Untitled - vdf Hochschulverlag AG an der ETH Zürich

16.2 Steuerverfahren 305
pulse und das andere die negativen. Beide Paare sind jeweils während einer Halbperiode
aktiv. In der anderen Halbperiode liegen sie in ihrer ‘Ruhestellung’, d.h. der innere Schalter
s A+ bzw. s A- ist eingeschaltet und der äussere s A++ bzw. s A-- ausgeschaltet. Die Ruhestellung
ermöglicht dem anderen Paar das Umschalten.
Dies bedeutet auch, dass die beiden inneren Schalter im Mittel eine grössere Stromleitdauer
aufweisen. Überhaupt muss an dieser Stelle darauf hingewiesen werden, dass im
dreistufigen Stromrichter die Durchlassbelastung der einzelnen Halbleiter sehr unterschiedlich
sein kann. Die Unsymmetrie ist dabei vor allem auch betriebsabhängig (vom
Modulationsgrad sowie von der Phasenlage des Phasenstromes).
Die Kurvenform der Ausgangsspannung u A0 ist gleich wie bei einer Serieschaltung von
zwei zweistufigen Halbbrücken gemäss Kapitel 15.1. Für die Last ist es deshalb gleichbedeutend,
ob sie von einem dreistufigen Stromrichter oder von zwei in Serie geschalteten
zweistufigen gespeist wird. Es lassen sich mit beiden Varianten gleichartige Pulsmuster
generieren. Diese Eigenschaft gilt für ein- und dreiphasige dreistufige Stromrichter.
Die Steuerverfahren, welche im Zusammenhang mit seriegeschalteten Stromrichtern
vorgestellt worden sind, können jedoch nicht direkt auf die dreistufigen Stromrichter
übertragen werden. Der Grund dafür liegt darin, dass der dreistufige Brückenzweig 3
Schaltzustände kennt, zwei seriegeschaltete zweistufige Zweige dagegen 4 (zwei verschiedene
Nullzustände). Es lassen sich jedoch gleichwertige Steuerverfahren finden.
16.2 Steuerverfahren
16.2.1 Grundfrequenzsteuerung
Bild 16.2 links zeigt die Mittelpunktspannung eines Brückenzweiges mit Grundfrequenzsteuerung.
Sie besteht aus je einem positiven und einem negativen Spannungspuls, was
einem Umschaltvorgang pro Schalter und Grundperiode entspricht. Damit sich kein DC-
Anteil ergibt, müssen die beiden Pulse gleich lang sein. Im Prinzip brauchen sie nicht
u A0
U d/2
-U d /2
α
π/2 π 3π/2 2π
π−α
ω1t 0
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4
Bild 16.2. Mittelpunktspannung eines dreistufigen Brückenzweiges mit Grundfrequenzsteuerung,
links: zeitlicher Verlauf, rechts: Amplituden der Grundschwingung sowie der 3., 5. und
7. Harmonischen als Funktion des Steuerwinkels α
1.2
U d/2 û A0,ν=1
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0.27
π/10
û A0,ν=3
û A0,ν=5
û A0,ν=7
π/6
α