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78 4 Regelkonzepte für selbstgeführte Stromrichter i W,Soll i β,Soll i U,Soll i V,Soll i α,Soll i d,Soll i q,Soll + + + + + + + - - - Regler i U,Ist Regler Regler i d,Ist i V,Ist Regler - iW,Ist - - - Regler i α,Ist Regler i β,Ist Regler i q,Ist u W0,Soll u U0,Soll s U0 u V0,Soll u α,Soll u β,Soll Kopplungsnetzwerk Kopplungsnetzwerk u d,Soll u q,Soll Modulator Modulator Modulator Bild 4.5. Dreiphasige Stromreglerstrukturen, oben: mit Phasengrössen, mitte: mit Drehzeigern, unten: mit Festzeigern In Bild 4.5 ist zu erkennen, dass in allen 3 Fällen gleichartige Steuersignale für die Brückenzweige des Stromrichters erzeugt werden müssen. Der Modulator führt deshalb bei den Zeigerregelungen zusätzlich die Rücktransformation in Phasengrössen durch. ω 1t s V0 s W0 s U0 s V0 s W0 s U0 s V0 s W0
4.4 Beispiele für Regelungen von selbstgeführten Stromrichtern 79 4.4 Beispiele für Regelungen von selbstgeführten Stromrichtern Die Vielfalt an verschiedenen Regelstrukturen für Lasten, die mit einem selbstgeführten Stromrichter gespeist werden, ist äusserst gross. Selbst innerhalb der einzelnen Anwendungsgebiete existieren häufig mehrere Varianten (z.B. die verschiedenen feldorientierten Regelverfahren für Drehstrommaschinen). Im folgenden werden 3 ausgesuchte Beispiele von vollständigen Regelstrukturen vorgestellt. Sie sollen vor allem die Rolle des Modulators innerhalb der Regelung aufzeigen. Es werden nur die Grundstrukturen, ohne Zusatzfunktionen wie Strombegrenzung, Feldschwächung etc. dargestellt. 4.4.1 Einfache Regelung eines Netzstromrichters Bild 4.6 zeigt ein verhältnismässig einfaches Regelungsprinzip für einen einphasigen selbstgeführten Stromrichter am Netz. Es entspricht der Konfiguration mit einem unterlagerten Regelkreis für den Netzstrom i N und dem überlagerten Regelkreis für die eigentliche Regelgrösse, die Zwischenkreisspannung u d . Der überlagerte Regler gibt die Amplitude des Stromes î N,Soll vor. Die Multiplikation mit der zurückgeführten, normierten Netzspannung ergibt einen Stromsollwert i N,Soll , der einen sinusförmigen Verlauf aufweist und in Phase mit der Netzspannung liegt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der Stromrichter keine Blindleistung bezieht. Der unterlagerte Stromregler arbeitet nach dem Prinzip in Bild 4.4 oben, also mit Zeitfunktionen. Netz u N, i N 1/û N Filter Stromrichter Modulator Steuersignale iN ud,Soll îN,Soll iN,Soll - uAB,Soll u-Regler i-Regler + - + ud Bild 4.6. Beispiel für die Regelung eines selbstgeführten Stromrichter am Netz Da die Regelung für die zeitkontinuierlichen Stromrichtergrössen ausgelegt ist, müssen die verzerrten Messgrössen unter Umständen gefiltert werden. Die Filterung wird jedoch möglichst schwach ausgelegt, damit sie die Dynamik der Regelung nicht allzu stark einschränkt. Bei dreiphasigen Schaltungen muss der Stromregelkreis, wie im Bild angedeutet, dreifach, für jede Phase getrennt implementiert werden. Der Modulator muss dementsprechend 3 Sollwerte verarbeiten können. u d Filter
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Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einhe
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4 Vorwort
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6 Inhalt 3.3.2 Zweistufige Stromric
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8 Inhalt 9.2.1.2 Resultate . . . .
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10 Inhalt 16.2 Steuerverfahren . .
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12 Verzeichnis der verwendeten Symb
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14 Verzeichnis der verwendeten Symb
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16 1 Einleitung als Zwischenkreisum
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18 1 Einleitung frequenz: ihre Erh
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2 Funktion und Aufbau von modernen
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22 2 Funktion und Aufbau von modern
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Seite 84 und 85: 84 5 Beschreibung von Stromrichtern
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Seite 102 und 103: 6.2 Einphasige Brücke 101 Aus den
Seite 104 und 105: 6.2 Einphasige Brücke 103 nimmt er
Seite 106 und 107: 1 0 U d/2 U d /2 U d/2 u U -1 U d/2
Seite 108 und 109: 6.3 Dreiphasige Brücke 107 Zwische
Seite 110 und 111: 7 Trägerverfahren Trägerverfahren
Seite 112 und 113: 1 0.5 0 -0.5 -1 s A ~u A0 x T 0 0.2
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Seite 116 und 117: 7.1 Funktionsprinzip der Trägerver
Seite 124 und 125: iA, ν iA, VZ I2 A, VZ, eff 1 ûA0,
Seite 126 und 127: 7.2 Halbbrücke 125 Spannungs-Effek
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7.3 Einphasige Brücke 7.3 Einphasi
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7.3 Einphasige Brücke 129 maximal
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uAB, Soll = UdM cos( ω1t + ϕx), u
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Ud IB 1 0.5 0 -0.5 -1 10*i A,VZ u A
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7.4 Dreiphasige Brücke 135 Aus (7.
