Entwicklung einer Power Hardware-in-the-Loop-fähigen Echtzeit-Validierungsumgebung zur Stabilitätsuntersuchung von elektrischen Netzen

Die vorliegende Arbeit zeigt die Konzeptionierung eines Power Hardware-in-the-Loop Prüfsystems zur Untersuchung des Verhaltens von Erzeugungsanlagen an realen Fällen des elektrischen Netzes. Durch die detaillierte Betrachtung von Simulationsmethoden, Echtzeit-Systemen, Leistungsverstärker und deren Schnittstellen ist das entwickelte System fähig eine feldtestähnliche Laborumgebung zu erschaffen für realistische Netzstudien und Anlagenprüfungen.

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Die Integration von erneuerbaren Energien durch stromrichterbasierte Anlagen an das elektrische Netz bedingt die Weiterentwicklung von Prüftechniken. Durch die steigende Komplexität von Erzeugungsanlagen muss künftig deren gesamte Funktionsbandbreite in Bezug zu realistischen Netzfällen getestet und validiert werden. Nur so kann die zukünftige Versorgungssicherheit gewährleistet und frühzeitig Herausforderungen der Energiewende gelöst werden. Hardware-in-the-Loop (HIL) Methoden bieten die Möglichkeit verschiedene Systeme und Netzsimulationen zu vereinen, um das komplexer werdende Energieversorgungssystem für künftige Problemstellungen zu rüsten. Sowohl die Vorteile als auch Herausforderungen von HIL-Systemen in der Energietechnik sind enorm. Durch die korrekte Konzeptionierung solcher Prüfsysteme kann nicht nur der Energiewandel kostengünstiger und zeitsparender entwickelt werden, es werden auch die Bereiche Simulation, Laborprüfung und Feldversuch durch eine Anwendung vereint. Gezeigt wird, wie HIL-Prüfsysteme aufzubauen sind, welche Vorteile sie bieten und wie Herausforderungen gelöst werden können. Prüfszenarios aktueller und künftiger Systemansätze werden durch Experimente demonstriert.