Hallo, dieser Beitrag dient dem Zweck, mehr Infos über Rapid Control Prototyping (RCP) einzuholen, da ich damit gerne in einem Universitätsprojekt arbeiten würde und deshalb meinen Betreuer überzeugen möchte, diesen Weg einzuschlagen. Vorweg, das Produkt hat keinen kommerziellen Hintergrund sondern ist akademischer Natur. Dieser Post ist deshalb eher generell gehalten und hat noch keine konkrete Schaltung, Code oder sonst etwas. In anderen Worten, ich bin noch in der Findungsphase. Zu meiner Projektbeschreibung: Ich habe einen großen Energiespeicher (Batterie) und möchte eine Frequenzregelung im Netz realisieren. Wenn die Frequenz sinkt, soll Energie aus der Batterie ins Netz eingespeist werden. Wenn die Frequenz steigt, soll Energie aus dem Netz in der Batterie gespeichert werden. Somit soll versucht werden, die Frequenz im Netz größtenteils stabil zu halten. Die Modellbildung, Simulation, Regelung etc. wird mit MATLAB/Simulink realisiert und soll im Labor messtechnisch verifiziert werden. Jetzt stellt sich die Frage, was günstiger/geeigneter/problemloser für das Projekt ist: Option 1: Ich suche nach einem fertigen Wechselrichter (SMA, Danfoss, Kaco new energy etc.) und muss "irgendwie" die Kommunikation zwischen Matlab und dem Wechselrichter herstellen. Das hat den Vorteil, dass ich mir um den Wechselrichter selbst keine Sorgen machen muss und ihn als funktionsfähig/gegeben betrachten kann. Allerdings stelle ich mir die Schnittstelle zwischen Matlab und Wechselrichter kompliziert vor, da es ein kommerzielles Produkt ist und ich mich quasi an die Vorgaben des Herstellers halten muss (möglicherweise muss ich MATLAB/Simulink Ergebnisse erstmal in eine andere Sprache wie C# oder Java umwandeln, damit der Wechselrichter die Kommandos versteht). Ferner betrachte ich das als eine recht kostspielige Lösung, da in dem Wechselrichter viel Know-How und "Schnick-Schnack" steckt und der Verkäufer ferner auch noch an dem Produkt verdienen möchte. Option 2: Den Wechselrichter werde ich selbst bauen (unter Aufsicht/Betreuung von unserem Leistungselektronikexperten), um keine Sicherheitsvorgaben o.ä. zu verletzen. Ich habe bereits einige Erfahrungen mit dem Design und der Inbetriebnahme von DC/DC Wandlern (3-8kW) sammeln können und würde persönlich mein Wissen gerne auf den Bereich Wechselrichter ausweiten. Mit dem Design eines eigenen Wechselrichters habe ich einen "direkten" Zugriff zum Ansteuersignal der IGBTs und bin quasi "selbst der Mann". Ich kann also das ganze Design nach meinen Wünschen/Vorgaben/Anforderungen ausrichten. Allerdings stehe ich auch hier vor der Herausforderung, MATLAB mit dem Wechselrichter kommunizieren zu lassen. Und genau hier kommt das RCP System ins Spiel. Ich habe schon auf der Homepage von Mathworks geschaut und versucht mich damit zurecht zu finden. Meine Frage ist jetzt, ob ihr noch weitere Optionen kennt. Da ich frischer Absolvent bin, ist mein Wissen bezüglich der Möglichkeiten eher begrenzt, weshalb ich über andere/weitere Meinungen sehr dankbar bin. Ferner würde ich gerne wissen, ob jemand von euch schon Erfahrungen mit RCP von Mathworks hat. Vor allem das Zusammenspiel Simulink - Zielhardware würde mich interessieren und ob es wirklich so einfach/reibungslos ist, wie Mathworks behauptet (Na klar behaupten die das, die wollen das Produkt schließlich verkaufen :D ) Ich kenne mich mit Matlab/Simulink gut aus, da ich im Studium viel damit gearbeitet habe. uC und C Programmierung hingegen sind nicht meine Stärken. Mathworks Meinung nach ist genau das der springende Punkt bei RCP, dass man nämlich nicht erst Wochen/Monate uC Programmieren muss, "nur" um eine Regelung zu verifizieren. Mich würden Erfahrungsberichte und Meinungen von euch sehr interessieren. Ich weiß, dass es für euch sehr schwer einzuschätzen ist, allerdings würde mich auch interessieren, wie viel Zeit man für solch einen Wechselrichter im Eigenbau investieren sollte. Rein für das Design, Auswahl der Komponenten, Layout, Bau und Inbetriebnahme habe ich max. 5 Monate angesetzt. Ich denke, dass das innerhalb dieser Zeitspanne machbar sein sollte. Vielen Dank. MfG Klaus
