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

Die Präsentation demonstriert die HiL-Validierung der aktiven Störungsunterdrückungsregelung (ADRC), die für die Spannungsregelung von DC/DC-Wandlern in einem Dreipunkt-Gleichstromnetz eingesetzt wird. Die ADRC ist eine auf einem Störungsobserver basierende Regelung, die die Gesamtstörung schätzt und über den Rückkopplungsregler unterdrückt. Der Haupt-HiL-Aufbau besteht aus zwei OPAL-RT-Zielen, dem OP5707 und dem OP4510. Im FPGA des OP5707-Ziels wird das Gleichstromnetz mit einem Buck-Wandler, einem Boost-Wandler und einer Konstantleistungslast (CPL) modelliert. Das OP5707-Ziel liefert analoge Messungen an das OP4510-Ziel. In der CPU des OP4510-Targets werden die digitalen ADRC-Spannungsregler der Buck- und Boost-Wandler 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 an die im OP5707-Target modellierten DC/DC-Wandler. Die PWM-Signale der beiden ADRC-gesteuerten Wandler, die beide im OP4510-Ziel generiert werden, werden zufällig verschoben, um eine realistischere Darstellung der nicht synchronisierten PWM verschiedener Wandler im Netz zu erzielen. Die HiL-Ergebnisse werden mit den Ergebnissen der 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 werden für zwei verschiedene ADRC-Modelle verwendet, eines linear und eines nichtlinear. Diese stellen unterschiedliche Anforderungen an die Steuerungsdiskretisierung und damit an die Realisierung der digitalen Regler im OPAL-RT-Ziel. Die HiL-Ergebnisse validieren beide ADRC-Modelle im Vergleich zu den Offline-Simulationen. Es wird nachgewiesen, dass die digitalen Regler in der Lage sind, die Gesamtstörung schnell zu schätzen und durch die Rückkopplungsregelung zu unterdrücken, um verschiedene Störungen im Gleichstromnetz in Echtzeit zu bewältigen und gleichzeitig eine sehr gute Dynamik und eine strenge Spannungsregelung zu gewährleisten.