Untitled - vdf Hochschulverlag AG an der ETH Zürich

324 17 Nichtidealitäten im Modulator und im Leistungskreis
ten führen. In [Jeo1] wird ein Ansatz gezeigt, wie die auftretenden Verzerrungen durch
eine gesteuerte Modifikation der Sollwerte wieder reduziert werden können.
Flankensteilheit der Mittelpunktspannung: Die Geschwindigkeit der Spannungsänderung
(du/dt) über den Halbleitern ist begrenzt. Die Ursachen dafür sind die effektive
Schaltgeschwindigkeit des Halbleitermaterials, parasitäre Kapazitäten (Miller-Kapazität)
und eventuell vorhandene Entlastungsnetzwerke. Zum Teil wird der Schaltvorgang auch
gezielt über die Ansteuerung verlangsamt, um die hochfrequenten Störungen zu reduzieren
(Kapitel 18.1.3). All dies führt dazu, dass die idealen Flanken der Schaltfunktion in
den Mittelpunktspannungen endliche Anstiegs- und Abfallzeiten aufweisen und nicht linear
sind.
Für die folgende Betrachtung wird angenommen, dass die Ein- und die Ausschaltverzögerungen
identisch sind und die Pulslängen nicht verfälscht werden. Um den Einfluss
der Flankensteilheit auf die Spannungsverläufe zu betrachten, können die realen Spannungsverläufe
in guter Näherung durch lineare Verläufe ersetzt werden. Weisen die ansteigenden
und die abfallenden Flanken der Mittelpunktspannung immer die gleiche
Steilheit auf, so ergibt sich keine niederfrequente Verfälschung der Mittelpunktspannung.
Wie Bild 17.13. zeigt, werden auch bei sehr langsamen Schaltvorgängen (Anstiegszeit
t r =t f =0.1T T ) nur die höherfrequenten Anteile gedämpft. Dieser Betriebsfall beschreibt in
guter Näherung das Verhalten von Leistungshalbleitern ohne Entlastungsnetzwerke.
U d/2
1
0.5
0
-0.5
-1
u A0
s A
x A,Soll
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5
ω 1t/2π
-60
.
0 10 20 30 40 50 60 70
Bild 17.13. Einfluss der begrenzten Steilheit des Spannungsanstiegs, M=0.5, q=11, t r=t f=0.1T T,
links: Sollwert, Schaltfunktion und Mittelpunktspannung,
rechts: Spektra der Schaltfunktion und Mittelpunktspannung, 0dB: U d /2 bzw. 1
Vor allem bei der Verwendung von Entlastungsnetzwerken sind t r und t f zusätzlich von
Betrag und Vorzeichen des Phasenstromes abhängig. Genau genommen sind dabei jeweils
nicht beide Flanken der Mittelpunktspannungen gleich steil. Näherungsweise darf aber
angenommen werden, dass die beiden Flanken gleich steil und in der gleichen Art stromabhängig
sind, da sie durch gleiche Halbleiterpaare erzeugt werden. Die Stromabhängigkeit
der Flankensteilheit kann folgendermassen modelliert werden:
tr0 tr = tf =
------------------------------------------
( 1 + KiA ⁄ îA, max)
10
dB u A0,real s A,ideal
0
-10
-20
-30
-40
-50
.
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f/f 1
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