Das Power Hardware-in-the-Loop Labor (PHiLsLab) wird vom Institut für Mechatronik im Maschinenbau (iMEK) und dem Institut für Elektrische Energietechnik (ieet) gemeinsam betrieben und genutzt. Es dient der Entwicklung und Erprobung neuer innovativer Lösungsansätze für das Zusammenspiel von fluktuierender Energieerzeugung, -verbrauch und –speicherung. Es erlaubt das Testen von verschiedensten Hardwarekomponenten und Regelstrategien in einer echtzeitsimulierten Versuchsumgebung.
Im PHiLsLab wird die Hardware Under Test (HUT), die mit einer Simulation verbunden ist, sowie ihr Verhalten ausgewertet. Diese Simulation läuft auf einem Echtzeitsimulator, der den Rest of System (ROS) abbildet. Hierbei kann es sich um beliebig komplexe Energiesysteme handeln. Das Simulierte Verhalten dieses Restsystems wird mit Hilfe von Leistungsverstärkern verstärkt, um die für die Abbildung des Systems erforderlichen Ströme und Spannungen zu erhalten. Das PHiLsLab ist spezialisiert auf die Simulation von Inselnetzen/Microgrids und deren Integration in ein Verbundnetz. Es erlaubt neben der Simulation von Photovoltaik-Generatoren und Batteriespeichern auch die Simulation von Hilfsdiensten und des Verhaltens in Fehlerfällen. Umfangreiche Sicherheitsmechanismen in Soft- und Hardware vermeiden Schäden in Tests von neuartigen Komponenten/Regelstrategien.
Das Labor ist vielfältig nutzbar und mit präziser, hochauflösender Messtechnik ausgestattet, um ebenfalls verschiedenste Hardwarekomponenten testen zu können. Diese Hardwarekomponenten können mit Hilfe von drei einphasigen linearen Leistungsverstärkern von Spitzenberger & Spies (insgesamt 22,5 kW) an den simulierten Rest of System angeschlossen werden und dadurch in beliebigen Zuständen getestet werden. Die Simulation kann dabei auf einfachen Mikrocontrollern, einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) oder einem Echtzeit-Simulator (OPAL-RT) durchgeführt werden. Damit sind Untersuchungen möglich, die sonst in Feldversuchen realisiert werden müssten.
Neben einer Netznachbildung mit einer Kurzschlussleistung von bis zu 100 kVA stehen ein Hybridspeichersystem mit Lithium-Ionen-Batterien, eine Photovoltaik-Nachbildung und dreiphasige Batteriewechselrichter (netzbildend und netzfolgend/netzstützend) zur Verfügung. Des Weiteren sind Verbraucher mit variabler Leistung und variablem Leistungfaktor (rein ohmsch bis induktiv und kapazitiv) vorhanden, die symmetrisch oder assymetrisch betrieben werden können. Nichtlineare Lasten sind implementiert, die zusätzlich die Untersuchung harmonischer Netzrückwirkungen auf das Stromnetz ermöglichen.
Aktuell wird das Labor um einen Leistungsstarken DC-Teil erweitert, sodass vielfältigste Untersuchungen möglich sein werden.
