Untitled - vdf Hochschulverlag AG an der ETH Zürich

f N
netzseitiger L
Stromrichter ud,N id,N ud,L C
17.5 Welligkeit der Zwischenkreisspannung 327
lastseitiger
Stromrichter
Bild 17.15.
Zwischenkreis für
U-Stromrichter
tungsinduktivität entsprechend den Schaltungen 1 und 2 in Kapitel 2.2 bzw. der Blockschaltung
in Bild 17.15 verwendet.
Die niedrigste Frequenz der so erzeugten Zwischenkreisspannung entspricht bei einphasiger
Speisung der doppelten und bei dreiphasiger Speisung der 6-fachen Netzfrequenz.
Weiter können alle Harmonischen der jeweiligen Grundwelligkeit auftreten. Am
50Hz-Netz ergibt das die bekannten 100Hz bzw. 300Hz Welligkeiten. Die Spannungswelligkeit
von u d,N am Stromrichter ist die Ursache für einen nicht konstanten Ladestrom i d,N
und dieser wiederum verursacht eine Welligkeit der Kondensatorspannung u d,L , wie in
Bild 17.16 dargestellt. Der Mittelwert des Gleichstromes ist im betrachteten Fall so gross,
dass er in der Drossel L nicht lückt. Die Knickfrequenz des Schwingkreises gebildet durch
die Serieinduktivität und den Zwischenkreiskondensator, ist für die einphasige und die
dreiphasige Schaltung je auf einen Drittel der entsprechenden tiefsten Zwischenkreisfrequenz
ausgelegt. Die Simulationen zeigen, dass die Welligkeit am Zwischenkreiskondensator
jeweils gut sinusförmig ist, d.h. alle höherfrequenten Anteile werden sehr stark abgedämpft.
Die Kurvenverläufe bestätigen die zu erwartende wesentlich grössere Welligkeit
der einphasigen Schaltung. Ohne die Glättungsinduktivität wird sie noch grösser. Zusätzlich
ergeben sich dann noch stärker verzerrte Netzströme.
Werden für die Speisung des Zwischenkreises selbstgeführte Stromrichter eingesetzt, die
sinusförmigen Wechselstrom beziehen, so pulsiert der Leistungsfluss und damit u d bei
einphasigen Schaltungen stark mit der doppelten Speisefrequenz. Bei dreiphasigen Schaltungen
dagegen ist ein kontinuierlicher Leistungsfluss ohne Pulsation möglich. Die durch
die Schaltfrequenz der Halbleiter verursachte hochfrequente Welligkeit kann normalerweise
vernachlässigt werden.
1 ûAB ûUV 0.5
0
-0.5
-1
ud,L,1Ph ud,L,3Ph ud,N,1Ph ud,N,3Ph
10Δu d,L,1Ph
10Δu d,L,3Ph
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
ω 1t/2π
Bild 17.16.
Zwischenkreisspannungen auf der Netzseite
des Filters (u d,N ) und am Zwischenkreiskondensator
(u d,L ) für eine ein- und eine dreiphasige
Speisung mittels Diodenbrücke und LC-
Glättung.
Rückwirkung des Stromrichters: Bei einphasigen Stromrichtern pulsiert der Leistungsfluss.
Dies beeinflusst den Zwischenkreis gleich wie eine einphasige Speiseschaltung. Bei
dreiphasiger, symmetrischer Last dagegen ist der Leistungsfluss konstant und es treten
keine niederfrequenten Rückwirkungen auf. Sobald aber die Ansteuerung der Schalter
i d,L
f L