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Moritz Sebastian Spichartz

• The special challenges of using a Modular Multilevel Converter (MMC) as medium-voltage drive converter are the high requirements to the real-time control system and the implementation of a multivariable overall control scheme. A real-time control system based on a PC and a further development of an industrial embedded system are presented. The high I/O request is a special demand to the control system hardware, which has been met by a co-design of a sequentially working CPU and parallelly working FPGAs in master-slave architecture. A novel multivariable state-feedback control scheme for induction machines, supported by a feedforward pilot control, is presented. The overall MMC drive control is a cascaded multivariable control with subordinated machine control and overlaid balancing of the submodule energies with additional injection of high-frequent circulating converter currents at low output frequencies.
• Die besonderen Herausforderungen für den Einsatz eines Modularen Multilevelstromrichters (MMC) in einem drehzahlvariablen Mittelspannungsantrieb sind die hohen Anforderungen an das Echtzeitregelungssystem sowie die Implementierung eines passenden Mehrgrößenreglers. Ein PC-basiertes Regelungssystem und die Weiterentwicklung zu einem industrietauglichen, modular aufgebauten Embedded System werden vorgestellt. Die hohe Anzahl an I/O-Signalen wird durch das Co-Design einer zeitlich sequenziell arbeitenden CPU und parallel arbeitenden FPGAs in Master-Slave-Architektur in Echtzeit beherrscht. Eine neuartige Mehrgrößenregelung für Induktionsmaschinen mit Zustandsrückführung und integrierter Vorsteuerung wird als unterlagerte Regelung der Gesamtregelung des MMC-Antriebs eingeführt. Die überlagerte Ausgleichsregelung der gespeicherten Energien in den Submodulen des MMC wird durch zusätzlich injizierte hochfrequente Kreisströme im Umrichter bei niedrigen Ausgangsfrequenzen unterstützt.