Entwicklung einer Hardware-in-the-Loop Simulation für ein windthermisches Energiesystem

Abstract

Um die nachhaltige Bereitstellung von Wärme, durch Wandlung von Windenergie zu erforschen, errichtet das Deutsche Luft- und Raumfahrtzentrum (DLR) eine Aerothermische Pilotanlage (ATPA). Diese besteht unter Anderem aus einer Windenergieanlage (WEA) und einem hydrodynamischen Retarder. In Rahmen dieser Projektarbeit wurde ein Regelkonzept für den Betrieb der ATPA entwickelt und in Simulationen getestet. Das Ergebnis ist eine Reglerarchitektur bestehend aus einem Maximum Power Point Tracking (MPPT) Algorithmus und einer kaskadierten PID Regelung mit quasi LPV Komponenten. In den Simulationen erweist sich diese Methode, unter den getroffenen Annahmen über das System, als geeignet, um eine robuste Regelung zu realisieren. Des Weiteren wurde die Softwareseite eines Hardware-in-the-Loop (HIL) Teststands entworfen, um die ATPA inklusive des hier entwickelten Regelungskonzepts vor Inbetriebnahme realitätsnah zu untersuchen. Es zeigt sich, dass die Abbildung im linearen Kennfeldbereich des Retarders gute Ergebnisse erzielt, für den stark nicht linearen Bereich jedoch ergänzende Arbeiten nötig sind.