RT21 | Validierung von Trägheitsemulationssteuerungen mithilfe von „ Rapid Control Prototyping “ und PHIL Tests

Energiesysteme e mit geringer Trägheit können bei Leistungsungleichgewichten hohen Frequenzänderungsraten und großen Frequenzabweichungen ausgesetzt sein. Die Trägheitsemulation mithilfe von Speichersystemen mit hoher Leistungsdichte, wie beispielsweise einem Schwungrad-Energiespeichersystem (FESS), kann unterstützen die Frequenzänderungsrate nach plötzlichen Änderungen der Erzeugung oder des Bedarfs begrenzen. In diesem Vortrag wird ein neuer adaptiver Regler zur Trägheitsemulation für ein Hochgeschwindigkeits-FESS vorgeschlagen. Um das Verhalten des FESS mit dem vorgeschlagenen Regelungskonzept zu validieren, wird der Regler unter Verwendung des Konzepts „ rapid control prototyping “ auf einem realen 60-kW-Hochgeschwindigkeits-FESS implementiert. Die Leistung des mit dem adaptiven Trägheitsemulationsregler ausgestatteten FESS wird mittels Power- Hardware-in-the-Loop-Simulationen (PHIL) unter Verwendung des Echtzeit-Simulationsmodells eines Niederspannungs- microgrid s bewertet. Um die Gesamtverzögerung des Regelkreises zu reduzieren, nutzt der etablierte PHIL-Aufbau Glasfaserverbindungen zum Leistungsverstärker und zu mehreren „ I/O “-Erweiterungseinheiten. Zudem wird der State-Space-Nodal-Solver (SSN) eingesetzt, um den Simulationsschritt des „ microgrid “-Modells zu verkürzen. Die Ergebnisse der PHIL-Simulation zeigen, dass das FESS mit dem neu vorgeschlagenen adaptiven Trägheitsemulationsregler die zuvor vorgeschlagenen adaptiven Regelungskonzepte übertrifft, was die Reduzierung der maximalen Frequenzänderungsrate und die Begrenzung der maximalen Frequenzabweichung betrifft, ohne dabei nennenswert mehr Energie vom FESS zu beanspruchen.