Echtzeit-Simulationsplattform für einen Halbleitertransformator mit mehrstufigen, kaskadierten H-Brücken- und Dual-Active-Brücken-Back-to-Back-Wandlern

Angesichts der großen Anzahl von Verteilte Energieressourcen , die in das Mittelspannungs-Verteilungsnetz integriert sind, besteht ein hoher Bedarf an Flexibel Netzdienstleistungen, um die Stabilität und Zuverlässigkeit des Netzes zu stärken. Der Halbleitertransformator (SST) kann als Energie-Hub dienen, der Netzdienstleistungen im Verteilungsnetz erbringt. Der dreistufige SST hat sich aufgrund seiner Flexibilität, Steuerbarkeit, vollständigen Isolierung und des bidirektionalen Leistungsflusses als beliebteste SST-Topologie etabliert. Die Echtzeitsimulation eines SST ist ein entscheidender Schritt zur Validierung seines Designs und seines Regelalgorithmus, bevor mit der Entwicklung der „ hardware “ begonnen wird. Die Echtzeitsimulation eines SST stellt jedoch aufgrund seiner komplexen Topologie mit einer großen Anzahl an beteiligten leistungselektronischen Schaltern eine große Herausforderung dar. Um dieser Herausforderung zu begegnen, wurde eine hochpräzise, CPU-FPGA-basierte Echtzeitsimulationsplattform entwickelt. Insbesondere wurde ein FPGA-basiertes Modell entwickelt, das flexibel und skalierbar ist, um verschiedene SST-Topologien zu simulieren. Zur Validierung der Entwicklung der Echtzeit-Simulationsplattform wurde ein SST-Modell entwickelt und getestet. Dieser Entwurf umfasste modulare, mehrstufige, kaskadierte H-Brücken und doppelt aktive Brücken in einer Back-to-Back-Topologie sowie einen hierarchischen Regelalgorithmus. Die Simulationsergebnisse zeigen den stabilen Betrieb dieser SST-Topologie bei bestimmten Sollwertänderungen und bestätigen damit die Eignung der vorgestellten Echtzeit-Simulationsplattform.