Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung und Validierung von Hardware-in-the-Loop-Systemen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Center for Wind Power Drives durchgeführt. Das Ziel des Gesamtvorhabens ist der Nachweis, dass an Systemprüfständen durchgeführte Test- und Messkampagnen für Windenergieanlage (WEA) zu ebenso aussagekräftigen und validen Ergebnissen führen, wie im Feld durchgeführte Messungen. Dazu wird exemplarisch die Typprüfung von WEA zum Zwecke der Zertifizierung der elektrischen Eigenschaften betrachtet. In diesem Teilvorhaben werden Simulationsmodelle der verfügbaren Forschungswindenergieanlage derart erweitert, dass sie zur Simulation der für die Zertifizierung notwendigen Prüfläufe geeignet sind. Das Ziel ist es, mithilfe dieser Modelle eine Sensitivitätsanalyse durchzuführen, um systematisch die Anforderungen an die mechanische und elektrische Lasteinleitung abzuleiten. Zusammen mit den Ergebnissen anderer Teilvorhaben sollen daraus die Anforderungen an die Hard- und Software Komponenten von Systemprüfständen aufgestellt werden, um so eine Handlungsempfehlung für weitere Prüfstände in der Industrie geben zu können. Weiterhin ist es das Ziel erweiterte Konzepte für Hardware-in-the-Loop(HiL)-Verfahren zu entwickeln, die eine realitätsgetreue Abbildung des dynamischen Verhaltens der realen WEA an Systemprüfständen ermöglichen. Deren Leistungsfähigkeit soll in Simulationen mit detaillierten Modellen des CWD-Systemprüfstandes, sowie in Experimenten mit der Forschungswindenergieanlage und einer kommerziellen WEA analysiert werden. Darüber hinaus hat das CWD zum Ziel experimentell die mit einem induktiven Spannungsteiler, einem sogenannten FRT-Container, erzeugten Spannungseinbrüche mit denen, durch eine elektronische Netznachbildung erzeugten Einbrüchen, zu vergleichen und die Auswirkungen der unterschiedlichen Prüfeinrichtungen auf die Testergebnisse zu quantifizieren. Durch die Erreichung o.g. Ziele sollen die wissenschaftlichen Grundlagen für die Erweiterung technischer Richtlinien gelegt und Handlungsempfehlungen zur Durchführung von Typprüfungen auf Systemprüfständen bereitgestellt werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Messtechnische Untersuchungen und Validierungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von UL International GmbH durchgeführt. Die Hauptaufgabe von UL DEWI in diesem Verbundprojekt wird darin bestehen, während der geplanten Prüfstandsmessungen die elektrischen Eigenschaften der Prüflinge Forschungswindenergieanlage bzw. kommerzielle Anlage des Projektpartners Enercon) gemäß den Anforderungen der FGW TR3 (1) sowie der VDE-AR-N 4120 (kurz: TAB-HS) (3) auf den Systemprüfständen am CWD in Aachen und am Fraunhofer IWES in Bremerhaven zu bestimmen und zu bewerten, sowie die Ergebnisse mit Messergebnissen aus Feldtests zu vergleichen. Darüber hinaus wird UL DEWI seine langjährige Erfahrung aus Freifeldmessungen einbringen, um die von den Projektpartnern vorgeschlagenen Testsysteme bzw. Testprogramme sowie die Vergleichbarkeit mit den im Freifeld bzw. auf den Prüfständen gewonnenen Ergebnissen zu erörtern.
Das Projekt "Teilvorhaben: HiL-Verfahren und Modellvalidierung auf Basis der Typprüfung von Windenergieanlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme, Standort Bremerhaven durchgeführt. Um die Zertifizierung der elektrischen Eigenschaften von Windenergieanlagen zu erreichen, werden bisher Messdaten aus Feldversuchen herangezogen. Im Projekt 'CertBench' wollen die Verbundpartner nachweisen, dass typische Netzfehler wie Spannungseinbrüche und Spannungsüberhöhungen ebenso realistisch auf einem Systemprüfstand nachgebildet werden können. Im künstlichen Netz ist es möglich, bestimmte Netzfehler beliebig oft und 'auf Knopfdruck' herbeizuführen und damit die Zertifizierungsanforderungen zeitsparend und gut planbar zu überprüfen.
Um die Voraussetzungen für die Zertifizierung der elektrischen Eigenschaften auf dem Prüfstand zu schaffen, wird die Gondel einer 3 MW-Anlage des Projektpartners ENERCON realistischen Lasten und Wechselwirkungen zwischen Gondel und Rotor ausgesetzt. Diese werden mithilfe von Echtzeitmodellen und prüfstandsseitigen Regelalgorithmen für Hardware-in-the-Loop (HiL)-Betrieb nachgebildet. Der Abgleich der Testergebnisse mit Felddaten des Herstellers erlaubt eine Validierung der Testmethoden. Dabei gilt es zu beweisen, dass die netzseitigen Lasten durch das virtuelle 36.000 Volt-Mittelspannungsnetz im DyNaLab (Dynamic Nacelle Testing Laboratory) realistisch abgebildet werden können. Den Einfluss der Prüfeinrichtung auf Prüfling und Messgrößen wollen die Projektpartner quantifizieren.
Darüber hinaus soll ein 'virtueller Prüfstand' entwickelt werden, der es ermöglicht, die Entwicklung von HiL-Testverfahren unabhängig von der aktuellen Prüfstandsbelegung vorzunehmen. Bestandteil der Simulationsumgebung werden mehrere Steuerungseinheiten sein, die der Hauptsteuerung des Prüfstandes, der Antriebseinheit beziehungsweise der Steuerung zur Emulation der Prüfstands- und Prüflingsdynamik entsprechen. Bereits während der Projektlaufzeit bringen die Partnern Ergebnisse in die relevanten Gremien für Normen und Richtlinien ein.
