Elektrotechnisches Institut (ETI)

Entwicklung einer Zellensteuerung für MMCs mit LWL-Kommunikation

  • Aufgabenstellung

    Am Elektrotechnischen Institut werden seit längerer Zeit Modulare Multilevelumrichter (MMC) untersucht und entsprechende Prototypen aufgebaut. Die einzelnen Zellen, bestehend aus Kondensator, Halb- oder Vollbrücke, Spannungsversorgung und Spannungsmessung, werden bisher zentral durch einen FPGA über zahlreiche einzelne Lichtwellenleiter angesteuert. In zukünftigen Konzepten muss der Hardwareaufwand der Kommunikation drastisch reduziert werden. Deshalb soll in dieser Arbeit ein Steuer- und Kommunikationssystem für eine Zelle basierend auf einem Microcontroller (Microchip dsPIC) entwickelt, aufgebaut und programmiert werden. Die Kommunikation ist dabei so zu entwickeln, dass zwei Lichtwellenleiter, eine Hin- und eine Rückleitung, ausreichend sind. Dabei muss auf eine hinreichend genaue Synchronisation der Gatesignale zu den Abtastschritten der Regelung geachtet werden. Der Microcontroller muss nach den Auslegungskriterien ausgewählt und mit einer geeigneten Beschaltung versehen werden. In dieser Lösung soll die lokale Spannungsmessung im Controller integriert werden, wodurch der bisherige AD-Wandler entfallen kann. Als Zusatzfunktionen können dann Überspannungs-abschaltung, Temperaturüberwachung, Vorladung, etc. integriert werden.
    Für die übergeordnete Steuerung muss dann ein passendes Kommunikationsprotokoll entworfen und implementiert werden. Dieses Protokoll soll die PWM-synchronisierung parallel zur Datenübertragung ermöglichen. In der übergeordneten Steuereinheit  (FPGA) sind die entsprechenden Schnittstellen zu integrieren. Durch Messungen soll das zeitsynchrone Steuer- und Kommunikationsverfahren verifiziert werden.

    Zelle