Flexible Elektrische Netze (FEN) - Systematischer und applikationsweiter Vergleich leistungs-elektronischer Wandler und Komponenten für DC-Netze (ScaLE)

Abstract

Um die Entwicklung leistungselektronischer Wandler und Komponenten für zukünftige Gleichstromnetze zielgerichtet und anwendungsübergreifend voranzutreiben, wurde im Rahmen des Projekts ein Multi-Application-Multi-Objective-Optimization-(MAMOO)- Algorithmus erforscht und entwickelt. Durch die Festlegung optimaler Spezifikationen und die Anpassung der Stromverteilungstopologien kann die Leistung der Komponenten im Hinblick auf eine optimierte Systemfunktionalität weiter verbessert werden. Ziel der Forschung ist die Analyse der Parameter eines Systems mit Komponenten mit optimalen Spezifikationen, wie sie das MAMOO-Tool bereitstellt. Leistungsparameter wie Wirkungsgrad, Eingangs- und Ausgangsleistungsbereich, Stromstärke und Spannung werden für primäre Wohn- und Industrieanwendungen berücksichtigt. Das resultierende Design-Tool nutzt die vom MAMOO-Algorithmus bereitgestellten Ausgangsparameter, um die MATLAB/Simulink-Modelle der Komponenten zu definieren. Diese Modelle bilden zusammen mit Standardmodellen für Stromverteilungskomponenten (Stromversorgungen, Transformatoren, Batterien, Schutzgeräte) eine Modellbibliothek, die zur Erstellung und Untersuchung von Systemmodellen für die gängigsten Gleichstrom- oder Hybrid-Stromverteilungstopologien verwendet wird. Die Systemfunktionalität wird anhand vordefinierter Szenarien simuliert, um die Grenzen der Systemleistung, das statische und dynamische Verhalten sowie die erforderlichen Schutzstrategien für definierte Anwendungsfälle zu untersuchen. Die Systemsimulation profitiert vom im Projekt entwickelten MAMOO-Algorithmus sowie von den Komponentenspezifikationen (Transformator, Schutzfunktionen usw.), die sich aus der Pareto-Optimierung ergeben. Dadurch wird die Pareto-Optimierung einzelner Umrichter erweitert und auf Stromverteilungssysteme angewendet. In einem weiteren Iterationsschritt kann die Systemsimulation Fälle aufdecken, in denen durch Feinabstimmung der vom MAMOO-Tool bereitgestellten Komponentenparameter eine optimale Systemleistung erreicht wird.