Echtzeitsimulation leistungselektronischer Schaltungen für die Hardware-in-the-Loop-Simulation

Das Interesse an Hardware-in-the-Loop (HIL) Simulatoren von leistungselektronischen Schaltungen hat in der Automobilindustrie, wie auch in der Energietechnik, in den letzten Jahrzehnten zugenommen. Im Bereich der Automobilindustrie, in der HIL-Simulationen weit verbreitet sind und die Nachfrage durch den aktuellen Wandel vom klassisch angetriebenen Kraftfahrzeug zu Elektro- und Hybrid- Fahrzeugen begründet ist, steigt das Interesse im Bereich der Energieversorgung durch die Einbindung der dezentral anzubindenden erneuerbaren Energiequellen, wie z. B. Wind- und Solarenergie. Diese Arbeit befasst sich mit Verfahren zur Modellierung leistungselektronischer Schaltungen. Hierbei liegt der Schwerpunkt auf der Analyse und Weiterentwicklung bekannter Verfahren, die schließlich hinsichtlich Rechenaufwand, Speicherbedarf, Algorithmisierbarkeit, Verallgemeinerbarkeit und Implementierungsmöglichkeit auf Field-Programmable-Gate-Arrays (FPGA) bewertet werden. Darüber hinaus wird eine automatisierte Generierung für die unterstützte Entwicklung von Simulationen auf FPGAs vorgestellt. Anschließend erfolgt die Auswahl zweier Modellierungsverfahren für die Prozessor- bzw. FPGAbasierte HIL-Simulation eines Gleichrichters mit Blindleistungskompensation. Diese dient dem Nachweis der Anwendbarkeit durch Vergleich der Messergebnisse des realen Systems und der HIL-Simulationen.