KEMA

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KEMA (Arnheim) – Flex Power Grid Lab

1 MVA Mittelspannungs-Netzsimulator

Die Anzahl leistungselektronischer Geräte in der Energieerzeugung und -verteilung hat in den letzten Jahren rasant zugenommen. Mit diesem raschen Wachstum einher geht die Notwendigkeit, die bisherige Versorgungssicherheit und Zuverlässigkeit der Stromnetze zu garantieren und teilweise zu erhöhen.

Dafür müssen die Normen zur Störaussendung (vom Gerät erzeugte Störungen) sowie der Störfestigkeit (vom Gerät auszuhaltende Störungen) eingehalten werden.
Während die Messung der Störaussendung relativ einfach zu realisieren ist, stellt die Störfestigkeitsmessung ein zunehmende Herausforderung dar. Im Bereich der Niederspannung und im Leistungsbereichen bis 100 kW gibt es kommerzielle Geräte, die ein gestörtes Stromnetz gezielt simulieren können. Für höhere Spannungen und größere Leistungen existierten bisher keine solchen Geräte.
Somit ist es überhaupt nicht oder nur mit sehr großem Aufwand möglich diese Versuche an Geräten durchzuführen.

Das Labor:
Wir haben als Partner in einem Verbundprojekt für die Firma KEMA Teile eines flexiblen Leistungselektronik Testlabors entwickelt. Dieses weltweit einmalige Labor ist in der Lage ein dreiphasiges Stromnetz mit einer Außenleiterspannung von 3,3 kV bei 1 MVA Leistung zu erzeugen und dort eine Reihe von Netzphänomenen nachzubilden.
www.flexpowergridlab.com

Es können Energieverbraucher und Energieerzeuger gleichermaßen getestet werden. Die Ausgangsfrequenz kann zwischen DC bis 75 Hz eingestellt werden.

Die Betriebsart „Dynamic“ erlaubt die Erzeugung eines Stromnetzes mit typischen zeitlich veränderlichen Phänomenen, bei denen sich Frequenz, Phasenlage und Amplitude gleichzeitig ändern können. Dadurch lassen sich transiente Ereignisse reproduzierbar nachbilden, wie sie in einem realen Stromnetz vorkommen. So lässt sich die Reaktion des Prüflings analysieren und gezielt optimieren.

Im Betriebsmodus „Harmonic“ wird eine feste Betriebsspannung vorgegeben und diese durch einzelne oder ein Gemisch von harmonischen Komponenten gezielt gestört. So können je nach Grundwelle bis zur zwanzigsten Harmonischen von 50Hz die einzelnen Anteile geregelt und darüber hinaus nur gestellt werden. Auch hier ist eine direkte Analyse der Reaktion des Prüflings möglich.

Das Prinzip:

  • Die Basis bildet ein 6 MVA Simovert 3-Level Mittelspannungsumrichter mit zwei B6-Brücken der Firma Siemens.
    • Alle Glasfaserleitungen zu den Gatetreibern wurden entfernt und durch zwei DSP-Systeme von der Firma AixControl gespeist.

    • Eine B6-Brücke ist über einen 1,7 MVA Dreiphasentransformator mit dem 10 kVA Stromnetz verbunden und dient als bidirektionales AFE (Active Front-End).

  • Ein einzelner Halbbrückenzweig wird als Brake-Chopper zur Symmetrierung und Begrenzung der Zwischenkreisspannung verwendet.
  • Die zweite B6-Brücke stellt den Ausgangsumrichter zur Erzeugung des künstlichen Stromnetzes dar.
  • Ein Ausgangsfilter entfernt die Rückstände der Schaltfrequenz im Ausgangssignal.
  • Über einen Prüfplatzrechner erfolgt die Bedienung des gesamten Systems.

Unsere Leistungen:

  • Mitwirkung an der Konzepterstellung
  • Implementation Multilevel-Gateansteuerung auf einem CPLD
  • Softwareentwicklung des Rahmenprogramms für zwei DSP-Systeme
  • Test auf einem kleinen Modellsystem
  • Inbetriebnahme der Anlage
  • Optimierung der Anlage

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