Netzstabilisierung durch die „Virtuelle Synchronmaschine“ (VISMA) mit überlagerter Frequenz- und Spannungsregelung

Abstract:
Das klassische Energieversorgungssystem basiert überwiegend auf den stabilisierenden Eigenschaften von Synchrongeneratoren, daher kann eine alternative Vorgehensweise darin bestehen, dezentrale Erzeugungsanlagen so zu konstruieren, dass sie über die systemstabilitätsrelevanten Merkmale der Synchronmaschine verfügen. Nach diesem Konzept wurde am Institut für Elektrische Energietechnik der TU Clausthal die Virtuelle Synchronmaschine (VISMA) entwickelt [1]. Die VISMA basiert auf einem dreiphasigen Wechselrichter, der durch Erweiterung um einen Energiespeicher im Zwischenkreis und unter Verwendung eines speziellen Regelalgorithmus eine dezentrale Erzeugungsanlage in die Lage versetzt, dass sie sich ähnlich wie eine reale Synchronmaschine verhält und somit die systemstabilitätsrelevanten Dienstleistungen selbständig und aktiv bereitstellen kann. Der Fokus der hier gezeigten Untersuchungen liegt auf dem Verbund von parallel betriebenen VISMA-Systemen, die mit Hilfe einer überlagerten Kraftwerksregelung in Form von Frequenz- und Spannungsstatik sowohl ein Inselnetz stabilisieren können als auch im Verbundnetz, neben dem Beitrag zur Momentanreserve, zusätzlich das Netz durch die Bereitstellung von Primärregeleistung stützen können. Es werden zu diesen Themenkomplexen Ergebnisse aus experimentellen und theoretischen Untersuchungen dargestellt. Zudem wird ein neuer Ansatz zur Realisierung der unterlagerten Stromregelungen bei VISMA-Systemen präsentiert. Dieser bietet gegenüber dem bisherigen Konzept den Vorteil, dass mit ihm klassische pulsweitenmodulierte Wechselrichtersysteme verwendet werden können.