Der Modulare Hochfrequenz Umrichter

Die Leistungselektronik ist eine Schlüsseltechnologie mit weiterhin zunehmender Bedeutung für die wichtigen Themen der Energieeffizienz, Automatisierung und Mobilität. Extrem hohe Anforderungen bezüglich Systemverfügbarkeit erfordern neuartige Topologien der Leistungselektronik, welche die sichere Funktion der Umrichter auch nach einzelnen Defekten gewährleisten. Der untersuchte Modulare Hochfrequenz Umrichter (MHF) stellt für zukünftige Herausforderungen eine geeignete Topologie dar. Der Betrieb mit kleinen passiven Komponenten basiert auf einer hohen Anzahl von Systemstufen am Ein- und Ausgang (Multilevel-Technik). Der modulare Aufbau des MHFs ist die Basis der hohen Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit des Systems. Einen Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit bildet die Regelung der Umrichter, sowohl im Normalbetrieb als auch im Betrieb nach Auftreten einzelner Defekte (redundanter Betrieb). Das Regelungskonzept ermöglicht den rückwirkungsfreien Betrieb mehrerer Umrichter an einem gemeinsamen DC-Netz. Zusätzlich zeichnet sich die Regelungsstruktur dadurch aus, dass eine Erweiterung auf beliebige Strangzahlen und Submodule ohne signifikanten Mehraufwand möglich ist. Weiter werden die Voraussetzungen eines rückwirkungsfreien, sicheren Betriebs mehrerer Wechselrichter an einem DC-Netz untersucht. Zu diesem Zweck erfolgt eine allgemeine Berechnung der komplexen Eingangsimpedanz des MHFs. Ebenfalls sind Verfahren für die Regelung des redundanten Betriebs vorgestellt. Simulations- und Messergebnisse schließen die theoretischen Betrachtungen der Regelung und des redundanten Betriebs jeweils ab.