermöglichte realitätsnahe Tests von Fehlerszenarien, Lastverhalten und proprietären Synchronisationsprotokollen zwischen den Einheiten. Steuerungsalgorithmen und Firmware konnten bereits vor der Verfügbarkeit der hardware entwickelt und validiert werden, was die Forschungs- und Entwicklungszeit verkürzte und umfangreiche Tests vor der Inbetriebnahme ermöglichte.

Die Ergebnisse

Das HIL-System ist zu einem zentralen Entwicklungs- und Validierungswerkzeug für die Netzqualitätslösungen von Schneider geworden. Es ermöglichte dem Ingenieurteam,:

• Simulieren Sie vollständige 8-Block-Konfigurationen unter variablen Netzbedingungen, einschließlich schwacher Netze und harmonischer Störungen

• Erkennen und Beheben von Kund:innen auf Feldebene durch Nachstellen problematischer harmonischer Szenarien

• Validierung der Steuerungsleistung bei globalen Netzfrequenzen vor dem internationalen Einsatz der hardware

• Testen Sie die Stabilität und die Abstimmung der Firmware mit Präzision, um das Vertrauen bei der Inbetriebnahme vor Ort zu stärken.

• Beginn der Produktentwicklung, bevor physische hardware verfügbar war, um Innovationszyklen zu beschleunigen

Das System ermöglichte es Schneider auch, über grundlegende Funktionsprüfungen hinauszugehen und sich während der Feldversuche auf echte Leistungsverbesserungen zu konzentrieren.

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