Untitled - vdf Hochschulverlag AG an der ETH Zürich

280 14 Steuerverfahren für Stromzwischenkreis-Stromrichter
Die Schaltfunktionen für die einzelnen Schalter können wieder in die dreistufigen Funktionen
s I,U/V/W (=-1,0,1) zusammengefasst werden, mit denen sich gemäss (3.90) und
(3.93) direkt die Phasenströme und die Zwischenkreisspannung beschreiben lassen:
i U
sI, U
1
1
1
= --( s
2 U – sV), sI, V=
--( s
2 V – sW), sI, W=
--( s
2 W – sU) = sI, UId
,
iV = sI, VId
,
iW = sI, WId
ud =
sI, UuU+
sI, VuV+
sI, WuW
(14.8)
(14.9)
(14.10)
Die spannungsbildenden Zustände des U-Stromrichters entsprechen den strombildenden
des I-Stromrichters. Der I-Stromrichter verfügt aber über 3 Nullzustände: 01 Z, 02 Z und
03 Z. Damit alle Schalter gleichmässig belastet werden, müssen die Nullzustände im Mittel
gleich auf die 3 Brückenzweige verteilt werden. Optimal ist, den Kurzschluss in einem
Zweig zu machen, in dem vorher ein Schalter Strom führte und in dem nach dem Nullzustand
wieder ein Schalter eingeschaltet ist. Damit kann die Anzahl Schaltvorgänge minimal
gehalten werden.
Für die Bestimmung der optimalen Nullzustände wird angenommen, dass mittels Drehzeigermodulation
(Kapitel 8) für einen U-Stromrichter erzeugte Schaltfunktionen für einen
I-Stromrichter umgesetzt werden sollen. Bei positiver Drehrichtung des Zeigers werden
die spannungsbildenden Zustände entlang den Pfaden in Bild 14.5 links von 1 Z bis 6 Z
durchlaufen und bei negativer Drehrichtung von 6 Z bis 1 Z. Dazwischen treten Nullzustände
auf, die aber für die anschliessende Konversion der Schaltfunktionen bedeutungslos
sind.
Am Beispiel der folgenden Schaltsequenz ist ersichtlich, wie ausgehend vom U-Stromrichter
der Nullzustand beim I-Stromrichter optimal gewählt wird: aus dem Zustand 1 Z
habe der U-Stromrichter den Zustand 0 Z eingenommen. Bei positiver Drehrichtung des
Zeigers können darauf nur die Zustände 1 Z oder bei einem Sektorwechsel 3 Z folgen. Diese
spannungsbildenden Zustände ergeben beim I-Stromrichter die gleichen, strombildenden
Zustände. Wird der Nullzustand des I-Stromrichters mit einem Zweig gemacht, der in den
Zuständen 1 Z und 3 Z Strom führt, so treten in keinem Fall unnötige Schaltvorgänge auf.
Die gleichen Überlegungen können für jeden Zustand angestellt werden. Die Auswertung
zeigt, dass die zu verwendenden Nullzustände von der Drehrichtung abhängig werden.
Die optimalen Zustandsübergänge beim I-Stromrichter sind für positive und negative
Drehrichtung in Bild 14.5 mitte und rechts dargestellt. Die schwarzen Pfeile bezeichnen
die Zustandsübergänge innerhalb eines Sektors und die grauen die Übergänge bei einem
Sektorwechsel. Bei jedem Zustandswechsel schalten beim I-Stromrichter zwei Schalter
bzw. ein Umschalter, gleich wie beim U-Stromrichter.
Die obigen Betrachtungen gelten auch für Trägerverfahren, da dort die gleichen Zustandsabfolgen
wie bei der Standardvariante der Drehzeigermodulation auftreten.
14.2.1 Grundfrequenzsteuerung
Analog zum U-Stromrichter ist das einfachste Steuerverfahren beim I- Stromrichter die
Grundfrequenzsteuerung gemäss Bild 14.6. Dabei ist keine Amplitudenvariation mög