Aufbau und Inbetriebnahme eines PHiL-Prüfstands für Langzeittests eines Batteriemoduls in einer Umrichterzelle

  • Motivation
    Am ETI wird zur Speicherung von erneuerbaren Energien ein Modularer Multilevel-Umrichter (MMC) mit integrierten Batteriemodulen untersucht. Dieser besteht aus einer Vielzahl einzelner MMC-Zellen, die als Vollbrücke mit einem zusätzlichen Energiespeicher in Form eines Batteriemoduls ausgeführt sind.
    Aufgrund der großen Anzahl an MMC-Zellen und der daraus resultierenden Komplexität des Gesamtsystems ist es erstrebenswert, einzelne Komponenten des MMC, wie die Zellen inklusive Batteriemodul, vorab außerhalb des eigentlichen Systems zu testen. Dazu werden sogenannte Power-Hardware-in-the-Loop-Systeme (PHiL-Systeme) genutzt, bei denen Einzelkomponenten durch Emulation der realen Ein- und Ausgangsleistung auf Funktionalität geprüft werden. Zusätzlich ermöglicht ein PHiL-System, Alterungs- bzw. Dauerlauftests mit einem Batteriemodul außerhalb des Gesamtsystems durchzuführen.

     

    Aufgabenstellung
    Zum Testen von MMC-Zellen mit integrierten Batteriemodulen soll im Rahmen dieser Arbeit ein Prüfstand aufgebaut werden, wofür ein Emulator mit mehreren MMC-Zellen einschließlich Batteriemodul verbunden wird. Der Emulator muss dabei so angebunden werden, dass er ein realistisches Stromprofil einprägen kann.
    Dazu sind folgende Schritte durchzuführen:

    • • Definition des Testaufbaus und der durchzuführenden Langzeittests
    • • Analyse der elektrischen und thermischen Anforderungen
    • • Einarbeitung in die Nutzung und Einbindung des Emulators
    • • Auswahl zusätzlicher Komponenten, Aufbau des Gesamtsystems
    • • Implementierung der Systemüberwachung und des Datenloggings
    • • Inbetriebnahme des Systems
    • • Validierung des Systems mithilfe von Messungen

     

    Der Prüfstand wird am Campus Nord aufgebaut, regelmäßige Anwesenheit vor Ort ist erforderlich. Bei Bedarf können einige Teile der Arbeit auch am Campus Süd bearbeitet werden.