Konzeption und Entwurf integrierter Regelungen für Modulare Multilevel Umrichter:
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| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Berlin
Logos-Verl.
2011
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| Schriftenreihe: | Forschungsberichte aus dem Lehrstuhl für Regelungssysteme, Technische Universität Kaiserslautern
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IMAGE 1
INHALTSVERZEICHNIS
ABBILDUNGSVERZEICHNIS IX
TABELLENVERZEICHNIS XI
SYMBOLVERZEICHNIS XIII
ABKUERZUNGSVERZEICHNIS XIX
1. EINLEITUNG 1
1.1. EINFUEHRUNG 1
1.2. SELBSTGEFUEHRTE UMRICHTER IN HGUE-ANWENDUNGEN 1
1.3. MULTILEVEL UMRICHTER FUER HGUE-ANWENDUNGEN 2
1.4. MEHRGROESSENREGELVERFAHREN IN LEISTUNGSELEKTRONISCHEN SYSTEMEN . . .
3 1.5. STAND DER WISSENSCHAFT UND FORSCHUNG 4
1.5.1. REGELUNGSAUFGABEN 4
1.5.2. ENTKOPPELTE PI(D)-REGELUNG 4
1.5.3. ZUSTANDSREGELUNG 5
1.5.4. INTERNAL MODEL CONTROL 6
1.5.5. TFOO-REGELUNG 8
1.5.6. MODEL PREDICTIVE CONTROL 11
1.6. ZIELE DIESER DISSERTATION 12
1.7. PUBLIKATIONEN UND PATENTANMELDUNGEN 13
2. GRUNDLAGEN MODULARER MULTILEVEL UMRICHTER 15
2.1. MULTILEVELTOPOLOGIEN IM UEBERBLICK 15
2.1.1. NEUTRAL-POINT / DIODE CLAMPED CONVERTERS 15
2.1.2. FLYING CAPACITOR CONVERTERS 16
2.1.3. KASKADIERTE H-BRUECKEN MIT POTENTIALGETRENNTEN VERSORGUNGEN 16
2.2. AUFBAU DES MODULAREN MULTILEVEL UMRICHTERS NACH MARQUARDT . . . 17
2.2.1. MODULARER AUFBAU 18
2.2.2. VORTEILE DER MMC-TOPOLOGIE 19
2.3. KLASSIFIZIERUNG MODULARER MULTILEVEL UMRICHTER 21
2.4. ANFORDERUNG AN DIE REGELUNG VON MODULAREN MULTILEVEL UMRICHTERN .
22 2.4.1. REGELGROESSEN 22
- V-
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN HTTP://D-NB.INFO/1014485363
