Discrete modeling and control of a versatile power electronic test bench with special focus on central photovoltaic inverter testing

Biskoping, Matthias; de Doncker, Rik W. (Thesis advisor); Monti, Antonello (Thesis advisor)

2019 : ISEA (2018, 2019)
Buch, Doktorarbeit

In: Aachener Beiträge des ISEA 117
Seite(n)/Artikel-Nr.: 1 Online-Ressource (xvi, 236 Seiten) : Illustrationen, Diagramme

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2018

Kurzfassung

In der Arbeit wird eine neue Methodik für die Vorhersage des nächsten Systemzustands vorgeschlagen. Dies stellt eine Verbesserung zum klassischen Prädiktor dar, um robuste Regelungen zu designen. Das neue modellbasierte Vorhersageverfahren berücksichtigt den vollen Pulsweitenmodulationszyklus und verhindert somit, dass das nachfolgende Regelverfahren den Vorhersagefehler der klassischen Implementierung kompensiert. Dies führt zu einer wesentlich gleichmäßigeren Ausgabe der Stellgröße (Tastgrad) und damit zu einer geringeren gesamtharmonischen Verzerrung der zugehörigen Regelgröße. Die Arbeit ermittelt analytisch die Lösungen für einphasige sowie dreiphasigen LC- und LCL-Filter und hebt mehrere Symmetrien hervor. Schlussendlich führen die neuen Verfahren zu einem geringeren Filterbedarf in Kombination mit schnellen Regelkreisen und die Netzanforderungen werden dennoch erfüllt. Darüber hinaus wird erstmals gezeigt, wie mit Hilfe der diskreten Systemgleichung ein allgemeines diskretes kaskadiertes Regelverfahren entworfen werden kann, das ausschließlich auf den diskreten Matrixeinträgen basiert. Das Designverfahren wird sowohl für den LC- als auch für den LCL-Filter vorgestellt, kann aber problemlos auf ähnliche Probleme mit der gleichen Eingangs- und Ausgangsbeschreibung angewendet werden.Zusätzlich wird gezeigt, wie die diskrete Beschreibung des dynamischen Verhaltens so gestaltet werden kann, dass sie die gleichen Eigenschaften wie das kontinuierliche System aufweist. Ähnliche Ansätze wurden bereits für den L- und LC-Filter vorgestellt, aber nicht in der hier präsentierten allgemeinen Form. Weiterhin wird erstmals eine Lösung für ein System dritten Ordnung (LCL-Filter) vorgestellt. Schließlich werden die diskreten Steuerungssysteme mit dem neuen Prädiktor ihrer Leistungsfähigkeit in Bezug auf verschiedene Zeitereignisse entwickelt und eine Sensitivitätsanalyse vorgestellt.

Einrichtungen

• Lehrstuhl für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe [614510]
• Institut für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe [614500]