Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und
Energiesystemtechnik
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Energiesystemtechnik

WTsim

Echtzeitfähige Simulation von Windturbinen

für die Entwicklung, Prüfung und Optimierung von Windturbinen-Controllern und -Steuerungen.

Der Einsatz von simulierten Windturbinen bei der Entwicklung, dem Prüfen und Optimieren von Steuerungen und Controllern von Windenergieanlagen reduziert die Risiken einer fehlerhaften Steuerung auf dem Feld und senkt deutlich Zeit und Kosten bis zur erfolgreichen Inbetriebnahme – besonders von Off-Shore Windenergieanlagen.

Die Windturbine in Ihrer Entwicklungsumgebung

Bei der Entwicklung von Steuerungen für Windturbinen entscheidet ein frühes und wiederholtes Testen der Steuerung über die Geschwindigkeit und Qualität der Entwicklung.

Mit WTsim steht eine performante und anpassbare Simulation auf Basis von Matlab/Simulink® zur Verfügung, die jedem Entwickler viel Zeit und Aufwand bei dem Aufbau der Steuerung für den Windturbinen-Controller spart.

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WTsim/HIL

WTsim/HIL – die Windturbinen Hardware-in-the-Loop Platform

Die Virtuelle Windkraftanlage für die Echtzeit-Controller-Prüfung (WTsim/HIL) ist eine Hardware-in-the-Loop (HIL) Simulationsplattform für die Prüfung von Windenergieanlagen-Steuerungen. Sie ermöglicht die umfassende, automatische Prüfung der kompletten Steuerung: Controller-Software und Hardware, einschließlich dynamischer Steuerung sowie der Überwachungssteuerung.

Im WTsim/HIL-Ansatz wird die Dynamik einer Windturbine aus der Sicht einer Turbinensteuerung Echtzeit auf einer Standard-Industrieumgebung emuliert. Dabei reagiert die simulierte Windturbine auf alle Eingangssignale der Steuerung wie eine reale Turbine.

Automatisches Testen

Ein Batch-Modus bietet die vollautomatische Verarbeitung verschiedener Lastfällen, wie z.B. unterschiedliche Windfelder, Extremereignisse und Netzfehler. Auf diese Weise können industrielle Windturbinenregler systematisch unter reproduzierbaren Umweltbedingungen getestet werden, Fehler frühzeitig erkannt und einer Zertifizierung vorbereitet werden.

Systemübersicht

Die Testplattform WTsim/HIL besteht aus zwei Komponenten. Über einen Host-Computer erfolgt die Konfiguration und Steuerung der Plattform und werden die Ergebnisse der Simulation anzeigt. Über einen Industrie-PC läuft die Echtzeitsimulation der Windturbine, die die Zeitreihen und Messwerte der Ausgänge der simulierten Windkraftanlage detailliert zurückliefert.

Der originäre Turbinenregler, der das dynamische Kontrollsystem ausführt (üblicherweise eine speicherprogrammierbare Steuerung [SPS] ) wird über die Original-Schnittstellen (in der Regel eine Kombination aus einem Feldbus und analogen und digitalen Ein- und Ausgang) direkt an die simulierte Windturbine angeschlossen.

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