DIGITALISIERT DURCH
IMAGE 2
VI INHALTSVERZEICHNIS
3. MATHEMATISCHE MODELLIERUNG DES MODULAREN MULTILEVEL UMRICHTERS 25
3.1. MODELLIERUNG DER PHASENMODULE ALS STEUERBARE SPANNUNGSQUELLEN . .
25 3.1.1. REGELUNG UND SYMMETRIERUNG DER KONDENSATORSPANNUNGEN . . 25
3.1.2. MODELLIERUNG EINES SUBMODULS 27
3.1.3. PHASENMODULAUSGANGS- UND -SUMMENSPANNUNG 27 3.2. NETZWERKANALYSE
ANHAND DES ERSATZSCHALTBILDES 31
3.2.1. KNOTEN- UND MASCHENANALYSE 32
3.2.2. AUFSTELLEN DES DIFFERENTIALGLEICHUNGSSYSTEMS 32
3.3. LINEARES ZUSTANDSRAUMMODELL DES MMC 34
3.3.1. LINEARE ZUSTANDSRAUMMODELLE 34
3.3.2. DEFINITION VON ZUSTANDS-, STELL- UND NETZGROESSEN FUER MMC . . 34
3.3.3. TRANSFORMATION DES ZUSTANDSRAUMMODELLS IN EINE NETZ-/KREIS-
STROMDARSTELLUNG 36
3.3.4. DISKRETISIERUNG DES ZUSTANDSRAUMMODELLS 42
3.4. MODELLIERUNG VON TOTZEITEN 43
3.4.1. MODELLIERUNG VON STELLTOTZEITEN 44
3.4.2. MODELLIERUNG VON MESSTOTZEITEN 47
3.4.3. MODELLIERUNG VON STELL- UND MESSTOTZEITEN 48
3.5. MODELLIERUNG DES MMC ALS BILINEARES SYSTEM 50
3.5.1. BILINEARE SYSTEME 50
3.5.2. ZUSTANDSRAUMDARSTELLUNGEN BILINEARER SYSTEME 51 3.5.3. BILINEARES
ZUSTANDSRAUMMODELL DES MMC 52
3.6. MODELLIERUNG DES MMC ALS BILINEARES PERIODISCH-ZEITVARIANTES SYSTEM
57 3.6.1. ENERGIEBALANCIERUNG INNERHALB DES UMRICHTERS 57
3.6.2. PBTV-ZUSTANDSRAUMMODELL DES MMC 65
4. ENTWURF UND ANWENDUNG VON MEHRGROESSENREGELUNGSVERFAHREN 69 4.1.
ZUSTANDSREGLERENTWURF FUER LINEARE SYSTEME 69
4.1.1. ZUSTANDSREGELUNGEN 69
4.1.2. REGLERENTWURF DURCH POLVORGABE 70
4.1.3. OPTIMALE REGELUNG 71
4.2. ZUSTANDSREGLERENTWURF ZUR STROMREGELUNG DES MMC 76
4.2.1. LQR-ENTWURF FUER MMC MIT VORSTEUERUNG 76
4.2.2. LQR-ENTWURF FUER MMC UNTER BERUECKSICHTIGUNG VON STELLTOT- ZEITEN
79
4.3. BEOBACHTERENTWURF 81
4.3.1. STRUKTUR DES LUENBERGER-BEOBACHTERS 82
4.3.2. BEOBACHTERENTWURF UNTER BERUECKSICHTIGUNG VON STELL- UND MESS-
TOTZEITEN 82
4.3.3. DER GESCHLOSSENE REGELKREIS MIT BEOBACHTER 83
4.4. REGLERENTWURF FUER BILINEARE SYSTEME 85
4.4.1. STABILITAET BILINEARER SYSTEME 85
IMAGE 3
INHALTSVERZEICHNIS VII
4.4.2. ENTWURF EINER STABILEN ZUSTANDSRUECKFUEHRUNG 88
4.4.3. OPTIMALE REGELUNG VON BLS 90
4.5. REGLERENTWURF ZUR STROM- UND ENERGIEREGELUNG DES MMC 94
4.5.1. STABILITAETSBETRACHTUNG DES GESCHLOSSENEN REGELKREISES 94 4.6.
REGLERENTWURF FUER PERIODISCH-ZEITVARIANTE SYSTEME 97
4.7. REGLERENTWURF ZUR STROMREGELUNG, ENERGIEREGELUNG UND -BALANCIERUNG
100 4.7.1. REGELKREISSTRUKTUR 101
4.7.2. SIMULATION 102
4.7.3. ANALYSE DES GESCHLOSSENEN REGELKREISES 103
5. ERWEITERTER BEOBACHTER ZUR AKTIVEN STOERUNGSKOMPENSATION 105 5.1.
FREQUENZSELEKTIVE REGELUNG ALS STAND DER TECHNIK 107
5.1.1. REGELUNG DES GLEICLISTROMS 107
5.1.2. REGELUNG VON WECHSELGROESSEN MIT PI(D)-REGLERN 107
5.1.3. BETRACHTUNG DER PARK-TRANSFORMATION IM LAPLACEBEREICH . . . 107
5.1.4. PARALLELE REGELUNG MEHRERER FREQUENZEN 108
5.1.5. REGELUNG VON MIT-, GEGEN- UND NULLSYSTEM 108
5.2. KONZEPT DES ERWEITERTEN BEOBACHTERS ZUR STOERUNGSKOMPENSATION BZW.
FUEHRUNGSSIGNALFOLGE 111
5.2.1. KONZEPT DER STOERGROESSENBEOBACHTUNG 112
5.2.2. REGELUNGSSTRUKTUR MIT ERWEITERTEM BEOBACHTER 112
5.3. ERWEITUNG VON ZUSTANDSMODELLEN UM STOERSIGNALE 113
5.3.1. MODELLIERUNG VON STOERSIGNALEN 114
5.3.2. MODELLIERUNG VON MIT-, GEGEN-UND NULLSYSTEMSTOERUNGEN . . .114
5.3.3. BEOBACHTERMODELL FUER MMC 116
5.3.4. ERWEITERUNG DES MODELLS UM HARMONISCHE STOERUNGEN 116 5.3.5.
DISKRETES MODELL 117
5.4. REGELKREISSTRUKTUR UND ENTWURF DES ERWEITERTEN BEOBACHTERS 118 5.5.
SIMULATIONSBEISPIELE 119
6. VERGLEICH UND EINORDNUNG DER KONZEPTE UND VERFAHREN 125
6.1. KASKADIERTE REGELUNG 125
6.2. MEHRGROESSENSTROMREGELUNG 127
6.3. BILINEARE STROM- UND ENERGIEREGELUNG 127
6.4. PERIODISCHE REGELUNG 127
6.5. FUNKTIONALITAET UND KOMPLEXITAET DER VERFAHREN 128
7. ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 131
A. TRANSFORMATIONEN 135
B. VERFAHREN ZUR ANSTEUERUNG DER PHASENMODULE 137
IMAGE 4
VIII INHALTSVERZEICHNIS
C. BESTIMMUNG DER GLEICHANTEILE DER KONDENSATORSUMMENSPANNUNGEN 139
C.L. REKURSIVER LEAST-SQUARE-SCHAETZER 139
D. SIMULATIONEN 141
LITERATURVERZEICHNIS 153
PUBLIKATIONEN 159
PATENTANMELDUNGEN 161 |
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