Erweiterung einer modularen Toolchain zur Auslegung von MMC-Zellen

  • Motivation

    Modulare Multilevel-Converter (MMC) haben sich in modernen Hochleistungsanwendungen wie HVDC-Systemen, Mittelspannungsantrieben und Umrichtern etabliert. Für deren Auslegung werden zunehmend automatisierte Toolchains benötigt, die elektrische, regelungstechnische und thermische Aspekte effizient integrieren. Ziel dieser Arbeit ist es, eine bestehende MATLAB‑basierte MMC‑Auslegungstoolchain zu erweitern. Je nach Interesse kann die Arbeit unterschiedliche Schwerpunkte wie Simulation, Modellierung, Algorithmenentwicklung oder Komponentenbemessung setzen.

    Aufgabenstellung

    Nach einer kurzen Einarbeitung in die bestehende Toolchain und die Grundlagen des MMC kann aus mehreren möglichen Schwerpunkten gewählt werden. Die folgenden Themen stehen zur Auswahl und können einzeln oder sinnvoll kombiniert bearbeitet.

    Mögliche Arbeitsschwerpunkte:

    • Erweiterung der Toolchain um einen PLECS Parser für automatisiertes Einlesen von Modellen.
    • Einbindung und Analyse verschiedener Modulationsverfahren und deren Einfluss auf Ströme, Spannungen und THD.
    • Auslegung der Drosseln und Zellkapazitäten eines MMC-Zweigs auf Basis von Stromrippel und Dynamikanforderungen.
    • Betrachtung ausgewählter Fehlerfälle, z. B. Zellausfall, unsymmetrische Betriebspunkte oder Kurzschlussverhalten.
    • THD-Analyse der Ausgangsgrößen unter verschiedenen Betriebsbedingungen.
    • Erweiterung um nicht idealisierte Einzelzellbalancing Algorithmen, um realistischere Betriebsgrößen abzubilden.
    • Entwicklung einer Berechnungsmethodik für die optimale Zellenanzahl je MMC Zweigs.