Modellierung, Simulation und Entwicklung eines netzgekoppelten Spannungsquellenumrichters mit selektiver Oberwellenreduzierung: HiL und experimentelle Validierungen

In diesem Beitrag wird eine Entwicklungstechnik für den netzgekoppelten Spannungsquellenumrichter (VSC) vorgestellt. Wir schlagen ein Simulationsverfahren in der MATLAB/Simulink-Umgebung vor, das den Betrieb des zeitdiskret gesteuerten netzgekoppelten VSC nachbildet. Der Schaltkreismodellierungsansatz wird für die Simulation der Leistungsstufe im zeitkontinuierlichen Bereich mit dem Maßstab der physikalischen Einheit verwendet. Der zeitdiskrete Regelalgorithmus wird in einer interpretierten MATLAB-Funktion im Einheitsmaßstab implementiert, die sich mit der Schaltperiode synchronisiert. Ein solcher Regelungsalgorithmus lässt sich leicht in die Sprache C übersetzen, um den 32-Bit-C2000-DSP-Controller mit denselben Regelungsparametern zu programmieren. Die vorgeschlagene Plattform wurde mit einem hardwareund mit einem 5-kVA-3-Phasen-LCL-gefilterten netzgekoppelten VSC validiert. Das zeitdiskrete Regelschema wurde im synchronen Referenzrahmen mit Proportional-Integral- und Multiresonanzreglern bei den Oberschwingungsordnungen 6 und 12 zur Unterdrückung der Netzspannungsoberschwingungen der Ordnungen 5, 7, 11 und 13 implementiert. Die experimentellen Ergebnisse stimmten gut mit den Simulationsergebnissen überein. Die experimentellen Netzströme entsprachen dank der Multiresonanzregler der Norm IEEE 1547. Die vorgeschlagene Plattform bietet einen reibungslosen Übergang von der Implementierung zu einem nahezu geschäftliche Prototyp mit geringen Investitionskosten für Simulations- und Rapid-Prototyping-Tools. Ein MATLAB/Simulink VSC-Modell wird als Anhang zu diesem Beitrag bereitgestellt.