Energiesystemingenieure und Beschaffungsteams von Versorgungsunternehmen scheitern selten, weil ihnen ein Übertragungsplan fehlt. Sie verlieren Zeit—und Budget—wenn ein neuer HGÜ‑Konverter oder eine netzgekoppelte erneuerbare Energieanlage vor der Inbetriebnahme nicht unter realistischen Fehlerbedingungen vollständig getestet werden kann. Eine statische Gleichstromquelle kann weder das dynamische Verhalten eines fehlerhaften Wechselstromnetzes nachbilden, noch die Blindleistung und Energie aufnehmen, die ein Konverter während einer Netzstörung zurückspeist. Diese Testlücke führt zu erheblichen technischen Risiken, verzögert möglicherweise die Inbetriebnahme des Projekts und erhöht die Kosten für die Behebung unerwarteter Wechselwirkungen nach der Inbetriebnahme.
Der Entwicklungsservice für high voltage high power supply von TPS Elektronik schließt diese Lücke. Durch die Entwicklung kundenspezifischer programmierbarer Gleichstromquellen und regenerativer Energiesysteme, die auf Übertragungsnetzebene betrieben werden können, ermöglicht TPS umfassende Tests von HGÜ‑Konvertern, Netzsimulationen und Power‑Hardware‑in‑the‑Loop‑ (PHIL‑) Validierungen. Dieser Service richtet sich an Energieversorger, Übertragungsnetzbetreiber und OEMs, die die Stabilität und Netzkompatibilität ihrer Ausrüstung nachweisen müssen, bevor sie an das öffentliche Netz angeschlossen wird.
Fordern Sie eine Beratung zur Hochspannungs‑Stromversorgung an →
1. Warum HGÜ‑ und Netzsimulation hochspannungs‑ und hochleistungsfähige Testquellen erfordern
Das Testen eines modularen Mehrpunkt‑Konverters (MMC) für eine HGÜ‑Verbindung erfordert eine Gleichstromquelle, die Hunderte von Kilovolt und mehrere Megawatt liefern kann und gleichzeitig in der Lage ist, den Leistungsfluss umzukehren, um die vom Wechselstromnetz während eines Fehlers zurückgespeiste Energie zu simulieren. Herkömmliche Transformator‑Gleichrichter‑Sätze sind unidirektional, sperrig und bieten eine begrenzte Dynamik. Eine programmierbare Hochspannungs‑Gleichstromquelle auf Basis moderner Leistungselektronik überwindet diese Einschränkungen, indem sie einen bidirektionalen Leistungsfluss, eine schnelle Spannungsregelung und die Fähigkeit bietet, komplexe Netzereignisse wie Low‑Voltage‑Ride‑Through (LVRT) und Phasensprünge nachzubilden. Die kundenspezifischen Hochleistungslösungen von TPS für solche anspruchsvollen Anwendungen basieren auf denselben technischen Prinzipien, die in unserer Übersicht zu den kundenspezifischen Stromversorgungsfähigkeiten beschrieben sind, und sind an die Spannungs- und Leistungsanforderungen von Versorgungsunternehmen angepasst.
2. Übersicht der TPS Hochspannungs‑Hochleistungslösung
Der Entwicklungsservice von TPS Elektronik liefert vollständige, schlüsselfertige Hochspannungs‑Testsysteme. Der Lieferumfang umfasst Design, Fertigung, Werksabnahmeprüfung, Vor‑Ort‑Installation und Inbetriebnahme. Die Systeme sind um modulare Stromumwandlungsblöcke aufgebaut, die zur Erzielung hoher Gleichspannungen in Reihe geschaltet und zur Leistungsskalierung parallelgeschaltet werden können, wodurch Konfigurationen von einigen zehn Kilowatt bis zu mehreren Megawatt bei Spannungen von bis zu Hunderten von Kilovolt ermöglicht werden.
2.1 Systemarchitektur und Spannungsskalierung
Die Kernbausteine sind hochfrequente, isolierte DC‑DC‑Konvertermodule mit IGBT- oder SiC‑basierten Schaltstufen. Diese Module werden in Reihe geschaltet, um die erforderliche DC‑Ausgangsspannung aufzubauen, wobei jedes Modul auf einem sicheren, beherrschbaren Spannungsniveau (typisch 1–2 kV) arbeitet. Dieser modulare Ansatz bietet inhärente Redundanz und vereinfacht die Wartung. Der Ausgang ist aktiv geregelt, wobei Spannungsrestwelligkeit und Stabilität für die anspruchsvollsten HGÜ‑Konverter- und Kabeltests geeignet sind. Das Systemdesign basiert auf der fundierten Expertise von TPS in der Leistungselektronik und im PCB‑Design, ähnlich den Prinzipien, die in unserem Leitfaden zum Buck‑Boost‑Konverter‑Design und zur Zuverlässigkeit dargelegt sind.
