Untitled - vdf Hochschulverlag AG an der ETH Zürich

9.3 Optimierte Pulsmuster 199
Minimaler Klirrfaktor für den Phasenstrom [Wüe1]: Bei den bisherigen Optimierungen
wurde stets davon ausgegangen, dass der Modulationsgrad als Randbedingung
vorgegeben ist. Es gibt jedoch Anwendungen, wo nur ein einziges Pulsmuster benötigt
wird, z.B. wenn die Amplitude der Grundschwingung durch Variation der Zwischenkreisspannung
eingestellt wird. Der Stromrichter kann dann mit Grundfrequenzsteuerung betrieben
werden, so dass die Zwischenkreisspannung maximal ausgenützt ist. Es kann jedoch
auch ein optimiertes Pulsmuster mit q>1 verwendet werden, welches das beste Verhältnis
zwischen Grundschwingung und Verzerrungsanteil in den Phasenströmen ergibt.
Für die Formulierung des entsprechenden Gütekriteriums kann vom Klirrfaktor des Kurzschlussstromes
(9.44) ausgegangen wird. Nach geeigneter Umformung erhält das Gütekriterium
schliesslich die Form:
2
ki 2
2
IVZ, eff IVZ, eff
= -------------- = --------------------------------------------- = min
2 2 2
Ike , ff IVZ, eff + îk, ν = 1 ⁄ 2
⇒
2 2
2
IVZ, eff + îk, ν = 1 ⁄ 2 îk, ν = 1
--------------------------------------------- = 1 + ----------------- = max
2
2
IVZ, eff
2IVZ, eff
Z =
2
2IVZ, eff
-----------------
2
îk, ν = 1
=
νmax 2
∑ îν i > 1
---------------
2
îk, ν = 1
=
min
(9.44)
(9.45)
Der Kurzschlussstrom kann wie in den Kapiteln 9.3.2.1 und 9.3.2.2 gezeigt, entweder im
Zeit- oder im Frequenzbereich berechnet werden. Die Randbedingung für den Modulationsgrad
entfällt, da dieser in das Gütekriterium mit einbezogen ist. Die Optimierung ergibt
Resultate mit einem Modulationsgrad im Bereich M=1.05 für einphasige Pulsmuster
und M=1.2 für dreiphasige, da dort die Verzerrungsanteile bei sehr grosser Aussteuerung
ausgeprägte Minima aufweisen. Diese Tatsache ist in den entsprechenden Bildern 9.18
und 9.22 leicht ersichtlich. Vor allem im dreiphasigen Fall ist die Reduktion der Aussteuerung
gegenüber Grundfrequenzsteuerung sehr gering.
9.3.5 Dynamische Betrachtungen
9.3.5.1 Definition von transienten Zuständen im Modulator
Grundsätzlich sind die abgespeicherten Pulsmuster für den stationären Betrieb ausgelegt.
Es ist naheliegend, Pulsmusterwechsel grundsätzlich nur an ganz bestimmten Stellen, z.B.
am Anfang einer Periode bzw. einer Halb- oder Viertelperiode zuzulassen. Ein Wechsel
bedeutet einen Sprung von einem stationären Zustand in einen anderen, wenigstens was
die Schaltfunktionen angeht. Die Eingangsgrössen werden im entsprechenden zeitlichen
Abstand abgetastet. Für die meisten Anwendungen ergeben sich auf diese Weise jedoch
unzulässig grosse Reaktionszeiten im Modulator.