VirTuOS

 

VirTuOS ist ein vom BMWK gefördertes Forschungsprojekt mit dem Ziel, eine verteile Testinfrastruktur für Windenergieanlagen (WEA) auf Komponentenebene aufzubauen. Im Rahmen des Projekts wird ein Komponentenprüfstand zum Testen des Hauptumrichters einer WEA entwickelt und in Betrieb genommen. Die zugrundeliegende Idee ist hierbei, Teile des Gesamtsystems der realen WEA durch Echtzeitsimulationen der fehlenden Komponenten zu ersetzen.

Kontakt

Yoga Kannan © Urheberrecht: PHOTO77.eu

Name

Yoga Kannan

Team Advanced Control Methods for Power Systems and HiL

Telefon

work
+49 241 80-49581

E-Mail

E-Mail
 

Windenergieanlagen sind eine der Schlüsseltechnologien zum Gelingen der Energiewende. Folglich steigt auch der Anteil der Windenergie an der gesamten Stromerzeugung stetig. Zur Gewährleistung der Systemstabilität ist es unabdingbar, dass die Windenergieanlagen die Anforderungen der Grid Codes erfüllen. Demnach ist für jeden neuen Typ die Ermittlung der elektrischen Eigenschaften notwendig. In den letzten Jahren wurde hierfür in Forschungsprojekten, wie CertBench, gezeigt, dass diese Tests auf Gondelprüfständen durchführbar sind. Dies reduziert im Vergleich zu Feldtests den Zeitaufwand und somit die einhergehenden Kosten. Zugleich erhöhen die Tests auf Systemebene sowohl die Flexibilität als auch die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse. Dennoch sind sie mit einem aufwändigen mechanischen Testaufbau verbunden. Um diesen Aufwand weiter zu reduzieren, soll das Prüfstandkonzept auf Komponentenebene reduziert werden. Im Gegensatz zu bisherigen Tests auf Gondelprüfständen erfolgt die Lastaufprägung bei umrichterbasierten Komponentenprüfständen rein elektrisch, sodass vollständig auf mechanische Prüfstands- und Prüflingskomponenten verzichtet wird. Die reduzierte Komplexität des physischen Aufbaus wird dabei durch komplexere Echtzeitsimulationen der emulierten Komponenten ausgeglichen. Das simulierte Verhalten soll schlussendlich mithilfe eines PHiL Aufbaus an den realen Schnittstellen des Prüflings aufgeprägt werden. Das Gesamtsystemverhalten wird aus der Symbiose von Echtzeitsimulationen des multiphysikalischen Antriebsstrangs, Echtzeitsimulationen des elektrischen Netzes sowie dem physikalischen, am Prüfstand aufgebauten Prüfling, den Hauptumrichter der WEA erzeugt.

Prüfaufbau

Essentieller Bestandteil des Projekts ist dabei der Aufbau eines Prüfstandes der Megawatt Leistungsklasse am Center for Wind Power Drives, kurz CWD, der RWTH Aachen University, auf dem das PHiL-Konzept in Kombination mit Prüfstand und Prüfling experimentell validiert wird.

Rolle des ACS

Im Rahmen des Projekts VirTuOS ist das Institut ACS maßgeblich für den Aufbau des Netzseitigen PHiL Systems verantwortlich. Dies erfordert die Entwicklung und Validierung geeigneter Echtzeitfähiger Netzmodelle, fortschrittliche PHiL Methoden zur Kopplung von Simulation und Prüfstand sowie innovative Regelungsansätze, welche die notwendige Systemstabilität und -performanz gewährleisten.

Als zweite Hauptaufgabe untersucht das ACS die Möglichkeit eines geographisch verteilten Prüfaufbaus, in dem unter anderem die Simulation bzw. Teile der Simulation an geographisch verteilten Orten stattfinden. Mit dem am ACS entwickelten VILLASframework erfolgt die Kopplung mit dem PHiL System.

 
Projektpartner Assoziierte Partner
  • RWTH Aachen:

IRT - Institute of Automatic Control
PGS - Institute for Power Generation and Storage Systems
IEM – Institut für Elektrische Maschinen
AIA – Lehrstuhl für Strömungslehre und Aerodynamisches Institut

  Förderhinweis BMWK

Danksagung

Dieses Projekt wurde unter dem Förderkennzeichen 03EE3079A vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert