ECPE Tutorial

In den letzten zwei Jahrzehnten haben sich Zustandsraum-Regelverfahren zum Stand der Technik für Anwendungen in der Leistungselektronik entwickelt. Ihr im Vergleich zu PI-basierten (Proportional-Integrator) Verfahren überlegenes dynamisches Verhalten macht sie zur Methode der Wahl, wenn es um die schnelle und präzise Regelung von Umrichtern geht, wobei sie gleichzeitig eine relativ geringe Rechenkomplexität aufweisen. Aufgrund ständig steigender Anforderungen hinsichtlich Oberschwingungen und Störverhalten gehört die Auslegung von Zustandsraumreglern mittlerweile bereits zum Werkzeugkasten vieler Entwicklungsteams.

Dieses Tutorial richtet sich speziell an Ingenieure und Wissenschaftler, die ihre Kenntnisse im Bereich der Leistungselektronik-Regelung aufbauen oder vertiefen möchten. Es bietet strukturierte Leitlinien für die Implementierung von Zustandsrückkopplungsreglern zur Strom- oder Spannungsnachführung, zeigt Fallstricke auf und skizziert Strategien zu deren Vermeidung.

Das erste Ziel besteht darin, ein intuitives Verständnis für lineare gewöhnliche Differentialgleichungen, Eigenwerte, Eigenvektoren und deren Zusammenhang mit der Stabilität zu vermitteln, begleitet von repräsentativen Beispielen aus der Leistungselektronik. Darüber hinaus werden Strategien zur genauen Modellierung und Simulation von kontinuierlichen und diskreten Systemen erörtert.

Das zweite Ziel besteht darin, die Teilnehmer in die Lage zu versetzen, robuste Zustandsrückkopplungsregler für typische Anwendungen zu entwerfen. Dazu gehören maßgeschneiderte Lösungen wie die Implementierung von Vorfiltern, Vorwärtsregelung und Integralwirkung. Um umfassende praktische Erfahrungen zu vermitteln, wird ein wesentlicher Teil des Tutorials aus angeleiteten Übungen bestehen.