Untitled - vdf Hochschulverlag AG an der ETH Zürich

270 13 Vergleich der wichtigsten Steuerverfahren
13.3 Spektra
In der Tabelle 13.1 sind die wesentlichen Eigenschaften der Spektra der Phasenspannungen
und -ströme für die verschiedenen Grundtypen von Steuerverfahren kurz charakterisiert.
Es wird dabei zwischen ein- und dreiphasigen Schaltungen unterschieden.
Die Charakteristiken der Spektra sind vor allem auch massgebend für die entstehenden
Geräusche (Kapitel 3.2.2.1):
- Bei Trägerverfahren und Drehzeigermodulationen äussern sich die dominanten Trägerbänder
in den Spektra durch einen klaren, anhaltenden Ton, z.B. ein Pfeifen.
- Bei den direkten Regelverfahren, die keine ausgeprägten Komponenten in den Spektra
ergeben, entsprechen die Geräusche eher einem Surren.
- Bei der Grundfrequenzsteuerung führen die dominanten niedrigen Harmonischen dagegen
zu einem Brummen.
13.4 Frequenzbereiche
Bei der Beschreibung der einzelnen Verfahren und auch bei der Darstellung der Kennlinien
in Kapitel 13.2 wurden stets relativ niedrige Schaltzahlen gewählt. Dadurch konnten
die Funktionsweisen der Verfahren und die Vergleiche untereinander einfach und übersichtlich
dargestellt werden. In der Praxis werden jedoch die Verfahren in sehr unterschiedlichen
Frequenzbereichen und mit stark voneinander abweichenden Schaltzahlen
eingesetzt. Die Gründe dafür sind einerseits die stark variierenden Anforderungen und
Randbedingungen der entsprechenden Anwendungen und andererseits die besonderen
Qualitäten der Steuerverfahren, die bei unterschiedlichen Schaltfrequenzen in Erscheinung
treten.
Bild 13.5 zeigt die Bereiche der Schaltzahlen und absoluten Schaltfrequenzen, in welchen
die verschiedenen Verfahren üblicherweise eingesetzt werden. Die angegebenen
Grenzen sind als Richtwerte anzusehen, die in Einzelfällen durchaus unter- bzw. überschritten
werden können:
- Die Grundfrequenzsteuerung hat den grössten Einsatzbereich. Am unteren Ende der
Frequenzskala liegen Netzanwendungen und Antriebe sehr grosser Leistung, wo das
Verfahren wegen der minimalen Schaltzahl zur Anwendung kommt. Der mittlere Bereich
wird durch Antriebe für sehr hohe Drehzahlen und entsprechend hoher Grundfrequenz
abgedeckt. Darüber folgen die DC-AC-DC-Wandler in getakteten Stromversorgungen
sowie andere spezielle Anwendungen.
- Die Trägerverfahren und Drehzeigermodulatoren sind diejenigen Verfahren mit dem
weitesten Anwendungsgebiet. Sie sollten vorzugsweise mit Schaltzahlen oberhalb von
10 bis 15 eingesetzt werden. Nur dann kommt ihr Vorzug, die deutliche Trennung zwischen
Nutzsignal und Verzerrungen im Frequenzbereich zum Tragen. Die typischen
Schaltfrequenzen beginnen deshalb im Bereich von einigen 100Hz. Die entsprechende
obere Grenze ergibt sich durch die auftretenden Schaltverluste. Häufig wird eine
Schaltfrequenz im Bereich von 15 bis 20kHz gewählt, damit die durch die Verzerrungen