Untitled - vdf Hochschulverlag AG an der ETH Zürich

282 14 Steuerverfahren für Stromzwischenkreis-Stromrichter
- Die Amplituden der Grundschwingungen sind 3 mal grösser, als die der Phasenspannungen.
Bei synchronen Pulsmustern sind die Amplituden aller verbleibenden Spannungskomponenten
entweder null oder ebenfalls 3 mal grösser als die entsprechenden
Phasenspannungen.
Werden keine speziellen Forderungen an die Schaltfunktionen des U-Stromrichters gestellt,
so besteht die Möglichkeit, dass in den verketteten Spannungen sehr kurze Pulse
auftreten, d.h. der Stromrichter nur sehr kurze Zeit in einem bestimmten Zustand verweilt.
Werden Muster mit solchen Eigenschaften auf I-Stromrichter übertragen, ergibt dies unzulässig
kurze Ein- bzw. Ausschaltzeiten einzelner Schalter. Dies muss vermieden werden,
indem die Pulslängen kontrolliert und bei Bedarf angepasst werden. Werden die
Schaltfunktionen mit einem Drehzeigermodulator erzeugt, so kann das Problem einfach
gelöst werden, da dabei die Dauer jedes Umrichterzustandes berechnet wird. Die Resultate
müssen lediglich auf- bzw. abgerundet werden.
Beim U-Stromrichter sind die verketteten Spannungen um π/6 gegenüber den Phasenspannungen
verdreht. Werden die Schaltfunktionen von einem U- auf einen I-Stromrichter
übernommen, so tritt diese Phasendrehung zwischen den Phasenspannungen des U-
Stromrichters (Sollwert) und dem Phasenstrom des I-Stromrichters (Istwert) auf.
Modulationsgrad: Werden die Schaltfunktionen des I-Stromrichters aus solchen für einen
U-Stromrichter erzeugt, so stimmen die Modulationsgrade aus zwei Gründen nicht
überein: zum einen ist der Modulationsgrad M des U-Stromrichters auf Ud /2 und MI des
I-Stromrichters auf Id bezogen, zum anderen entspricht die verkettete Spannung dem Phasenstrom.
Daraus resultiert ein Umrechnungsfaktor von 3 /2:
M I
î1, U ⁄ V ⁄ W
---------------------- M
Id 3
= = ------
2
(14.13)
Bei den Modulationsverfahren für U-Stromrichter wurde gezeigt, dass der maximale Modulationsgrad
ohne Übersteuerung 2/ 3 beträgt. Auf I-Stromrichter übertragen bedeutet
das, dass für den maximalen Modulationsgrad MI,max =1 gilt.
Konvertierte Schaltmuster: Als Beispiele werden zwei Drehzeigerverfahren aus Kapitel
8.2 betrachtet, die beide einen maximalen Modulationsgrad von 3
/2 erreichen: die
Standard-Drehzeigermodulation mit identischer Dauer der beiden Nullzustände in Bild
8.7 und eine diskontinuierliche Modulation mit nur einem Nullzustand pro Tastintervall
gemäss Bild 8.8. Bild 14.7 zeigt die resultierenden Muster des I-Stromrichters für die beiden
Verfahren. Die Funktionen sI,U/V/W sind direkt proportional zu den entsprechenden
Phasenströmen. Die dargestellte Funktion der Phase U wird aus den Schaltfunktionen
sI,U+ und sI,U- der beiden Schalter SU+ und SU- gebildet. Zur besseren Übersicht werden
in den Bildern die beiden Schaltfunktionen verkleinert und sI,U- zusätzlich negativ aufgetragen.
Sind die beiden Schaltfunktionen gleichzeitig ungleich null, so ist der Brückenzweig
kurzgeschlossen. Die Betrachtung der Schaltfunktionen zeigt, dass jeder Puls des
Phasenstromes durch einen vollständigen Umschaltzyklus eines Schalters gebildet wird.
Bei gleichem Verhältnis von Grundschwingungs- zu Abtastperiode wird bei diskontinuierlicher
Modulation die Schaltzahl q kleiner. Für die gleiche mittlere Anzahl Schaltvor-