Untersuchungen unter Laborbedingungen

Versuchsaufbau im Megawattlabor zur Analyse des Parallelverhaltens von mehreren Wechselrichtern.

Prüfung von Anlagen im Feld

LVRT-Prüfcontainer zur akkreditierten Vermessung des elektrischen Verhalten von Erzeugungsanlagen bei Netzfehlern.

Leistungsstarker Netzanschluss

Versuchstransformator (110 kV/20 kV/40 MVA) für den Hochspannungsanschluss des Multi-Megawattlabors.

Hochgenaue Messtechnik und detaillierte Analyse

Analyse des dynamischen, elektrischen Verhaltens von Umrichtersystemen am Netz.

Prüfung unter Realbedingungen

Outdoor-Tests an an einem BHKW-Prüfling zur Überprüfung des Verhaltens gemäß Netzanschlussrichtlinien.

Leistungselektronik für Stromnetze

Zum Thema Leistungselektronik für Stromnetze bieten wir folgende FuE-Leistungen:

Analyse von Netz­rück­wirkungen, Ober­schwingungs­emissionen, Resonanzen und elektrischen Instabilitäten

Entwicklung und Er­probung von Konzepten zur netz­bildenden und netz­erhaltenden Spannungs­regelung mit Umrichtern

Reglerentwicklung für stabiles und netz­dienliches Verhaltens von Umrichtern, z.B. bei Netz­fehlern (LVRT /OVRT)

Vermessung, Analyse und Optimierung des park­internen, elektrischen Betriebs von PV- und Wind-Parks

Modellierung des dynamischen elek­t­rischen Verhaltens von Erzeugungs­einheiten und Batterie­speichern

Dynamische Netz­simulationen zur Unter­suchung der transienten Stabilität in Microgrids und Verbund­netzen

Erzeuger, Speicher und Lasten werden zunehmend über Umrichter ans Netz angeschlossen. Leistungselektronische Geräte werden damit zur Schlüsselkomponente in zukünftigen Stromnetzen. Die Transformation des Energiesystems ist infolgedessen durch den Wandel von einem elektromechanischen zu einem leistungselektronik-basierten Elektroenergiesystem gekennzeichnet.

Im heutigen Stromversorgungsystem übernehmen Umrichter bereits mehr als das reine Einspeisen oder die gesteuerte Abnahme von Leistung ins bzw. aus dem Stromnetz. Moderne Wechselrichter in Photovoltaik-, Windenergie- oder Speicheranlagen können wichtige Systemdienstleistungen bereitstellen. Dazu gehört z.B. die Bereitstellung von Blindleistung zur lokalen Spannungsregelung oder der Beitrag zur Frequenzhaltung durch Drosselung oder Erhöhung der eingespeisten Wirkleistung. Des Weiteren beteiligen sich umrichterbasierte Erzeugungsanlagen durch aktive Fehlerstromeinspeisung an der dynamischen Netzstützung im Fehlerfall wie beispielsweise durch die sogenannte »Fault Ride Through« - Fähigkeit.

Mit dem Fortschreiten der Energiewende werden zunehmend konventionelle Kraftwerke aus dem Netz gedrängt. Das Fraunhofer ISE arbeitet an regelungstechnischen Verfahren, um das Stromnetz auch bei geringer oder völlig fehlender Einspeisung aus konventionellen Kraftwerken stabil zu halten. Die betrifft z.B. die Spannungs- und Frequenzbildung, sowie die Bereitstellung von Momentanreserve oder Regelenergie aus Batteriespeichern. Am Beispiel sogenannter Microgrids werden neue Verfahren in der Realität erprobt.

Für die Beurteilung von Wechselwirkungen zwischen leistungselektronischen Geräten und dem Stromnetz entwickelt das Fraunhofer ISE neue Analysemethoden, die eine gezielte Bedämpfung von auftretenden Resonanz- und Oberschwingungseffekten ermöglichen. Durch die zeitliche und räumliche Veränderung der Energieflüsse im Netz ergeben sich neue Herausforderungen, die neue Modellierungsstrategien und entsprechende dynamische Netzsimulationsmethoden erfordern. Das Fraunhofer ISE untersucht dabei, wie der Beitrag von erneuerbaren Kraftwerken zur Stromnetzstabilität optimiert werden kann, indem die Flexibilität leistungselektronischer Komponenten bestmöglich ausgenutzt wird.

Das Fraunhofer ISE leistet mit diesen Aktivitäten einen wichtigen Beitrag zur Klärung der Frage, wie regenerativ erzeugter Strom optimal ins Stromnetz eingespeist und wie die Netzstabilität dabei gewährleistet und sogar verbessert werden kann.