Echtzeitsimulator und damit verbundene technische Dienstleistungen für eine Teil eines PHIL-Systems (Projekt Zero4Cruise)

Das DLR-Institut für Maritime Energiesysteme (MS) baut eine landgestützte Testinfrastruktur bestehend aus thermischen und elektrischen Systemen auf, um neu entwickelte Energiesysteme zu testen. In diesem Zusammenhang ergibt sich die Notwendigkeit eines Hardware-in-the-Loop (HIL)-Teststandes, um die Anzahl der Testfelder zu reduzieren und damit die Betriebs- und Wartungskosten der physikalischen Infrastruktur zu minimieren. Darüber hinaus bieten HIL-Konzepte maximale Flexibilität in der Validierungs- und Testphase, insbesondere Power HIL-Systeme ermöglichen eine realitätsnahe Simulation mit Echtzeitsimulatoren (RTs) und Hochleistungsverstärkern (PAs).

Innerhalb des DLR MS sind folgende Forschungsaktivitäten im Bereich Power Hardware-in-the-Loop -Systeme (PHIL) geplant:

Das Energiemanagementsystem wird zunächst in einer Offline-Simulationsumgebung validiert, gefolgt von Tests in einem PHIL-Setup. Im PHIL-Setup werden einige der Systemmodelle durch Leistungsverstärker ersetzt, um realistische Bedingungen für die Validierung der entwickelten Leistungs-/Energiemanagementsysteme zu simulieren.

- Prüfung des SOFC-Moduls (Festoxidbrennstoffzelle): Das DLR MS wird das SOFC-Modul in einer HIL-Umgebung testen, um seinen dynamischen Betrieb im Gesamtenergiesystem des Schiffes experimentell nachzuweisen. Die Hardware umfasst das SOFC-System, die Batterie und thermische Lasten, während andere Energiequellen und -senken durch PAs emuliert werden können.

- Testen der Leistungselektronik: Steuerungsalgorithmen für die Leistungselektronik, wie z. B. variable Frequenzumrichter, Wechselrichter usw., werden in einer virtuellen Umgebung getestet. Darüber hinaus wird die Hardware der Leistungselektronik mittels Power HIL unter verschiedenen Betriebsbedingungen verifiziert.