Modellierung und Regelung eines mobilen VLF Prüfgenerators

Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Entwurf eines nichtlinearen Regelungs- und Beobachterkonzepts für einen very low frequency (VLF) Prüfgenerator zum mobilen Prüfen von Hochspannungskabeln.
Zu Beginn dieser Arbeit wird ein detailliertes mathematisches Modell des Prüfgenerators hergeleitet, welches die wesentlichen nichtidealen Eigenschaften des Systems beschreibt.
Ausgehend von diesem Modell werden ein reduziertes Modell des Prüfgenerators und ein Hüllkurvenmodell erstellt. Diese vereinfachten Modelle bilden die wesentlichen Eigenschaften des Prüfgenerators sehr gut ab und werden deshalb für eine Systemanalyse und den anschließenden Reglerentwurf verwendet. In der Systemanalyse wird unter anderem untersucht, wie die Stellgrößen gewählt werden müssen, damit die Verluste während des Prüfbetriebs minimiert und gleichzeitig die hohen Anforderungen an die Qualität der Testspannung erfüllt werden.
Die daraus gewonnenen Erkenntnisse werden direkt im Entwurf des Regelungs- und Beobachterkonzepts verwendet. Im Zuge des Reglerentwurfs wird gezeigt, dass die Anforderungen an die Qualität der Testspannung nur erfüllt werden können, wenn zusätzlich zum eigentlichen nichtlinearen Reglerentwurf mehrerer Systemparameter optimiert werden. Da im späteren Prüfbetrieb die Kapazität des Testkabels nicht genau bekannt ist, wird die Regelung um einen Beobachter für die Kabelkapazität erweitert.
Die erzielbare Regelgüte wird in Simulationen und Messungen an einem VLF Prüfgenerator Prototyp für Testspannungen bis zu \SI{200}{\kilo\volt} rms validiert.