MMC Test Bench

  Urheberrecht: Martin Braun

Die Integration von Punkt-zu-Punkt- und Multi-Terminal-HGÜ-Systemen in die bestehende AC-Netzstruktur stellen Übertragungsnetzbetreiber, Netzplaner und Hersteller vor neue Herausforderungen. Dazu zählen unter anderem die geringe Erfahrung mit dem Betrieb und der Regelung von HGÜ-Systemen und integrierten AC/DC-Systemen sowie deren Interaktion mit umliegenden AC-Systemen, wie beispielsweise kontinentalen Übertragungsnetzen oder Offshore-Windkraftparks.

Der laborskalierte (Multi-Terminal-)HGÜ-Demonstrator – die MMC Test Bench – ist auf die Analyse dieser Herausforderungen ausgelegt. Dabei handelt es sich um ein einzigartiges Labor für die Untersuchung und Demonstration der Regelbarkeit von modularen Multilevel Umrichtern (MMCs) in integrierten AC/DC-Systemen. Im Zentrum des Prüfstands stehen acht im laborskalierte MMCs, die als Halb- und Vollbrücken- oder „Mixed-Cell“-Umrichter konfiguriert werden können. Die Parameter der MMCs sind wie folgt:

• Bemessungsgleichspannung: 400 V
• Nennleistung pro MMC: 6 kW
• Zellen pro Arm: 10
• CPU-basierte Regelungseinheit für übergeordnete Regelungen (z.B. Netzsteuerungen)
• FPGA-basierte Regelungseinheit für umrichternahe Regelungen (z.B. Submodul-Management)

Die DC-Netze können durch kaskadierte Pi-Segmente frei konfiguriert werden – sowohl als symmetrischer und asymmetrischer Monopol als auch als Bipol. Um die Wechselwirkungen zwischen DC- und AC-Netzen, wie Offshore-Windkraftanlagen und AC-Übertragungssystemen zu untersuchen, werden die MMCs in eine Echtzeitsimulation eingebettet, indem sie lineare 4Q-Leistungsverstärker in einem Power-Hardware-in-the-Loop (PHiL)-Aufbau verwenden. Die Parameter der einzelnen Verstärker sind wie folgt:

  Urheberrecht: IAEW

• Nennleistung: 21 kVA (7 kVA pro Phase)
• Wechselspannungbetriebsbereich: 0-800 V
• Gleichspannungsbetriebsbereich: 0-1120 V
• Bandbreite (full scale): DC - 5 kHz
• Bandbreite (Kleinsignal bei -3 dB): 50 kHz

Die im System verwendeten Echtzeitsimulatoren sind:

• Netzsimulator (OP5707) für die Netz- und MMC-Simulationen mit HYPERSIM (EMT)
• Zentrale DC-Netzregelung/Steuerung (OP4510), die mit jedem Labor-MMC und dem Netzsimulator über Glasfaser (SFP) verbunden ist.