Untitled - vdf Hochschulverlag AG an der ETH Zürich

15 Steuerverfahren für zusammengeschaltete Stromrichter
In Umrichtern für grosse Leistungen können auf der Last- oder auf der Netzseite zwei
oder mehr Stromrichter zusammengeschaltet werden. Es gibt zwei Gründe für die Verwendung
dieser relativ aufwendigen Schaltungsvariante:
- Die geforderte Leistung ist so gross, dass die Realisierung mit einem einzelnen Stromrichter
gar nicht möglich ist.
- Die Realisierung mit einem Stromrichter wäre zwar möglich, jedoch müssten dazu
grosse und langsam schaltende Halbleiter eingesetzt werden. Die erlaubte Schaltfrequenz
wäre dann zu klein, um die geforderte Qualität der Kurvenformen zu erreichen.
Für die Grundfunktion des Gesamtsystems können die einzelnen Stromrichter im Prinzip
unabhängig voneinander nach einem der in Teil II beschriebenen Steuerverfahren betrieben
werden. Eine übergeordnete Regelung gibt dabei die Grundschwingungen für die einzelnen
Spannungen und Ströme vor. Werden jedoch die Modulatoren der Stromrichter
miteinander koordiniert, so lassen sich erheblich bessere Kurvenformen erreichen.
Im folgenden wird ausschliesslich die Zusammenschaltung von zweistufigen U-Stromrichtern
betrachtet. Es kommen die idealisierten Modelle mit konstanter Zwischenkreisspannung
und Standardlast zur Anwendung. Zudem wird angenommen, dass alle Teilstromrichter
für gleiche Leistung ausgelegt sind und mit derselben mittleren Schaltfrequenz
betrieben werden.
15.1 Serieschaltung von Stromrichtern
15.1.1 Schaltungen
Die Serieschaltung von Stromrichtern erfolgt im allgemeinen Fall gemäss Bild 15.1 mit
Hilfe eines Transformators, bestehend aus einer entsprechenden Anzahl Teiltransformatoren
mit je einem eigenen geschlossenen Kern. Dabei sind die lastseitigen Wicklungen
seriegeschaltet und führen alle den Strom i L . Die Ausgangsspannung u L ist proportional
zur Summe der Ausgangsspannungen der einzelnen Stromrichter. Unter der Annahme,
dass alle Teiltransformatoren dasselbe Wicklungsverhältnis 1:n aufweisen, gilt:
iA uL = nu ( a, AB+
ubAB , + uc, AB+
…),
iL = ---- , i
n d =
iad , + ibd , + ic, d+
…
(15.1)
Die Transformatoren werden dabei als ideal angenommen. Streuinduktivitäten lassen sich
berücksichtigen, indem sie vollständig auf die Lastseite verschoben und zur Lastinduktivität
L k gezählt werden. Die Gleichungen (15.1) behalten dann ihre Gültigkeit.