Untitled - vdf Hochschulverlag AG an der ETH Zürich

326 17 Nichtidealitäten im Modulator und im Leistungskreis
17.4 Last
Bei gegebenen Stromrichter-Mittelpunktspannungen ist nur noch die Last für die Stromverläufe
massgebend. Abweichungen von den bei der Besprechung der einzelnen Steuerverfahren
angenommenen ein- und dreiphasigen Standardlasten ergeben andere Grundschwingungen
und vor allem auch andere Verzerrungsströme. Ist die Last bekannt, so lassen
sich diese veränderten Ströme im allgemeinen leicht berechnen.
In dreiphasigen Schaltungen kann die Last unsymmetrisch sein. Dies verursacht auch
bei symmetrischen Mittelpunktspannungen unsymmetrische Ströme. Diese haben einen
pulsierenden Leistungsfluss in der Last und im Zwischenkreis zur Folge. Aus der Sicht
der Steuerverfahren ist in erster Linie von Bedeutung, dass Frequenzanteile in den Mittelpunktspannungen,
die im symmetrischen Fall reine Gleichtaktkomponenten wären, bei
Unsymmetrien diese Eigenschaft verlieren. Sie sind deshalb in den Phasenspannungen
und -strömen ebenfalls zu finden. Der pulsierende Leistungsfluss bei Unsymmetrien führt
dazu, dass auch in dreiphasigen Schaltungen der Zwischenkreisstrom einen Pulsationsanteil
der zweifachen Grundfrequenz erhält.
In Antrieben sind Unsymmetrien im allgemeinen sehr klein. Sie können aber in aussergewöhnlichen
Fällen, z.B. wenn das Eisen gesättigt wird, auftreten. Bei Stromrichtern am
Netz ist die Gefahr von Unsymmetrien grösser, weil dort einphasig angeschlossene Verbraucher
die Netzimpedanz und die Netzspannung in einer Phase verändern können.
17.4.1 Einfluss der geschalteten Spannungen auf die Last
Durch die geschaltete Arbeitsweise der Stromrichter treten an der Last sehr steile Spannungsflanken
du/dt auf. Dies kann insbesondere bei Drehstrommaschinen zu Isolationsproblemen,
Teilentladungen und Durchschlägen in den Wicklungen führen. Der Grund
dafür sind sehr schnelle Spannungsreflexionen in den Wicklungen, die punktuell zu wesentlich
höheren Spannungen als die Stromrichterspannung selbst führen. Für eine ausführliche
Behandlung des Themas sei auf die Literatur verwiesen [Per1]. Es existieren
Ansätze, dem Problem mit LC-Filtern am Ausgang des Stromrichters zu begegnen. Diese
Filter weisen hohe Güten auf. Als Folge davon können sich Resonanzprobleme ergeben.
17.5 Welligkeit der Zwischenkreisspannung
Der Verlauf der Zwischenkreisspannung wird durch die Speisung (Gleichrichter), die
Zwischenkreiskapazität und die Rückwirkungen der Last bestimmt. Bei ein- und dreiphasigen
Schaltungen gilt: je einfacher die Speiseschaltung, desto grösser die Welligkeit. Bei
einphasigen Schaltungen wird die Welligkeit zusätzlich durch die Leistungspulsation des
Stromrichters selbst, d.h. durch den Pulsationsanteil von i dL , stark beeinflusst.
Speisung des Zwischenkreises: Für die Speisung von Spannungszwischenkreisen werden
sehr oft ein- oder dreiphasige Dioden- bzw. Thyristorbrücken mit zusätzlicher Glät-