Untitled - vdf Hochschulverlag AG an der ETH Zürich

346 19 Implementierung von Modulatoren
Einhalten von minimalen Pulsweiten: Im Kapitel 3.1 wurde erklärt, dass aus Gründen
der auftretenden Verlustspitzen zwischen zwei Schalthandlungen eines Halbleiters eine
minimale Zeit liegen muss. Diese minimale Pulsweite Tmin gilt für positive und negative
Pulse. Sie kann bei den meisten Steuerverfahren bereits bei der Bildung des Pulsmusters
berücksichtigt werden:
- Bei Trägerverfahren treten die kürzesten Pulse auf, wenn der Sollwert seinen Spitzenwert
durchläuft. Die Beschränkung der Sollwertamplitude auf einen Wert, der kleiner
ist als die Trägeramplitude, garantiert die Einhaltung einer minimalen Pulsweite. Diese
ist dann wie folgt bestimmt:
T min
xˆ
T – xˆ
Soll, max
= TT--------------------------------- xˆ
T
(19.1)
Diese Einschränkung des Aussteuerbereichs ist allerdings in der Regel unerwünscht. An
ihrer Stelle wird deshalb meistens die Methode angewandt, die in Kapitel 17.1.2 vorgestellt
wurde: im Bereich grosser Aussteuerung, wo zu kurze Pulse entstehen würden, wird
der Sollwert der Modulation gemäss Bild 17.6 modifiziert, so dass nur erlaubte Pulse oder
gar keine entstehen. Dadurch bleibt der Aussteuerbereich unverändert.
- Bei Off-Line-Modulatoren ist der kürzeste Puls durch das kleinste auftretende Winkelintervall
Δα min in den abgelegten Pulsmustern und die zugehörige Grundkreisfrequenz
ω 1 bestimmt:
T min
Δαmin = --------------ω1
(19.2)
Bei der Berechnung der Pulsmuster, z.B. einer Optimierung, kann die minimale Pulsweite
als Randbedingung mit einbezogen werden.
- In direkten Stromreglern treten die kürzesten Pulse auf, wenn die maximale Spannungsdifferenz
û Lk,max über der Lastinduktivität anliegt. Die Zeit zwischen zwei Schaltvorgängen
ist dann bestimmt durch diese Spannung, die Lastinduktivität und das Toleranzband.
Für die Phasenstromregler gilt:
LkIδ Tmin =
-----------------ûLk,
max
(19.3)
Bei gegebener Schaltung muss das Toleranzband I δ so gewählt werden, dass die minimale
Pulsweite nicht unterschritten wird.
Die gezeigten Massnahmen zur Einhaltung der minimalen Pulsweite genügen nur für
den stationären Betrieb. Dynamisch können vereinzelt oder auch mehrfach trotzdem unzulässig
kurze Pulse auftreten. Aus diesem Grund wird in der Regel im Modulator eine
nachträgliche Kontrollstufe für die Pulsweite eingesetzt. Bild 19.8 zeigt zwei entsprechende
Varianten. Sie basieren darauf, dass die Schaltfunktion über ein Flipflop geführt
wird, das mit einem Monoflop über den Enable-Eingang (En) aktiviert bzw. deaktiviert
wird. Zu kurze Pulse werden entweder ausgeblendet (Variante im Bild links) oder auf die
minimale zulässige Länge T min erweitert (Variante rechts). Eine Ausblendung reduziert