Aufbau und Inbetriebnahme eines Power-Hardware-in-the-Loop Systems für eine MMC-Zelle

  • Motivation

    Am ETI werden in verschiedenen Projekten – unter anderem zur Speicherung von erneuerbaren Energien in Batteriemodulen – Modulare Multilevel-Umrichter (MMCs) untersucht. Diese bestehen aus einer Vielzahl einzelner MMC-Zellen, die in der Regel als Halb- oder Vollbrücke mit einem Energiespeicher in Form eines Kondensators oder 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, 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.

    Bei MMC-Zellen mit integrierten Batteriemodulen müssen dazu sowohl das Batteriemodul als auch der MMC emuliert werden, sodass entsprechende Leistungselektronik vorzusehen ist. Diese soll mit den vorhandenen, leistungsfähigen Emulatoren, die durch einen für (P)HiL entwickelten Echtzeitsimulator von OPAL-RT gesteuert werden, umgesetzt werden.

     

    Aufgabenstellung

    Zum Testen von MMC-Zellen mit integrierten Batterien soll im Rahmen dieser Arbeit ein Power-Hardware-in-the-Loop-System mithilfe vorhandener Emulatoren aufgebaut und in Betrieb genommen werden. Dazu sind folgende Schritte durchzuführen:

     

    • Einarbeitung in den Aufbau und die Funktion einer Vollbrücken-MMC-Zelle mit integriertem Batteriemodul
    • Implementierung eines Batteriemodulmodells auf dem Echtzeitsimulator und Validierung durch vorhandene Messdaten des realen Batteriemoduls
    • Sichere Integration der MMC-Zelle in den Aufbau der Emulatoren
    • Implementierung eines vereinfachten Teilmodells des MMC auf dem Echtzeitsimulator
    • Validierungsmessungen mit einer MMC-Zelle