Untitled - vdf Hochschulverlag AG an der ETH Zürich

3.2 Quellen und Lasten von Stromrichtern 45
Bild 3.12 zeigt das allgemein verwendete sogenannte T-Ersatzschaltbild eines einphasigen
bzw. einer Phase eines dreiphasigen Transformators. Unter der Annahme, dass sich
ni1 u1/n R1/n2 Lσ1/n2 Lσ2 Lh im R2
Bild 3.12. Ersatzschaltung für eine Phase eines Transformators,
links: T-Ersatzschaltung, rechts: vereinfachte Schaltung für
der Umrichter auf der Sekundärseite befindet, ist die Ersatzschaltung auf diese Seite bezogen.
Die Hauptinduktivität L h ist normalerweise deutlich grösser als die Streuinduktivitäten
L σ1 und L σ2 , so dass der Magnetisierungsstrom i m gegenüber den Strömen ni 1 und
i 2 im belasteten Zustand sehr klein wird. Vor allem bei Transformatoren mittlerer und
grosser Leistung liegt i m im Bereich von unter 2% des Transformator-Nennstromes. Für
Betrachtungen, bei denen der Umrichter im Mittelpunkt steht, kann i m deshalb in der Regel
vernachlässigt werden. Damit gilt das vereinfachte Ersatzschaltbild in Bild 3.12
rechts. Vom Umrichter aus gesehen wirkt der Transformator dann einfach als zusätzliche
Zuleitungsimpedanz, die zur Innenimpedanz des Netzes zu addieren ist.
Zu beachten ist, dass der Hauptfluss auf einem geschlossen Pfad im stark nichtlinearen
Eisen verläuft. Sobald das Kernmaterial gesättigt ist, steigt der Magnetisierungsstrom i m
sehr stark an, so dass das vereinfachte Ersatzschaltbild nicht mehr gültig ist. Der Transformator
ist jedoch so ausgelegt, dass dies im Normalbetrieb nicht geschieht. Es ist jedoch
äusserst wichtig, dass die Eingangsströme des Umrichters keine Gleichanteile aufweisen.
Diese würden über die Hauptinduktivität fliessen und sehr rasch zur Sättigung des Eisens
führen. Das Vermeiden solcher Gleichanteile gehört in den Aufgabenbereich des Steuerverfahrens
für den netzseitigen Stromrichter.
3.2.4 Standardlast eines Stromrichters
i 2
u 2
ni1 R=R1/n i2 u1 2 +R2 Lσ=Lσ1/n2 +Lσ2 /n
Lh → ∞
Für die Untersuchung von Steuerverfahren für selbstgeführte Stromrichter ist es sinnvoll,
eine Standardlast in ein- und dreiphasiger Ausführung gemäss Bild 3.13 einzuführen. Wie
gezeigt wurde, entspricht sie sowohl der Ersatzschaltung des Netzes als auch derjenigen
von Drehstrommaschinen.
u L
i L
R k
L k
e
U
V
W
u U
u V
i U R k L k
i V R k L k
uW iW Rk Lk e U
e V
e W
N
u 2
Bild 3.13.
Standardlast eines
Stromrichters,
links: einphasig,
rechts: dreiphasig