Spannungsregelung in der gleichstrombasierten Energieversorgung auf Kreuzfahrtschiffen

Kurzfassung

Der Einsatz von Gleichstromnetzen auf Schiffen verspricht eine Vereinfachung der Integration von regenerativen Erzeugungsanalgen und eine Verbesserung der Übertragungseffizienz durch Minimierung der Umwandlungsverluste. Da die Spannung der einzige Indikator über die Netzstabilität innerhalb eines Gleichstromnetzes ist, ergeben sich Herausforderungen hinsichtlich der Lastflussregelung und Netzstabilisierung. Die vorliegende Arbeit untersucht die Spannungsregelung in einem gleichspannungsbasierten Netz innerhalb der Feuerzone eines Kreuzfahrtschiffes mit zwei parallel geschalteten Spannungsquellen. Neben der Spannungsregelung soll eine Leistungsaufteilung zwischen den einspeisenden Gleichspannungswandlerne erreicht werden. Hierbei wird das Konzept des modellbasierten Regelungsentwurfs angewendet. Zunächst wird ein geeignetes Regelungssystem innerhalb der elektrischen Nachbildung einer Feuerzone simulativ getestet und anschließend unter Anwendung des Power Hardware-in-the-Loop Konzepts auf reale Laborhardware übertragen. Es zeigt sich, dass eine kennlinienbasierte Droop-Control für die Spannungsregelung und Leistungsaufteilung innerhalb eines gleichstrombasierten Netzes geeignet ist. Durch den Einsatz einer sekundären Regelungsebene kann das Netz auch unter variierenden Lastsituationen auf Referenzspannungsniveau betrieben werden.