Untitled - vdf Hochschulverlag AG an der ETH Zürich

i Soll
i Str
ω 1
Beobachter für e
e
optimale Stromsteuerung
falls | iStr - iSoll | ≥ δ/2: Zustand
1. [t 1(k)-t 0]/N k für k=0...7 k Z
2. opt. k Z auswählen
11.3 Prädiktive Stromregelung 247
- Die sich einstellende mittlere Schaltfrequenz ist gegenüber den beiden vorhergehenden
einfacheren Verfahren bei vergleichbaren Verzerrungsströmen nicht kleiner. Dies hängt
damit zusammen, dass die Optimierung nur lokal, d.h. für den nächsten Schaltvorgang
erfolgt. Betrachtet man jedoch eine Sequenz von mehreren Schaltvorgängen, so kann
sich eine insgesamt niedrigere Schaltfrequenz ergeben, wenn nicht alle Schaltvorgänge
für sich allein gesehen optimal sind. Eine Reduktion der mittleren Schaltfrequenz würde
sich nur dann erzielen lassen, wenn die Trajektorie des Stromfehlers für eine ganze
Sequenz von Schaltvorgängen vorausbestimmt und optimiert würde. Der Rechenaufwand
dazu wäre aber wegen der grossen Anzahl von verschiedenen möglichen Sequenzen
riesig.
- Schon bei der beschriebenen Optimierung ist der Rechenaufwand erheblich: die Berechnung
des Gütekriteriums für eine kreisförmige Toleranzfläche ist zwar wie erwähnt
nicht allzu aufwendig, sie muss aber für alle 6 zur Verfügung stehenden neuen Schaltzustände
durchgeführt werden. Bis zum tatsächlichen Schaltzeitpunkt entsteht dadurch
eine Verzögerung, die eine Vergrösserung des Stromfehlers mit sich bringt. Damit dies
in kontrollierbarem Rahmen bleibt, muss ein sehr schneller Rechner eingesetzt werden.
Auf die Präsentation von Resultaten wird wegen der geringen praktischen Bedeutung des
Verfahrens verzichtet. Qualitativ verhalten sich die Spannungen, Ströme und Schaltfrequenzen
ähnlich wie bei der prädiktiven Stromregelung mit Schalttabelle.
Literatur zu Kapitel 11.3.2: [Hol3], [Hol4], [Kaz1], [Kol6]
Bild 11.24.
Blockdiagramm der prädiktiven Stromregelung
mit optimierter Zustandsauswahl
11.3.3 Prädiktive Stromregelung nach dem Deadbeat-Prinzip
Bei den bisher vorgestellten stromzeigerorientierten Verfahren bewegt sich der Stromzeiger
zwar jederzeit innerhalb einer vorgegebenen Toleranzfläche, er stimmt in der Regel
jedoch nie exakt mit seinem Sollwert überein. Zudem ist die Schaltfrequenz variabel. Im
folgenden wird ein Verfahren gezeigt, das mit einem festen Abtastintervall T Tast arbeitet.
Am Ende dieses Intervalles stimmt der Istwert des Stromzeigers stets genau mit seinem
Sollwert überein. Die Spannung am Ausgang des Stromrichters wird dabei mittels einer
Drehzeigermodulation (Kapitel 8) eingestellt, so dass sich für alle Brückenzweige eine
gleiche, konstante Schaltfrequenz ergibt. Voraussetzung für diese Art der Stromregelung
ist, dass der Gegenspannungszeiger exakt bekannt ist.
Der Verlauf des Stromzeigers innerhalb eines Abtastintervalles [t 0 , t 0 +T Tast ] kann ausgehend
von (11.1) linear angenähert werden: