Netz- und kraftwerkbetriebsorientierte Steuer- und Regelungsstrukturen für virtuelle Synchronmaschinen (VISMA) zur Stabilisierung von Microgrids

Die Transformation des elektrischen Energiesystems stellt neue Anforderungen an die Netzstabilität, da konventionelle Großkraftwerke zunehmend durch stromrichtergekoppelte erneuerbare Erzeugungsanlagen ersetzt werden. Diese Arbeit untersucht den Einsatz der virtuellen Synchronmaschine (VISMA) als Schlüsseltechnologie zur Bereitstellung netzstabilisierender Systemdienstleistungen in dezentralen Stromnetzen.

Im Mittelpunkt steht die Entwicklung eines modularen, universell einsetzbaren Steuer- und Regelungskonzepts für den stabilen Betrieb von Microgrids. Behandelt werden sowohl der Netzparallel- und Inselnetzbetrieb als auch der unterbrechungsfreie Wechsel zwischen beiden Betriebsarten. Darüber hinaus werden Verfahren zur Synchronisierung von Inselnetzen, zum Schwarzstart sowie zur Analyse und Beherrschung von Netzstabilitätsphänomenen wie Wirk- und Blindleistungspendelungen entwickelt.

Die vorgeschlagenen Regelungsstrukturen zeichnen sich durch einen dezentralen, kommunikationsarmen Aufbau aus und gewährleisten auch bei Kommunikationsausfällen einen sicheren Netzbetrieb. Die Konzepte werden nicht nur simulationsgestützt untersucht, sondern in einem realitätsnahen, vollständig stromrichterbasierten Niederspannungsnetz mit mehreren VISMA-Systemen experimentell validiert. Die Ergebnisse belegen, dass das entwickelte Regelsystem einen stabilen und flexiblen Betrieb von Microgrids ermöglicht und einen wichtigen Beitrag zur Integration erneuerbarer Energien in zukünftige elektrische Energiesysteme leistet.