SWIPLab - Smart Windpark Laboratory
Mit der Forschungsinfrastruktur wird ein Windpark im Labor-Kleinmaßstab mit einer variablen Netzanbindung nachgebildet und ergänzt damit die Forschungskompetenzen im Bereich der Windenergie. Das Labor ermöglicht die System-übergreifende Untersuchung, Erprobung und Optimierung von Anlagen-Einzelkomponenten sowie von Regelungs- und Managementkonzepten der Windenergieanlagen und des gesamten Windparks. Im Fokus stehen die Querkopplungen der Komponenten im mechatronischen Antriebsstrang und der Wechselwirkungen zwischen den Anlagen untereinander in variablen Netzstrukturen.
Allgemeine Ausstattung:
- 1.800 m² Laborfläche
- 2,6 MVA Netzanschlussleistung
- 10 t Krananlage
- Elektrische Werkstatt
- Leitstand
Hierzu sind 15 elektrisch gekoppelte Prüfstände von Windenergiekonvertern mit einer Nennleistung von je 20 kW aufgebaut, welche über eine modulare Netznachbildung elektrisch verschaltet und über einen Netzemulator an ein Netz beliebiger Eigenschaften angeschlossen werden können.
Bei den 15 nachgebildeten Anlagen sind verschiedene Anlagentopologien umgesetzt, darunter fünf Maschinenprüfstande mit Permanenterregtem Synchrongenerator (PMSM), fünf weitere Maschinenprüfstände mit Doppelt-Gespeistem Induktionsgenerator (DFIG) sowie fünf flexible Prüfstände mit Active-Front-End (AFE). An den Prüfständen sind Charakteristika des mechanischen Antriebsstrangs sowie das vollständige Generatorsystem leistungsskaliert realisiert.
Die Anlagen werden zentral über die Leitstelle angesteuert, in der auf leistungsfähigen Rechensystemen das Windparkmanagement und ein dreidimensionales Windströmungsmodell in Echtzeit berechnet werden. Mit den insgesamt 32 Echtzeitrechnern werden außerdem die Windrotormodelle sowie die Anlagenregelungen umgesetzt.
Zur Netzanbindung können verschiedene Windparklayouts, Netztopologien und -charakteristika mithilfe von modularen Pi-Elementen zur Nachbildung von Erdkabeln und Freileitungen beliebig verschaltet und frei konfiguriert werden. Weiterhin verfügt das SWiPLab über ein 1 MVA Stromrichtersystem als Netzemulator, das in Echtzeit Vorgänge im Verbundnetz mit einer Spannungsvorgabe bis zur 25. Oberschwingung unter Berücksichtigung der Spannungs- und Frequenzdynamik nachbildet.
Standort
Smart Windpark Laboratory
Prinz-Regent-Straße 74 c
44795 Bochum