Modellprädiktive Regelung eines MMCs

  • Motivation

     

    Modulare Multilevel-Converter (MMC) stellen hohe Anforderungen an die Regelung interner Ströme, Energien und Zellspannungen. Klassische Reglerstrukturen bieten hierfür bewährte Lösungen, stoßen jedoch insbesondere bei gekoppelten Zuständen und zu berücksichtigenden Nebenbedingungen an ihre Grenzen. Die modellprädiktive Regelung (MPC) bietet die Möglichkeit, das zukünftige Verhalten relevanter Größen gezielt vorherzusagen und Stellgrößen unter Berücksichtigung von Systemgrenzen zu bestimmen. Gerade für MMCs ist daher von Interesse, welche Größen sich für eine prädiktive Regelung besonders eignen und ob sich dadurch Vorteile hinsichtlich Dynamik, Balancing und Constraint-Handling erzielen lassen. Ziel der Arbeit ist die simulative Untersuchung eines modellprädiktiven Regelungsansatzes und der Vergleich mit klassischen PI- bzw. P-Reglern.

     

    Aufgabenstellung

     

    Im Rahmen dieser Arbeit soll ein modellprädiktiver Regelungsansatz für ein MMC-Zweig- oder Gesamtmodell untersucht und bewertet werden.

     

    Arbeitsschwerpunkte sind:

     

    • Einarbeitung in Aufbau und Funktionsweise des MMC
    • Literaturrecherche zu modellprädiktiven Regelungsverfahren
    • Auswahl geeigneter Zustands- und Regelgrößen, z. B. Ströme, Energien oder Zellspannungen
    • Aufbau bzw. Erweiterung eines bestehenden Simulink-Modells
    • Implementierung eines geeigneten MPC-Ansatzes
    • Vergleich mit klassischen PI- bzw. P-Reglern
    • Bewertung hinsichtlich Dynamik, Balancing-Verhalten, Einhaltung von Nebenbedingungen und Rechenaufwand
    • Diskussion, welche Größen eines MMCs für eine prädiktive Regelung besonders geeignet sind