Was du suchst ist die Virtuelle Synchronmaschine, kurz VisMa. Guck mal hier: www.iehw.de Ingo
Ob es sinnvoll ist, den Wechselrichter selber zu bauen, hängt auch sehr stark davon ab, was der können soll: - Wie hoch ist die Batteriespannung? - Ist eine galvanische Verbindung Batterie - Netz erlaubt bzw. erwünscht? - Wie hoch muss der Wirkungsgrad sein? - Ist das ein 3-phasiges Netz oder einphasig? Wenn die Batteriespannung immer höher als der Scheitelwert der Netzspannung ist und keine galvanische Trennung gefordert ist, ist es relativ einfach. Dann wird die Batterie direkt mit dem Zwischenkreis des Wechselrichters verbunden. So etwas sollte sich innerhalb von 5 Monaten bauen lassen. Wenn die Batteriespannung kleiner ist, brauchst du zusätzlich noch einen bidirektionalen DC/DC-Wandler, der die Zwischenkreisspannung auf die Batteriespannung umwandelt. Wenn dieser DC/DC-Wandler dann auch noch eine galvanische Trennung haben soll, wird es sehr aufwendig. Speziell wenn Batterien mit Spannungen < 60V eingesetzt werden sollen, würde ich das nur mit Potentialtrennung machen. Das ist dann aber schon etwas für Fortgeschrittene; ich denke nicht, dass das in 5 Monaten geht, wenn man auf diesem Gebiet keine bzw. wenig Erfahrung hat. Allerdings ist das mit fertigen Solar-Wechselrichtern auch nicht so einfach, weil die nicht für bidirektionalen Betrieb ausgelegt sind. Das muss schon genau geprüft werden, ob man mit so einem Gerät auch Leistung aus dem Netz entnehmen kann.
Hi, danke schon mal für eure Antworten. Die virtuelle Synchronmaschine schaue ich mir bei Gelegenheit näher an. Ein erster Blick auf die von dir verlinkte Website hat schon mal Neugierde geweckt. Johannes E. schrieb: > - Wie hoch ist die Batteriespannung? Batteriespannung wird definitiv über Scheitelspannung des Netzes (325V) liegen. Soll heißen >350V > - Ist eine galvanische Verbindung Batterie - Netz erlaubt bzw. > erwünscht? Ich hatte es erstmal so angedacht, also ohne galvanische Trennung. Ich weiß von SMA Solar Technology AG Wechselrichtern, dass transformatorlose Wechselrichter (PV Feld, Hochsetzsteller, Inverter) direkt mit dem Netz verbunden werden. > - Wie hoch muss der Wirkungsgrad sein? Keine Vorgabe. Natürlich soll das Ding keine 15% haben :D Der Wechselrichter ist aber "nur" als Mittel zum Zweck gedacht; eine Optimierung hinsichtlich Wirkungsgrad würde den Zeitrahmen sicherlich sprengen. > - Ist das ein 3-phasiges Netz oder einphasig? Einphasig, ich dachte an einen simplen 2-Level Wechselrichter; also an eine simple H-Brücke > Wenn die Batteriespannung immer höher als der Scheitelwert der > Netzspannung ist und keine galvanische Trennung gefordert ist, ist es > relativ einfach. Dann wird die Batterie direkt mit dem Zwischenkreis des > Wechselrichters verbunden. So etwas sollte sich innerhalb von 5 Monaten > bauen lassen. So hatte ich es angedacht. > > Wenn die Batteriespannung kleiner ist, brauchst du zusätzlich noch einen > bidirektionalen DC/DC-Wandler, der die Zwischenkreisspannung auf die > Batteriespannung umwandelt. Das würde die Sache verkomplizieren. > Wenn dieser DC/DC-Wandler dann auch noch eine galvanische Trennung haben > soll, wird es sehr aufwendig. Speziell wenn Batterien mit Spannungen < > 60V eingesetzt werden sollen, würde ich das nur mit Potentialtrennung > machen. S.o. > Das ist dann aber schon etwas für Fortgeschrittene; ich denke nicht, > dass das in 5 Monaten geht, wenn man auf diesem Gebiet keine bzw. wenig > Erfahrung hat. Okay, diese Einschätzung werde ich zu Herzen nehmen. > > Allerdings ist das mit fertigen Solar-Wechselrichtern auch nicht so > einfach, weil die nicht für bidirektionalen Betrieb ausgelegt sind. Das > muss schon genau geprüft werden, ob man mit so einem Gerät auch Leistung > aus dem Netz entnehmen kann. Das stimmt. Da müsste man mal den Kontakt zu den Firmen aufnehmen. Ich danke euch sehr. Für weitere Meinungen/Erfahrungen hinsichtlich RCP wäre ich weiterhin sehr dankbar. Gruß
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