RT23 | Wechselwirkung zwischen netzbildendem Stromrichter und Synchronmaschine - PHIL-Validierung
Präsentation, Energieumwandlung, Power Hardware(PHIL)
2023-11-15
Die zunehmende Verbreitung leistungselektronisch gekoppelter Ressourcen bringt neue Herausforderungen für die Stabilität von Energiesysteme mit sich. Um deren Stabilität zu verbessern, wurden netzgekoppelte Umrichter als Alternative zu ihren herkömmlichen netzgekoppelten Pendants vorgeschlagen. Ihre Wechselwirkungen mit der klassischen Stromerzeugung müssen jedoch noch untersucht werden. Ziel dieses Vortrags ist es, die Wechselwirkungen zwischen Synchronmaschinen und Umrichtern eingehend zu analysieren. Zunächst wird ein kurzer Überblick über die Modellierung von Synchronmaschinen und netzgeführten Stromrichtern gegeben. Verschiedene Testfälle werden illustriert: 2 zusammengeschaltete Synchronmaschinen, 1 Synchronmaschine mit einem Umrichter, usw. Anschließend werden verschiedene einfache Modelle aus diesen Testfällen abgeleitet: Ein erstes vereinfachtes Modell, um den dominanten Pol zu erhalten, und ein weiteres, um die ersten oszillierenden Pole zu erhalten. Dieser Ansatz ähnelt dem klassischen Ansatz mit 2 Synchronmaschinen, allerdings, wie in der Präsentation angedeutet, mit einer höheren Dämpfung. Darüber hinaus wird gezeigt, dass eine Frequenzdrosselung, die auf einen netzbildenden Umrichter angewendet wird, einen signifikanten Einfluss auf die Dämpfung des Gesamtsystems hat. Zur Validierung dieser Studie wurde ein Prüfstand im Labormaßstab aufgebaut, bestehend aus: 1- einer 12 kVA-Synchronmaschine, die eine klassische Produktion nachbildet, 2- einem 7,5 kVA 2-Level-Wechselrichter mit einem LCL-Filter am Ausgang, der völlig offen ist und im Grid-Following- oder Grid-Forming-Modus gesteuert werden kann, 3- ein in Echtzeit simuliertes Stromversorgungssystem auf RT-LAB, das mit den übrigen Komponenten nach dem Hardware über einen 20-kVA-Leistungsverstärker verbunden werden kann. Dieser Prüfstand wird zur Veranschaulichung der Wechselwirkungsmechanismen zwischen synchronen und leistungselektronischen Generationen verwendet.