Emulation of grid-forming inverters using real-time PC and 4-quadrant voltage amplifier = Emulation netzbildender Wechselrichter mittels Echtzeit-PC und 4-Quadranten-Spannungsverstärker

Vorgestellt wird ein Versuchsstand zur Evaluierung neuartiger Regelungsverfahren für Wechselrichter zur regenerativen
Stromerzeugung. Das Verhalten von netzgeführter und netzbildender Regelung wird in einem Testszenario untersucht und
verglichen.
Unter Verwendung einer echtzeitfähigen Regelungsplattform mit einer Zykluszeit von 50 μs können mit Matlab/Simulink
entwickelte Regelungsverfahren implementiert werden. Der Einfachheit halber wird anstelle eines Wechselrichters ein
dreiphasiger 4-Quadranten-Spannungsverstärker verwendet. Somit kann auf den Einsatz von Modulation und geschalteten
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Leistungshalbleitern verzichtet werden. Um ein realistisches Verhalten eines netzseitigen Filters zu zeigen, können passive
Komponenten automatisiert als L-, LC- oder LCL-Filter zugeschaltet werden. Der Versuchsstand hat eine Nennwirkleistung
von 43,6 kW und eine Nennspannung von 400 V.
Als modernes netzfolgendes Regelverfahren ist im Versuchsstand eine Stromregelung im d/q-System implementiert. Als
netzbildendes Regelverfahren wird eine virtuelle Synchronmaschine, der Synchronverter, eingesetzt. In Kombination mit
einer frequenzvariablen Netznachbildung wird das Verhalten beider Regelverfahren im Falle einer Lastzuschaltung in einer
Inselnetzumgebung untersucht.

A test bed for the evaluation of novel control methods of inverters for renewable power generation is presented. The behavior of grid-following and grid-forming control in a test scenario is studied and compared.
Using a real-time capable control platform with a cycle time of 50μs, control methods developed with Matlab/Simulink can be implemented. For simplicity, a three-phase 4-quadrant voltage amplifier is used instead of an inverter. Thus, the use of modulation and switched power semiconductors can be avoided. In order to show a realistic behavior of a grid-side filter, passive components can be automatically connected as L-, LC- or LCL- filter. ... mehrThe test bed has a nominal active power of 43.6kW and a nominal voltage of 400V. As state-of-the-art grid-following control method, a current control in the d/q-system is implemented in the test bed. A virtual synchronous machine, the Synchronverter, is used as grid-forming control method. In combination with a frequency-variable grid emulation, the behavior of both control methods is studied in the event of a load connection in an island grid environment.