2.2 Regenerativer Betrieb für die Netzsimulation
Wenn das System als Netzsimulator fungiert, muss es sowohl Leistung liefern als auch aufnehmen können. Während eines LVRT‑Tests speist das zu prüfende Gerät (EUT)—wie ein HGÜ‑Konverter oder der Stromrichter einer Windkraftanlage—Energie in die Testversorgung zurück. Das TPS‑System nimmt diese Energie auf und speist sie mit einem Wirkungsgrad von über 95 % in das Wechselstromnetz der Anlage zurück, was die Betriebskosten und den Wärmemanagementaufwand im Vergleich zu einer Widerstandslastbank drastisch reduziert. Die aktive Front‑End‑Stufe des Systems hält einen Leistungsfaktor >0,99 und geringe Oberschwingungsverzerrungen aufrecht und stellt so sicher, dass die rückgespeiste Energie die lokale Netzqualität nicht beeinträchtigt. Diese Fähigkeit ist eine Erweiterung der Prinzipien des Batterietestsystems, die in unserer Fallstudie zum kundenspezifischen Stromversorgungsdesign und Batterietestsystemen dokumentiert sind.
3. Anwendungen in der Stromnetz‑Stabilitätsprüfung
Die Hochspannungs‑Hochleistungs‑Stromversorgungen von TPS werden in mehreren kritischen Testszenarien für die Netzmodernisierung eingesetzt:
- Prüfung von HGÜ‑Konverterventilen: Anlegen einer Gleichspannung an Konverterventile während der Werksabnahmeprüfung, Überprüfung der Isolationsintegrität und des Teilentladungsverhaltens.
- Prüfung von HGÜ‑Kabelsystemen: Bereitstellung einer stabilen Hochspannungs‑Gleichstromquelle für Nachverlegungsprüfungen an Land- und Seekabeln nach IEC 62895 und CIGRÉ TB 496.
- Netzfehler‑Ride‑Through‑ (FRT‑) und LVRT‑/HVRT‑Prüfungen: Einsatz des TPS‑Systems als programmierbaren Netzsimulator zur Simulation von Spannungseinbrüchen, -erhöhungen und Frequenzabweichungen, um zu überprüfen, ob erneuerbare Energieanlagen und Konverter die Anforderungen der IEC 61400‑21 und der einschlägigen Netzanschlussregeln erfüllen.
- Power‑Hardware‑in‑the‑Loop‑ (PHIL‑) Simulation: Kopplung der TPS‑Stromversorgung mit einem Echtzeit‑Digitalsimulator zur Schaffung einer Closed‑Loop‑Testumgebung, die die Validierung von Steuerungsstrategien für intelligente Netze und flexible Wechselstrom‑Übertragungssysteme (FACTS) ermöglicht.
4. RFQ‑Checkliste für Hochspannungs‑Hochleistungssysteme
- Spannungs‑ und Leistungsanforderungen: Maximale DC‑Ausgangsspannung, maximaler DC‑Strom, Gesamtleistung pro Kanal und Anzahl der Kanäle.
- Anwendungstyp: HGÜ‑Konvertertest, Kabeltest, Netzsimulation oder PHIL.
- Dynamikverhalten: Erforderliche Spannungsanstiegsrate, Reaktionszeit und spezifische Fehlerprofile (LVRT, HVRT, Phasensprung).
- Bidirektionaler Betrieb: Ist eine regenerative Energierückgewinnung erforderlich?
- Steuerungsschnittstelle: Ethernet/SCPI, CAN oder anderer Feldbus sowie etwaige Anforderungen an die Schnittstelle zum Echtzeit‑Digitalsimulator.
- Sicherheit und Konformität: Anwendbare Normen (IEC 61010‑1, IEC 61400‑21, IEC 62895) und erforderliche Zertifizierungen (CE, UL).
Reichen Sie Ihre RFQ für das Hochspannungs‑Stromversorgungssystem ein →
5. FAQ
Welche maximale Spannung kann TPS mit seinen Hochspannungs‑Netzteilen erreichen?
Durch Reihenschaltung modularer Konverterblöcke kann TPS Systeme konstruieren, die Hunderte von Kilovolt liefern. Die genaue Spannungsgrenze hängt von den Isolations- und Sicherheitsanforderungen der Anwendung ab.
Können die Systeme von TPS Netzfehler für die Konformitätsprüfung erneuerbarer Energien simulieren?
Ja, die Systeme können so programmiert werden, dass sie eine breite Palette von Netzfehlern emulieren, einschließlich LVRT, HVRT und Frequenzabweichungen, um die Konformität mit den Netzanschlussregeln zu überprüfen.
Bietet TPS Vor‑Ort‑Inbetriebnahme und Schulung an?
Ja, als Teil des schlüsselfertigen Entwicklungsservice bietet TPS Vor‑Ort‑Installation, Inbetriebnahme und Bedienerschulung an.
Wo finde ich weitere Informationen zu den kundenspezifischen Stromversorgungsfähigkeiten von TPS?
Besuchen Sie die TPS Serviceseite für Entwicklung oder lesen Sie über unsere kundenspezifischen Stromversorgungslösungen und Batterietestsysteme.
