Untitled - vdf Hochschulverlag AG an der ETH Zürich

202 9 Vorausberechnete Pulsmuster
Schaltung zusätzlich belasten, Sättigungseffekte hervorrufen und das Drehmoment pulsieren
lassen. Wie die Beispiele zeigen, sind vor allem Schaltsequenzwechsel problematisch.
Weil sich die Verteilung der Schaltwinkel von einer Periode zur anderen völlig verändert,
können dort besonders grosse Gleichanteile entstehen.
Weisen die gespeicherten Pulsmuster stetige Schaltwinkelverläufe auf, so sind benachbarte
Pulsmuster stets gleichartig. Beispiele dafür sind alle in diesem Kapitel dargestellten
einphasigen Pulsmuster. Sie erlauben es, den Modulationsgrad in kleinen Schritten zu variieren,
ohne dass im Phasenstrom starke Gleichanteile entstehen. Sind dagegen Unstetigkeiten
vorhanden, weil verschiedene Schaltsequenzen oder auch Schaltzahlen verwendet
werden, so ist das Überwinden der Sprungstellen problematisch. Im Interesse eines guten
dynamischen Verhaltens kann es sinnvoll sein, auf die Verwendung unterschiedlicher
Schaltsequenzen zu verzichten und nur mit suboptimalen Pulsmustern einer einzigen Sequenz
zu fahren. In der Literatur werden andererseits auch Vorschläge gemacht, wie das
Problem der DC-Anregung umgangen werden kann ([Hol2], [Kul1]). Sie basieren darauf,
dass bei Pulsmusterwechseln die abgelegten Schaltwinkel vorübergehend in geeigneter
Weise modifiziert werden. Ihre Implementierung ist jedoch aufwendig.
Es bleibt anzufügen, dass bei grossen und schnellen Änderungen des Modulationsgrades
in jedem Fall DC-Anteile in den Phasenströmen erzeugt werden. Auf dieses Phänomen,
von dem alle Verfahren zur Spannungsteuerung betroffen sind, wird in Kapitel
13.5 kurz eingegangen.
Frequenzvariation: Während eine Änderung des Modulationsgrades einen Pulsmusterwechsel
bedingt, geschieht dies für die Grundfrequenz über den Proportionalitätsfaktor
zwischen den Schaltwinkeln und der Zeitbasis: eine Grundperiode umfasst entsprechend
mehr oder weniger Zähleinheiten der Zeitbasis. Die Einstellung einer neuen Grundfrequenz
ist deshalb vom Prinzip her einfach.
Praktische Probleme: Das beschriebene dynamische Verhalten basiert auf einer unendlich
schnellen Reaktionszeit des Modulators auf Änderungen der Eingangsgrössen. In der
Realität ist diese jedoch begrenzt, was zu einer ganzen Reihe von Problemen führt:
- Bis neue Daten bereitstehen muss das vorherige Pulsmuster weitergeführt werden.
- Sobald die Umschaltung auf das neue Pulsmuster möglich ist, müssen bereits vorbereitete
Schaltvorgänge des vorangegangenen Pulsmusters bzw. für die vorangegangene
Grundfrequenz, die von der Ausgabelogik noch nicht abgearbeitet sind, rechtzeitig wieder
gelöscht werden.
- Es ist darauf zu achten, dass die durch die praktische Realisierung des Stromrichters zulässigen
minimalen Abstände zwischen zwei Schaltflanken in einem Brückenzweig jederzeit
eingehalten werden.
Es stellt sich heraus, dass die praktische Implementierung eines Off-Line Modulators bereits
für relativ niedrige Schaltfrequenzen eine sehr leistungsfähige Kontrolleinheit voraussetzt.
Wenn zudem die abgespeicherten Pulsmuster sehr ungleichmässige Schaltwinkelverteilungen
aufweisen, richtet sich die Verarbeitungskapazität nach den Abschnitten
mit der grössten zeitlichen Dichte von Schaltereignissen. Die beschriebene Problematik
des dynamischen Verhaltens führt zusätzlich dazu, dass die Off-Line Modulatoren nur für