Nichtlineare Modellierung und Steuerung eines Leistungsglättungssystems für einen neuartigen Prototyp eines Wellenenergieumrichters

Angesichts der Klimakrise müssen erneuerbare Energiequellen eine grundlegende Rolle im künftigen Energiesystem spielen. Da die Wellenenergie eine höhere Kontinuität als Solar- und Windenergie aufweist, hat sie das Potenzial, ein wichtiger Bestandteil der Energieerzeugung von morgen zu werden.

SINN Power hat einen Wellenenergiekonverter (WEC) entwickelt und seinen dritten Prototyp installiert. Der WEC arbeitet als Punktabsorber. Der Prototyp eines einzelnen Moduls des Kraftwerks ist an der Hafenmauer von Heraklion auf der griechischen Insel Kreta montiert. Er besteht aus einer schwimmenden Boje, einem Stab und Generatoreinheiten.

IAufgrund der Wellenbewegung weist die erzeugte Leistung eine sehr hohe Fluktuation mit einer Periode von einigen Sekunden auf. Um diese Leistung nutzen zu können, muss sie geglättet werden. Das verwendete Energiespeichersystem (ESS) ist eine Superkondensatorbank, die direkt an den Zwischenkreis angeschlossen ist. Daher muss die Zwischenkreisspannung entsprechend der erzeugten Leistung schwanken, um die Kondensatoren zu laden und zu entladen.

Die geglättete Leistung wird zum Laden von Batterien mit einem DC/DC-Wandler verwendet, der typischerweise für Photovoltaik-Anwendungen eingesetzt wird. Die Zwischenkreisspannung kann mit dem Strom durch den DC/DC-Wandler geregelt werden, was zu einem nichtlinearen Regelsystem führt, für das eine Stabilitätsanalyse durchgeführt wird, um einen sicheren und stabilen Betrieb nachzuweisen. Es werden Messergebnisse am Prototyp unter typischen Seebedingungen vorgestellt, die mit den Simulationsergebnissen übereinstimmen. Mit dem vorgestellten Regelsystem kann eine gleichmäßige Leistungsabgabe garantiert werden.

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