Elektrotechnisches Institut (ETI)

Regelung und Inbetriebnahme eines Active Front End (AFE) im FPGA

  • Motivation
    In  einer  vorangegangenen  Arbeit  wurde  am  ETI  ein  neues  modulares
    Umrichtersystem  entworfen.  Dieses  soll  ergänzend  zum  ETI-
    Einplatinenstromrichter einen schnellen und einfachen Prüfstandsaufbau mit
    IGBT  und  SiC  Stromrichtern  bei  einer  Leistung  von  über  250kW
    ermöglichen. Um einen Maschinenprüfstand mit diesem Umrichter betreiben
    zu können müssen aktuell noch die Regelungen für den Netzstromrichter
    und  DCDC  Steller  auf  dem  FPGA  implementiert,  sowie  deren  passiven
    Komponenten  ausgelegt  werden.  Für  das  AFE  ist  zudem  ein  Netzfilter
    erforderlich.
     
    Aufgabenstellung
    Die  Regelung  soll  ausgehend  von  der  AFE  Regelung  des
    Einplatinenstromrichters entwickelt werden. Um die Netzrückwirkungen des
    Stromrichters  zu  minimieren  soll  zudem  ein  LCL-Filter  ausgelegt  und  in
    MATLAB  Simulink  optimiert
    werden.  Die  Regelung  muss  auf
    das Filter angepasst und getestet
    werden.  Parallel  zur  Simulation
    erfolgt  die  Umsetzung  des
    mechanischen Aufbaus im CAD.  
    Anschließend  soll  die  neue
    Signalverarbeitung  des
    Stromrichters  in  Betrieb  genommen  werden.  Die  Regelung  soll  mit  der
    MATLAB  Codegenerierung  auf  den  Xilinx  Artix7  FPGA  des  Stromrichters
    portiert und angepasst werden. Für den Betrieb muss zudem eine zentrale
    Ablaufsteuerung im ETI SoC entwickelt werden.
    Parallel  dazu  soll  der  mechanische  Aufbau  umgesetzt,  so  wie
    Vorladeschaltung  und  Netzschütze  in  Betrieb  genommen  werden.
    Abschließend soll die Auslegung im realen Betrieb validiert werden.