Elektrotechnisches Institut (ETI)

Modellprädiktive Regelung des Modularen Multilevel Umrichters

  • Motivation

    Am Elektrotechnischen Institut werden seit einiger Zeit Topologien auf Basis des Modularen Multilevel Umrchters(MMC) untersucht. Die MMC Topologie eignet sich auf Grund der sehr guten Qualität der Ausgangsspannung und der Modularität besonders für den Einsatz in Netzen als Hochspannungsgleichstromübertragung oder zur Netzstabilisierung. Heutige Regelverfahren beruhen meist auf einer kaskadierten Struktur aus unterlagertem Stromregler und überlagertem Energieregler. Diese Struktur ist einfach und robust umzusetzen, hat aber Einschränkungen, was die Dynamik angeht. Ein neuer Ansatz ist die modellprädiktive Regelung des Gesamtsystems, die in dieser Arbeit untersucht werden soll.

    Aufgabenstellung

    Für die MMC Topologie existiert bereits ein regelungstechnisches Modell. In dieser Arbeit wird ausgehend von diesem Modell der Ansatz zur modellprädiktiven Regelung (MPC) des MMC erarbeitet. Zur MPC gehört eine Kostenfunktion zu finden, die für jeden Regelschritt optimiert wird. Daraus werden anschließend Sollspannungen für den Umrichter generiert. Dafür wird eine Simulationsumgebung in Matlab/Simulink erstellt, die es erlaubt modellabhängig den MPC Algorithmus zu testen und zu validieren. Ziel ist es die bestehende kaskadierte Struktur der Regelung aufzubrechen und somit dynamisch auf Fehlerfälle im Netz oder an der Maschine reagieren zu können, ohne Grenzwerte zu verletzen.