Promotion Benjamin Ruccius
Wir gratulieren Herrn Dr. Benjamin Ruccius zur erfolgreichen Promotionsprüfung!
Seine Doktorarbeit mit dem Titel „Ein innovatives Regelungskonzept zum optimierten Betrieb von Modularen Multilevel-Umrichtern“ entstand unter der Betreuung von Prof. Dr.-Ing. Martin März vom Lehrstuhl für Leistungselektronik und Prof. Dr.-Ing. Mark-Matthias Bakran vom Lehrstuhl für Mechatronik der Universität Bayreuth als Zweitgutachter.
Herr Ruccius hat in seiner Arbeit ein innovatives Regelungskonzept entwickelt, das es erlaubt, den sehr hohen Kommunikationsaufwand innerhalb eines modularen Multilevel-Umrichters (MMC) drastisch reduzieren und über eine Reduzierung der Kreisströme auch den Wirkungsgrad zu verbessern.
Das Konzept des MMC wurde um die Jahrtausendwende entwickelt und überträgt, bildlich gesprochen, das Prinzip des Lego®-Bausteins auf die Leistungselektronik. Die Basis eines MMCs bilden baugleiche Umrichterbausteine, die beliebig gestapelt, d.h. in Serie geschaltet, werden können, um die Spannungsanforderung einer konkreten Anwendung zu erfüllen. Dieses Bausteinprinzip reduziert den anwendungsspezifischen Entwicklungsaufwand drastisch. Fachlich gesprochen ist der MMC ein nicht-isolierender, bidirektionaler DC/AC-Wandler. Aufgrund seiner Modularität und hohen AC-Spannungsqualität hat sich das MMC-Prinzip in kurzer Zeit eine breite Anwendung im Bereich der elektrischen Energieversorgung (HGÜ) und der Hochleistungsantriebe erschlossen.
Ein großer Vorteil – aber auch das zentrale Problem – des MMC ist, daß die einzelnen Bausteine keine eigene Energieversorgung besitzen, sondern lediglich über einen begrenzten Energiespeicher, zumeist in Form eines Kondensators, verfügen. Daher muss über die Wahl des richtigen Schaltzustands jedes Bausteins ein ständiges Ausbalancieren der Spannungen an allen Bausteinen erfolgen. In der Praxis bedeutet dies einen immensen Kommunikationsaufwand zwischen allen Bausteinen und dem Zentralrechner, der sich schnell auf mehrere hundert Glasfaserverbindungen summieren kann. Dieser hohe Kostenblock ist eine entscheidende Hürde für das MMC-Prinzip, sich auch breitere Anwendungsfelder im kostensensitiven Nieder- und Mittelspannungsbereich erschließen zu können.
Hier hat Herr Ruccius einen bedeutenden Beitrag zur Vereinfachung des Kommunikationsaufwands und zur Optimierung der Betriebsführung modularer Multilevel-Umrichter für Mittelspannungsanwendungen geleistet.