Untitled - vdf Hochschulverlag AG an der ETH Zürich

76 4 Regelkonzepte für selbstgeführte Stromrichter
Einphasige Regelungen: Bild 4.4 zeigt die zwei Stromregelstrukturen, welche für eine
einphasige Regelung üblich sind. In beiden Fällen liefert der Ausgang des Stromreglers
den Sollwert für die Ausgangsspannung am Stromrichter. Dieser wird dann im Modulator
in die entsprechenden Schaltfunktionen umgesetzt.
î A,Soll
i A,Soll
+
+
-
Regler Modulator
i A,Ist
Regler
-
îA,Ist u AB,Soll
û AB,Soll
ϕ u
Modulator
Bild 4.4.
Einphasige Stromregelstrukturen,
oben: mit Zeitfunktionen,
unten: mit Amplituden
(und Phasen)
Arbeitet die Regelung mit Zeitfunktionen (Bild 4.4 oben), so kann der Sollwert im Prinzip
einen beliebigen zeitlichen Verlauf aufweisen (z.B. ein Audiosignal für einen geschalteten
Leistungsverstärker). Bei den meisten Anwendungen ist er jedoch im stationären
Zustand sinusförmig. Am Eingang des Modulators liegt dann ebenfalls eine sinusförmige
Zeitfunktion an. Wird ein konventioneller PI-Regler (Proportional-Integral-Regler) verwendet,
so ergibt sich eine stationäre Regelabweichung. Der Strom-Istwert ist gegenüber
seinem Sollwert stets leicht verzögert. Der Grund dafür ist, dass der Regler bei der Grundkreisfrequenz
ω 1 nur eine begrenzte Verstärkung aufweisen kann.
Es ist zu beachten, dass der Stromistwert in der Praxis wegen der geschalteten Spannung
am Stromrichter stets Verzerrungen aufweist. Diese können unter Umständen die
Regelung ungünstig beeinflussen. Aus diesem Grund wird der Istwert in der Regel leicht
gefiltert. Anders verhält es sich bei Phasenstromreglern (Kapitel 10, auch Toleranzbandregler
genannt). Diese nicht linearen Verfahren basieren auf der Rückkopplung des
verzerrten Stromistwertes.
In der Struktur nach Bild 4.4 unten werden die Amplituden von Soll- und Istwert des
Stromes auf den Regler geführt. Ein sinusförmiger Verlauf ist implizit vorausgesetzt. Der
Modulator erhält als Eingangsgrösse deshalb nur die Amplitude der einzustellenden
Spannung. Zusätzlich wird die gewünschte Grundfrequenz ω 1, in Form eines zeitabhängigen
Referenzwinkels ω 1t zugeführt. Diese Grösse kann aus einem freilaufenden oder
einem geregelten Oszillator (zum Beispiel für eine Netzanwendung aus einem netzsynchronisierten
Phasenregelkreis d.h. PLL) stammen. Unter Umständen soll auch der Phasenwinkel
ϕ u der Ausgangsspannung gegenüber dem Referenzwinkel variiert werden. In
diesem Fall ist er als weitere Eingangsgrösse für den Modulator vorzugeben. Dazu ist gegebenfalls
ein separater Regelkreis notwendig.
ω 1 t
s A
s B
s A
s B