M.Sc. Niklas Katzenburg,

M.Sc. Philip Kiehnle

B.Sc. Rainer Pfeffer

Motivation

Am ETI werden in verschiedenen Projekten – unter anderem zur Speicherung erneuerbaren Energien – Modulare Multilevel-Umrichter (MMCs) untersucht. Um die Ströme und Spannungen auf AC- und DC-Seite sowie die interne Energieverteilung des MMC gezielt einzustellen, wird eine entsprechende Regelung benötigt.

Die bisherigen Ansätze dazu basieren primär auf der klassischen Regelungstechnik. Durch ein neu entwickeltes Modell des MMC im Zustandsraum [1] bietet es sich jedoch an, einen Zustandsregler zu entwerfen. Dadurch kann nicht nur das Ein‑/Ausgangsverhalten des Systems, sondern sein Gesamtverhalten beeinflusst werden. Außerdem lassen sich mit Zustandsreglern – insbesondere bei nicht-linearen Systemen – bessere Regelungen als mit klassischen Reglern, wie einem PID-Regler, entwerfen.

Aufgabenstellung

Im Rahmen dieser Arbeit soll basierend auf der in [1] präsentierten Zustandsraumdarstellung des MMC ein Zustandsregler entworfen und an einem bereits bestehenden MMC-Prototyp getestet werden.

Dazu sollen folgende Schritte durchgeführt werden:

• Einarbeitung in das bestehende Zustandsraummodell und in den allgemeinen Entwurf von Zustandsreglern
• Entwurf und Implementierung eines Zustandsreglers für den MMC in einem bestehenden Simulationsmodell in MATLAB/Simulink
• Implementierung des Reglers auf dem ETI-SoC-System per C‑Codegenerierung in MATLAB/Simulink
• Messtechnische Validierung des Reglers anhand eines verfügbaren MMC-Prototyps

[1] D. Bräckle, „State Space Modelling and Control of the Modular Multilevel Converter“, Karlsruher Institut für Technologie, Karlsruhe, 2021.