M.Sc. Niklas Katzenburg

M.Sc. Lars Leister

Motivation

Am ETI wird zur Speicherung von erneuerbaren Energien ein Modularer Multilevel-Umrichter (MMC) mit integrierten Batteriemodulen untersucht. Dieser besteht aus einer Vielzahl einzelner MMC-Zellen, die als Vollbrücke mit einem zusätzlichen Energiespeicher in Form eines Batteriemoduls ausgeführt sind.

Es wird eine kaskadierte Regelungsstruktur verwendet, bei der eine zentrale Regelung die sechs Zweigspannungen vorgibt. Diese wird von den Signalverarbeitungseinheiten in den einzelnen Zweigen auf den zugehörigen Zweig-FPGAs in Ansteuersignale für die MMC-Zellen umgewandelt.

Bei einem klassischen MMC berücksichtigt der Algorithmus zur Spannungsbildung durch Auswahl der zu schaltenden Module neben der Zweigleistung lediglich die Spannung der einzelnen Module. Bei Modulen mit integrierten Batteriemodulen – insbesondere bei der Kombination verschiedener Batterietypen innerhalb eines Zweigs – ist es sinnvoll, zusätzlich den Batteriestrom zu berücksichtigen, um die Batterien nicht zu stark zu belasten und so übermäßig zu altern. Gleichzeitig müssen weitere Faktoren wie der Ripple des Zweigstroms und die Schaltverluste einbezogen werden.

Aufgabenstellung

Im Rahmen dieser Arbeit soll ein Algorithmus zur Spannungsbildung eines MMC mit integrierten Batterien entwickelt werden. Die Auswahl der an der Spannungsbildung beteiligten Module soll dabei insbesondere die Strombelastung berücksichtigen. Dazu sollen folgende Schritte durchgeführt werden:

• Einarbeitung in bestehende Algorithmen zur Spannungsbildung
• Entwurf des Algorithmus und Simulation in MATLAB/Simulink
• Implementierung des Algorithmus auf dem Zweig-FPGA
• Testen des Algorithmus an einem Zweig des Demonstrators