Netzsimulatoren

Die Prüfung von Geräten, die an das Stromnetz angeschlossen sind, ist mit einigen Herausforderungen und Sicherheitsbedenken verbunden. Dieser Blogbeitrag zeigt auf, wie diese Tests sicher und effizient durchgeführt werden können.

Netzsimulatoren bieten eine Lösung für die 3 wichtigsten Testszenarien:

1. Prüfung von Geräten auf Leistung und Konformität, die über das Stromnetz versorgt werden
2. Prüfung von Geräten auf Leistung und Konformität, die Energie in das Netz einspeisen
3. Prüfung von Geräten, die sowohl 1. als auch 2. erfüllen.

Dieser Blog beleuchtet die oben aufgeführten Anwendungsfälle anhand eines Beispiels und schliesst mit einem kurzen Produktvorschlag und einer Diskussion der Funktionen eines Netzsimulators.

Alles, was mit dem Stromnetz verbunden ist und von diesem abgenommen wird, muss getestet werden, damit es unter allen Netzbedingungen wie Spannungsspitzen, Spannungsabfällen, kurzen oder langen Unterbrechungen, Unter- und Überspannungen und Frequenzabweichungen ordnungsgemäss funktioniert. Darüber hinaus muss ein "universelles" Netzteil, das sowohl für 110VAC/60Hz als auch für 240VAC/50Hz ausgelegt ist, für den gesamten spezifizierten Versorgungsbereich und die oben genannten Netzfehlerbedingungen geprüft werden.

 

Szenario 2: Geräte, die Energie in das Netz einspeisen

Bei Anwendungen wie Wechselrichtern für erneuerbare Energien, Vehicle-to-Grid (V2G)-Einrichtungen, Energiespeichersystemen oder unterbrechungsfreien Stromversorgungssystemen (USV) muss die erzeugte Wechselspannung auf Funktionalität, Sicherheit (z. B. Inselbildungsschutz) und Einhaltung der Normen geprüft werden.

Ein wesentlicher Teil dieser Prüfung wird durch einen Netzsimulator abgedeckt, der ein isoliertes bidirektionales Netz mit vollständiger Sichtbarkeit aller Parameter wie Leistungsfaktor, Frequenz, Spannungen, Oberschwingungen und vielem mehr bietet.

Ein Test-Setup für einen Wechselrichter könnte wie folgt aussehen:

Das Verhalten des Wechselrichters (Prüflings) kann unter beliebigen Netzbedingungen und simulierten Netzausfallarten getestet werden.

Ein vollständiger bidirektionaler Wechselrichter- und Batteriesteuerungsgerätetestaufbau könnte wie folgt aussehen:

 

Das Gerät

Eine kürzlich auf den Markt gebrachte Lösung für Netzsimulatoren ist die IT7900P-Familie von ITECH, die zu einem sehr attraktiven Preis eine Fülle von Funktionen bietet.

Einzelne Geräte sind 19" / 3U und decken 5kVA bis 15kVA ab. Eine höhere Leistung von bis zu 960kVA kann durch die Parallelschaltung von 15kVA-Einheiten erreicht werden. Higher Power Solutions können betriebsbereit, vorinstalliert und in Racks getestet geliefert werden.

• Regenerativer Netzsimulator & volle 4-Quadranten AC&DC Stromquelle

• Frequenz: 16-2400Hz*4

• Leistungsverstärkerfunktion für PHiL-Anwendungen

• Anti-Inseling-Testmodus, Unterstützung für programmierbare R-, L-, C- und Wirk-/Blindleistungseinstellungen*7

• Vier Ausgangsmodi: AC/DC/AC+DC/DC+AC

• Mehrkanalige Funktion, ein einziges Gerät kann 1-3 Prüflinge gleichzeitig prüfen*5

• Programmierbare Ausgangsimpedanz, Simulation der realen Impedanz Harmonische/Interharmonische Synthese

• Frequenz- und Phasenverriegelungsfunktion für 6- und 12-phasige Ausgangskonfigurationen

• Konformitätstests einschliesslich LVRT/Phasensprung/Frequenzvariation/Harmonische Injektion

• Regulatorische Tests umfassen IEC61000-4-11/4-13/4-14/4-28

• Bietet umfangreiche Trigger-Konfiguration, synchrone Erfassung der Spannungswellenform, Datenerfassung und Simulationsfunktionen

• Optionale Software unterstützt die Prüfung von zivilen Avionik-/Elektroschiffen gemäss den multinationalen Sicherheitsvorschriften*3.

• Regenerative volle 4-Quadranten AC&DC Last

• Frequenz: 16-500Hz

• Der AC-Modus unterstützt mehrere Betriebsarten CC/CP/CR/CS/CC+CR/CE, und der CE-Modus kann eine Vielzahl von Schaltungstopologien simulieren, wie z. B. einphasige Gleichrichter RLC und Shunt RLC.

• Der DC-Modus unterstützt 9 Betriebsarten, einschliesslich CC/CR/CP/CV

• Der AC-Modus unterstützt sowohl gleichgerichtete als auch nicht gleichgerichtete Modi. Einstellbarer Scheitelfaktor: 1,414 ~ 5,0

• Bereich der Phasenverschiebungsfunktion: -180º~180º*6

• Die Funktion Leistungsfaktor 1 ermöglicht es, dass die Stromwellenform mit der Spannungswellenform variiert und der Leistungsfaktor so nah wie möglich an 1 liegt.

• Unterstützt die Steuerung des Entladungswinkels, 0-359° einstellbar

*1 Bei 1U/2U-Modellen können maximal 16 Geräte parallel geschaltet werden, bei 3U-Modellen können maximal 64 Geräte parallel geschaltet werden.

*2 Spannungs-/Stromoberschwingungsanalyse, Simulation von Spannungsoberschwingungen im Quellenmodus, Simulation von Stromoberschwingungen im Lastmodus, Grundwelle≤60Hz

*4 Im Netzsimulator- und Inselsimulationsmodus, 16~150Hz

*5 Nicht verfügbar für einphasige Modelle

*6 Nach dem Einschalten der Gleichrichtungsfunktion wird der Einstellbereich der Phasenverschiebung durch den Scheitelfaktor eingeschränkt.

*7 Nicht verfügbar für Mehrkanalbetrieb

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