RT23 | HIL-Validierung eines fortschrittlichen Spannungsreglers für DC/DC-Wandler in einem MTDC-Netz

Der Vortrag demonstriert die HiL-Validierung der aktiven Störungsunterdrückungsregelung (ADRC), die für die Spannungsregelung von DC/DC-Wandlern in einem dreipoligen Gleichstromnetz eingesetzt wird. Bei der ADRC handelt es sich um eine störungsbasierte Regelung, die die Gesamtstörung schätzt und sie durch den Rückkopplungsregler zurückweist. Der Haupt-HiL-Aufbau besteht aus zwei OPAL-RT-Targets, dem OP5707 und dem OP4510. Im FPGA des OP5707-Targets wird das Gleichstromnetz modelliert, mit einem Abwärtswandler, einem Aufwärtswandler und einer konstanten Leistungslast (CPL). Das OP5707-Target liefert analoge Messungen an das OP4510-Target. In der CPU des OP4510-Targets werden die digitalen ADRC-Spannungsregler der Abwärts- und Aufwärtswandler sowie der digitale PID-Stromregler der CPL modelliert. Im FPGA dieses OPAL-RT-Targets werden die PWM-Signale der DC/DC-Wandler erzeugt. Das OP4510-Target liefert die digitalen Schaltsignale für die im OP5707-Target modellierten DC/DC-Wandler. Die PWM-Signale der beiden ADRC-gesteuerten Wandler, die beide im OP4510-Target generiert werden, werden zufällig verschoben, um eine realistischere Darstellung der nicht synchronisierten PWM der verschiedenen Wandler im Netz zu erreichen. Die HiL-Ergebnisse werden mit den Ergebnissen von Offline-Simulationen des kontinuierlichen Systems und des diskreten Systems mit/ohne digitale Regler verglichen. Die Auswirkungen von Verzögerungen, Rauschen und PWM-Modellierung in diesen Simulationen werden ebenfalls untersucht. Der gleiche HiL-Aufbau und der gleiche Vergleichsansatz wird für zwei verschiedene ADRC-Modelle verfolgt, ein lineares und ein nichtlineares. Diese stellen unterschiedliche Anforderungen an die Diskretisierung der Regelung und damit an die Realisierung der digitalen Regler im OPAL-RT-Target. Die HiL-Ergebnisse validieren beide ADRC-Modelle im Vergleich zu den Offline-Simulationen. Es wird bewiesen, dass die digitalen Regler in der Lage sind, die Gesamtstörung schnell abzuschätzen und sie durch die Rückkopplungsregelung zu unterdrücken, um verschiedene Störungen im Gleichstromnetz in Echtzeit zu bewältigen, während sie eine sehr gute Dynamik und eine enge Spannungsregelung bieten.