Untitled - vdf Hochschulverlag AG an der ETH Zürich

170 9 Vorausberechnete Pulsmuster
cke bis auf null kann jedoch nur geschlossen werden, wenn man dort auf ein asynchrones
Steuerverfahren umstellt.
Die Forderung nach einer Beschränkung der Schaltfrequenz innerhalb mehr oder weniger
engen Grenzen ist sinnvoll, weil damit einerseits der Verzerrungsanteil in den Phasenströmen
und andererseits die Schaltverluste im Stromrichter im gesamten Betriebsbereich
in der gleichen Grössenordnung bleiben. Dasselbe gilt für die Drehmomentwelligkeit bei
einem Antrieb.
Alle Parameter lassen sich nur quantisiert einstellen: die Auflösung des Modulationsgrades
ist durch die Anzahl der gespeicherten Pulsmuster begrenzt und die Grundkreisfrequenz,
die Phasenlage des Pulsmusters sowie die Position der Schaltwinkel sind durch
die Auflösung der Zeitbasis quantisiert.
In der Regel erfüllt ein Mikroprozessor die Funktion der Kontrolleinheit (Kapitel 19).
Die Ausgabe der Schaltereignisse kann dabei mittels Interrupts realisiert werden. Diese
Lösung ist eher schwerfällig und beansprucht viel Rechenleistung. Besser ist eine Auslagerung
aus dem eigentlichen Rechner in eine Ausgabelogik (z.B. programmierbarer Logikbaustein
oder ASIC). Dort wird einfach die Schaltzeit und der Schaltzustand abgelegt.
Bei Übereinstimmung der Schaltzeit mit der Zeitbasis erfolgt die Ausgabe automatisch.
Die Ausgabe muss dabei auch für diejenigen Schaltwinkel korrekt erfolgen, welche sehr
nahe beieinander liegen. Die entsprechenden kritischen Sequenzen sind durch den Charakter
der Pulsmuster gegeben, wobei jedoch die zeitlichen Abstände vor allem auch mit
zunehmender Grundfrequenz kleiner werden. Damit die Rechengeschwindigkeit nicht
auf diesen Grenzfall ausgelegt sein muss, drängt sich der Einsatz einer Ausgabelogik auf,
die mehrere Schaltereignisse speichern und verarbeiten kann. Das Nachladen von weiteren
Schaltereignissen braucht dann nur mit einer Repetitionsrate zu erfolgen, die dem
mittleren Abstand zwischen den Schaltzeiten entspricht.
Im Vordergrund des Kapitels 9 stehen die Berechnung der Pulsmuster und ihre stationären
Eigenschaften. Der stationäre Betrieb des Modulators ist einfach realisierbar, da nur
ein einziges Pulsmuster zyklisch auszugeben ist. Die Reaktion auf Änderungen der Eingangsparameter
M, ω 1 und ϕ u stellt dagegen an die Kontrolleinheit sehr grosse Ansprüche.
Auf diese Problematik wird in Kapitel 9.3.5 speziell eingegangen.
Die abgespeicherten Schaltwinkel können nach beliebigen Kriterien berechnet worden
sein. Den einfachsten Fall eines Modulators mit vorausberechneten Pulsmustern stellt die
Grundfrequenzsteuerung dar. Sie ergibt für einen dreiphasigen Stromrichter eine Tabelle
mit nur einem Muster und 6 Schaltwinkeln. Im allgemeinen handelt es sich aber um Pulsmuster
mit niedriger Schaltzahl, welche On-Line nicht implementierbar sind, weil die
Schaltwinkel einer ganzen Periode das Resultat einer globalen Optimierung darstellen. Da
bei der eigentlichen Berechnung der Schaltwinkel keine Echtzeitprobleme zu bewältigen
sind, können die Algorithmen fast beliebig komplex sein.
Dreiphasige Pulsmuster: Das Prinzipschema in Bild 9.1 bezieht sich auf einen einphasigen
Modulator. Es sieht für dreiphasige Schaltungen jedoch grundsätzlich gleich aus.
Normalerweise ist davon auszugehen, dass wie in Bild 9.2 die Schaltfunktionen für die 3
Brückenzweige abgesehen von der Phasenverschiebung identisch sind. Es herrschen dann
vollständig symmetrische Verhältnisse und die Phasenspannungen und -ströme sind frei
von allen Vielfachen der 3. Harmonischen (Anhang B.1). Die Berechnung der Schaltwin-