Das Ziel dieser Dissertation ist die Entwicklung eines effizienten Algorithmus für schnelle Übergänge zwischen zwei beliebigen eingeschwungenen Zuständen eines Modularen Multilevel Umrichters (MMC) als DC-AC-Wechselrichter. Dabei sollen sowohl die sechs Armströme sowie die sechs Armenergien im MMC gesteuert werden und so innerhalb eines kurzen Zeitintervalls (~ 10 ms) den Zustand des Systems glatt und ohne Anregung von ungewollten Transienten in einen neuen Betriebspunkt überführen. Die komplexe Topologie eines MMC zeichnet sich durch drei innere Freiheitsgrade, zwei Kreisstromkomponenten und die Gleichtaktspannung aus. Diese bieten die Möglichkeit, eine annähernd getrennte Steuerung der sechs Armenergien im MMC zu erreichen. Nach einer ausführlichen Diskussion, wie die sechs Armströme als auch die sechs Armeenergien im eingeschwungenen Zustand berechnet werden, wird das Fehlerszenario eines raschen DC-Spannungsabfalls betrachtet. Beim Entwurf der schnellen Trajektorien zu einem neuen eingeschwungenen Zustand, definiert durch die neue DC-Spannung, liegt die Hauptschwierigkeit in den nichtlinearen Termen in den Trajektroien der sechs Energiekomponenten. Die Lösung wird hierzu in zwei getrennte Aufgaben unterteilt: Die Trajektorie des DC-Stroms ist so zu entwerfen, dass ein sanfter Übergang der im MMC gespeicherten Gesamtenergie von dem alten in den neuen eingeschwungenen Zustand erfolgt (Aufgabe 1). Außerdem sind die Trajektorien der inneren Freiheitsgrade der MMC-Dynamik so zu gestalten, dass die beiden eingeschwungenen Zustände der inneren Energieumverteilung zwischen den sechs MMC-Armen glatt verbunden werden (Aufgabe 2). Besonders in dieser zweiten Aufgabe liegt der originelle Beitrag dieser Arbeit, indem durch die Entwicklung der inneren Freiheitsgrade als Superposition von geeigneten Pulsfunktionen erreicht wird, dass die nichtlinearen Terme in den Energiegleichungen eliminiert werden. Durch diese Methode resultiert ein lineares Gleichungssystem, welches sofort gelöst werden kann und somit eine schnelle Steuerung der MMC-Anlage ermöglicht. Da bei der Lösung von Aufgabe 2 hohe Armstromspitzen entstehen können, wird in einer Erweiterung der Methode eine zusätzliche Pulsfunktion in den inneren Freiheitsgraden eingeführt, damit eine Minimierung der Armströme realisiert werden kann (Aufgabe 3). Abschließend ist der Algorithmus in unterschiedlichen Varianten in verschiedenen numerischen Simulationen mit sehr guten Ergebnissen gründlich überprüft worden.    «

Das Ziel dieser Dissertation ist die Entwicklung eines effizienten Algorithmus für schnelle Übergänge zwischen zwei beliebigen eingeschwungenen Zuständen eines Modularen Multilevel Umrichters (MMC) als DC-AC-Wechselrichter. Dabei sollen sowohl die sechs Armströme sowie die sechs Armenergien im MMC gesteuert werden und so innerhalb eines kurzen Zeitintervalls (~ 10 ms) den Zustand des Systems glatt und ohne Anregung von ungewollten Transienten in einen neuen Betriebspunkt überführen. Die komplexe...    »