Untitled - vdf Hochschulverlag AG an der ETH Zürich

16.2 Steuerverfahren 309
den Schalterpaare verwendet (x T+ für S A++ und S A- sowie x T- für S A+ und S A-- ). Ihre Verschiebung
nach oben bzw. unten bewirkt, dass sich jeweils nur für eine Polarität des gemeinsamen
Sollwertsignals x Soll Schnittpunkte und damit Schaltflanken ergeben. Weil
damit die einzelnen Schalter nur während je einer Halbperiode schalten, entspricht ihre
mittlere Schaltfrequenz der halben Trägerfrequenz. Im dargestellten Beispiel beträgt die
Trägerfrequenz 21f 1, die Schalter schalten jedoch nur mit 10.5f 1 (q=10.5). Im Spektrum
der Phasenspannung u A0 ist ersichtlich, dass sich das erste Trägerband um 21f 1 herum bildet.
Damit ist dies auch die für die Last wirksame Schaltfrequenz. Die Steuerung ist von
ihren Eigenschaften her also vergleichbar mit einer versetzten Taktung.
Weiter ist im Bild ersichtlich, dass es zwei Varianten zur Steuerung gibt. Sie unterscheiden
sich in der Phasenlage des Trägersignals für die negative Halbwelle: in Variante 1 ist
dieses gleichphasig mit demjenigen für die positive Halbwelle, in Variante 2 ist es gegenphasig.
Im Verlauf der Phasenspannung ergibt sich nur in der negativen Halbwelle ein Unterschied.
Dieser hat im Spektrum ein deutlich unterschiedliches erstes Trägerband zur
Folge. Es ist für Variante 1 deutlich ausgeprägter.
Die Phasenspannung nach Variante 2 ist identisch mit derjenigen einer zweistufigen
Brücke bzw. zwei in Serie geschalteten, zweistufigen Brückenzweigen mit versetzter Taktung.
Die Variante 1 ergibt dagegen leicht veränderte Kurvenformen.
Wird der dreistufige Stromrichter mit relativ hoher Schaltzahl betrieben, so ergibt sich
für die einzelnen Schalter eine stark wechselnde Belastung zwischen häufiger Schalttätigkeit
und Ruhe. Vor allem bei einer niedrigen Grundfrequenz, z.B. im Anlaufbereich eines
Antriebes kann dies zur Folge haben, dass die Schaltfrequenz unter den eigentlich zulässigen
Mittelwert gesenkt werden muss, weil die thermische Belastung der Schalter während
der aktiven Halbperiode sonst zu gross wird.
Einphasige Brücke: Es werden entweder beide Brückenzweige nach Variante 1 oder beide
nach Variante 2 gesteuert. Die Trägersignale des Zweiges B, x T,B+ und x T,B-, sind gegenüber
denjenigen des Zweiges A, x T,A+ und x T,A-, vertauscht, so dass während der positiven
Halbperiode von x Soll die Schalter S B+ /S B-- schalten und während der negativen
Halbperiode S B++/S B-. Zusätzlich sind die Trägersignale um eine halbe Taktperiode verschoben,
damit sich eine versetzte Taktung ergibt. Die Steuer- und Sollwertsignale sowie
die resultierende Phasenspannung für Variante 1 sind in Bild 16.6 dargestellt. Letztere
sieht jedoch für beide Varianten der Steuerung gleich aus. Unabhängig davon, welche Variante
gewählt wird, erhält man nämlich für die beiden Brückenzweige zusammen stets
dieselben 4 Trägersignale. Bild 16.6 oben links gilt deshalb auch für Variante 2, nur müsste
die Beschriftung der Trägersignale geändert werden: x T,A- und x T,B+ wären vertauscht.
Es ist naheliegend, dass deshalb auch in beiden Fällen dieselbe Phasenspannung entsteht.
Diese weist ein Spektrum auf, in dem als niedrigstes Trägerband dasjenige um die zweifache
Trägerfrequenz bzw. die vierfache Schaltfrequenz der Schalter verbleibt (im Beispiel
42f 1). Sie ist damit gleichwertig wie die Ausgangsspannung von zwei seriegeschalteten
zweistufigen Brücken.
Dreiphasige Brücke: Zur Steuerung einer dreiphasigen Brücke werden alle 3 Brückenzweige
mit denselben beiden Trägersignalen entweder nach Variante 1 oder 2 gesteuert.
Bild 16.7 zeigt die entsprechenden Träger- und Sollwertsignale sowie die entstehenden