Frequenzselektive Aktivfilterung von Stromoberschwingungen mit einer erweiterten modellbasierten Prädiktivregelung

Modellprädiktive Regelungen waren bisher aufgrund der erforderlichen hohen Rechenleistung in ihrem Anwendungsbereich auf Regelstrecken mit niedrigen Abtastraten beschränkt. Durch die Verfügbarkeit schneller Rechenhardware wurde bereits ein Verfahren dieser Klasse von Reglern erfolgreich bei der feldorientierten Regelung von Asynchronmaschienen erprobt.

In dieser Arbeit wird der Einsatz einer modellbasierten Prädiktivregelung zur frequenzselektiven Aktivfilterung von Stromoberschwingungen untersucht. Hierzu wird ein Wechsel von der bisher üblichen Regelung von Gleichgrößen zu einer Regelung mehrerer überlagerter Sinusschwingungen durch Hinzufügen von dynamischen Modellen der Führungsgröße zu einer Prädiktivregelung mit einer Zustandsraumdarstellung durchgeführt.

Nach der erfolgreichen simulativen Untersuchung des Kompensationsverhaltens wurde zur Verifikation des Verfahrens im Labormaßstab ein mehrstufiger Umrichter aus einer Reihenschaltung von zehn H-Brücken mit Spannungszwischenkreis als Stellglied für die Regelung aufgebaut. Der Umrichter wurde über einen schwach gedämpften Saugkreis parallel zu verschiedenen Stromoberschwingungsquellen angeschlossen und bewies die Funktionstüchtigkeit der entwicketen Regelung.