Untitled - vdf Hochschulverlag AG an der ETH Zürich

214 10 Phasenstromregler
Während beim Zweipunktregler die analytisch ermittelten Grössen f inst und f s die
Schaltfrequenz genau beschreiben, stimmen sie hier nur näherungsweise. Es findet im stationären
Betrieb eine Synchronisierung des Pulsmusters auf die Grundfrequenz statt.
Dieses Phänomen kann anhand von Bild 10.10 erklärt werden: der Verzerrungsstrom i A,VZ
verlaufe vor dem Zeitpunkt t 0 in beliebiger Weise. Da bei t 0 die Modulationsfunktion einen
Nulldurchgang aufweist, berührt er zweimal denselben Rand des Toleranzbandes und
schliesst dabei eine bezüglich t 0 axialsymmetrische Fläche ein. Wegen der Symmetrie von
m bezüglich t 0 stellt auch der weitere Verlauf von i A,VZ nach t 0, bis zum nächsten Nulldurchgang
von m bei t 1, eine Spiegelung des vorangegangen Abschnittes dar. Auf dieselbe
Art und Weise entsteht bei t 1 die nächste Symmetrieachse, so dass die folgende Halbperiode
nach t 1 mit derjenigen vor t 0 identisch ist. Damit wiederholt sich der Verlauf einer
Halbperiode des Verzerrungsstromes immer wieder, jeweils bezüglich der vorangegangenen
gespiegelt. Der Verlauf selbst ist allein durch den Anfangszustand der Schaltung
bestimmt. Er sieht für denselben Modulationsgrad bei verschiedenen Anfangsbedingungen
anders aus. Die Synchronisation erfolgt, sobald sich die Schaltung im stationären
Zustand befindet.
i A,VZ
Axialsymmetrie Axialsymmetrie
t 0
u AB
mU d
Bild 10.10. Synchronisierung des Pulsmusters auf die Grundfrequenz
t 1
Der beschriebene Mechanismus ist im Falle vollständig idealer Kurvenformen leicht
verständlich. Es kann aber festgestellt werden, dass selbst bei Abweichungen von der Idealität
eine Synchronisation stattfindet. Das Verwenden einer zweiten Schaltschwelle zum
Umschalten der Spannungspolarität verursacht eine solche Nichtidealität. Wie in Bild
10.10 durch den dünn eingezeichneten Verlauf angedeutet, geht dadurch zwar die exakte
Axialsymmetrie des Verzerrungsstromes bezüglich t 0 oder t 1 verloren. Trotzdem stellt
sich mit beliebigen Startbedingungen nach wenigen Halbperioden des Einschwingens ein
periodischer Verlauf ein. Dasselbe kann auch beobachtet werden, wenn die Last einen
ohmschen Anteil aufweist, und selbst wenn in der Gegenspannung, im Stromsollwert oder
in der Zwischenkreisspannung Oberschwingungen vorhanden sind. Solange alle von aussen
beeinflussten Grössen synchron verlaufen, also keine aperiodischen Störungen aufweisen,
stellt sich auch das Pulsmuster synchron ein.
Als Konsequenz der Synchronisation ist die mittlere Schaltfrequenz nach (10.24), die
ja im allgemeinen kein ganzzahliges Vielfaches der Grundfrequenz ist, nur als Näherung
zu verstehen. Der genaue Wert stellt sich je nach Startbedingung entweder auf das nächst-
I δ
t
t