Verbesserte Netzunterstützung für Windkraftanlagen vom Typ „ Kategorie –4“ und Batterie-Energiespeicher mithilfe einer hybriden virtuellen Synchronregelung

Indien strebt an, bis 2070 Netto-Null-Kohlenstoffemissionen zu erreichen und den Anteil erneuerbarer Energien ( Erneuerbare Energien , RE) bis 2030 auf 50 % seiner installierten Stromkapazität zu erhöhen. Es wird erwartet, dass diese groß angelegte Umstellung die Systemträgheit erheblich verringern wird, da konventionelle Synchronmaschinen durch umrichterbasierte Ressourcen ersetzt werden. Um dieser Herausforderung zu begegnen, wird in diesem Artikel eine Strategie der hybriden virtuellen Synchronregelung (HVSC) vorgeschlagen, die einen PLL-freien (Phase-Locked Loop) netzbildenden Betrieb ermöglicht. Die Regelung integriert die Dynamik virtueller Synchronmaschinen (VSM), die Emulation synthetischer Drehmomente und die Funktionalität virtueller Synchrongeneratoren (VSG), um eine autonome Frequenz- und Spannungsregelung zu gewährleisten und die Netzunterstützung auch bei schweren Störungen aufrechtzuerhalten. Die vorgeschlagene Methode wird auf netzseitigen Umrichtern sowohl für Windkraftanlagen ( Kategorie-4) als auch für Batterie-Energiespeichersysteme (BESS) implementiert und anhand detaillierter MATLAB/Simulink-Simulationen bewertet. Eine weitere Validierung erfolgt mithilfe von Echtzeit- hardware-in-the-Loop- Tests en (HIL) auf einer OPAL-RT OP4610XG-Plattform mit einem FPGA-basierten elektrischen Solver. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass die HVSC im Vergleich zu herkömmlichen Regelkonzepten eine schnellere Spannungsrückstellung von etwa 45 ms erreicht, das Überschwingen um 8,5 % reduziert und die Dämpfung verbessert, was ihre Robustheit und Eignung für zukünftige Stromnetze mit geringer Trägheit und hohem Anteil an erneuerbaren Energien bestätigt.