Die typische Microgrid-Forschung ist sehr spezifisch und die Testumgebungen sind für ein bestimmtes Szenario ausgelegt. Regelungsstrategien oder Microgrid-Komponenten sollten in Fällen getestet werden, für die ein Test in realen Netzen unangemessen oder gefährlich wäre. Zu diesen Szenarien gehören Fehlerüberbrückungssituationen, Blackouts und Brownouts.
Dies erfordert eine flexible Testumgebung.

Das Microgrid-Labor an der Universität Paderborn besteht aus 16 Wechselrichterknoten mit einem hohen Maß an Konfigurationsflexibilität. Die Netzknoten-Wechselrichter haben eine Nennleistung von 250 kVA pro Gerät. Mit einer installierten Gesamtleistung von 4 MVA kann das Microgrid-Labor 2 MVA an Lasten und 2 MVA an Quellen nachbilden. Diese Fähigkeit ermöglicht es, Leistungsflüsse zu emulieren, die realen Netzkomponenten mit relativ geringen Skalierungsfaktoren entsprechen.

Wie in Abb. 2 dargestellt, sind die Netzknoten-Wechselrichter einzeln an eines von sechs separaten Netzen anschließbar. Der gemeinsame DC-Zwischenkreis, blau dargestellt, ist eine 3-stufige DC-Schiene mit einer Gesamtspannung von bis zu 800 V, die alle Wechselrichter versorgt.
Sie wird vom öffentlichen Netz über einen gesteuerten Gleichrichter gespeist.
Da alle Netzknoten bidirektional sind, wird der Leistungsfluss zu den anderen Wechselrichtern zurückgeführt und die Stromversorgung aus dem Netz wird nur zur Deckung der Umwandlungsverluste benötigt. Es ist auch möglich, einen externen Prüfling (DUT) anzuschließen.
Mit einem Grundfrequenzbereich von DC bis 400 Hz können verschiedene Netztypen nachgebildet werden, z. B. Eisenbahn- oder Flugzeugnetze.
Neben der Grundfrequenz können auch Oberschwingungen, Verzerrungen und Spannungsamplituden bis zu 390 V vom Nullpunkt moduliert werden. Abb. 4 die Umrichterschränke und Abb. 5 zeigt die Schaltwarte.

Jeder Netzknoten ist ein dreiphasiger, vieradriger Wechselrichter mit einer dreistufigen IGBT-Schalttopologie und Ausgangsfiltern. Die Ausgangsfilter können als L-Typ, LC-Typ oder LCL-Typ konfiguriert werden, wobei AC-Filterkondensatoren für den Betrieb bei 50 Hz und 400 Hz zur Verfügung stehen.
Zwei Netzknoten sind in je einem Schrank untergebracht, schematisch dargestellt in Abb. 3.
Die Umrichter werden mit direkter IGBT-Ansteuerung aus der FPGA-Komponente des dSPACE Rapid Control Prototyping Systems betrieben.

Abb. 6 zeigt einen Back-to-Back-Umrichter.