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7.4 Dreiphasige Brücke 137 den Pha
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7.4 Dreiphasige Brücke 139 punktsp
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1.5 î U 1 0.5 0 -0.5 -1 i d I d -1
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7.4 Dreiphasige Brücke 143 Phasens
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1.2 U d /2 1oo oo oo oo o o 0.8 0.6
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t 2 TT ----- 2 u ( V0, Soll- uW0, S
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7.4 Dreiphasige Brücke 149 riode T
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Mˆ el, VZ 3TT --------------- 8ω1
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8.2 Freiheitsgrade bei Drehzeigermo
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u a u b = 1 u = 1 t1 U ------------
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8.2.2 Abfolge der Stromrichterzust
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8.2 Freiheitsgrade bei Drehzeigermo
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U d/2 1 0.5 0 -0.5 -1 u N0 u U, u U
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dB 10 0 . -10 -20 -30 -40 -50 . . .
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8.3 Analogie zwischen Drehzeigermod
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8.4 Phasenspannungen, Verzerrungsst
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9.1 Funktionsprinzip 169 Dasselbe P
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s U s V s W α 1 α 1 9.2 Selektive
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9.2 Selektive Elimination von Harmo
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ad U d I B 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.
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9.2 Selektive Elimination von Harmo
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s U s U Typ 1 Typ 2 9.2 Selektive E
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I B 0.05 0.045 0.04 0.035 0.03 0.02
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0.2 0.15 0.1 0.05 0 0 Z 0.5 û ν=1
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I q+1 I q π-αq π/2(=π-αq+1) I
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9.3 Optimierte Pulsmuster 187 einer
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9.3 Optimierte Pulsmuster 189 Diese
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9.3 Optimierte Pulsmuster 191 (9.29
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9.3.3.2 Resultate der Optimierung 9
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9.3 Optimierte Pulsmuster 195 Da de
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9.3 Optimierte Pulsmuster 197 Bei d
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9.3 Optimierte Pulsmuster 199 Minim
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9.3.5.2 Realisierung von Übergäng
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9.3 Optimierte Pulsmuster 203 vergl
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10.1 Halbbrücke mit Zweipunktregle
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1.2 f B 1 0.8 0.6 0.4 0.2 f inst |m
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f inst Ud --------- LkIδ 1 diSoll
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10.2 Einphasige Brücke mit Dreipun
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10.3 Dreiphasige Brücke mit Zweipu
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50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 o o c
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1 I n 0.5 0 -0.5 -1 1.5 U d/2 . 0 0
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2I δ b c β I δ 1.15I δ a α 10.
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10.5 Diskrete Schaltzustandsänderu
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10.5 Diskrete Schaltzustandsänderu
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11.2 Stromzeiger-Komponentenregelun
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t 4 0/7 U-e 3 U t 3 t 2 i Str,VZ,α
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1.5 I n 0.5 -0.5 β 1.5 I n 1 0.5 0
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11.3 Prädiktive Stromregelung 239
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7 k Z 6 5 4 3 2 1 0 β 1.5 I n 1 0.
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Iδ Iδ+Ih SIV SIII β SII SV SVI S
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i Soll i Str ω 1 Beobachter für e
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12 Spezielle Steuerverfahren für D
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12.1 Flussorientierte Stromregelung
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β ω S,Soll Ψ S,Soll α 12.2 Dire
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Mel,Soll + SIV - sM + |Ψ S,Soll |
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12.2 Direkte Fluss- und Drehmomentr
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12.3 Deltamodulation 261 dings nich
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12.3 Deltamodulation 263 Die Schalt
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13.2 Kennlinien 13.2 Kennlinien 265
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0.045 I B IA,VZ,eff 0.04 0.035 0.03
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U B ----------ωBLk M B 0.035 0.03
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13.4 Frequenzbereiche 271 Tabelle 1
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13.5 Dynamik 13.5 Dynamik 273 Tabel
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Teil III Anwendung der Steuerverfah
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U-Stromrichter I-Stromrichter s A s
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u d i d s I,U+ s I,U- S U+ s I,V+ S
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4 Z 3 Z S2 7 Z S4 5 S5 Z S2 S1 0 Z
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14.2 Dreiphasige Brücke 283 gänge
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10 dB i U 0 -10 -20 -30 -40 -50 -60
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i d U d i a,d i b,d i c,d Stromrich
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Stromrichter a Stromrichter b Strom
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U B 1 0.5 0 -0.5 -1 1.5 1 0.5 0 -0.
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15.1 Serieschaltung von Stromrichte
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15.1 Serieschaltung von Stromrichte
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15.2 Parallelschaltung von Stromric
Seite 300 und 301:
15.2 Parallelschaltung von Stromric
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Stromrichter a Stromrichter b u a,U
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Stromrichter a Stromrichter b Strom
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16.2 Steuerverfahren 305 pulse und
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Die Steuerung des Stromrichter kann
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16.2 Steuerverfahren 309 den Schalt
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1.5 1 0.5 0 -0.5 -1 x U/V/W,Soll x
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16.2.4 Weitere Steuerverfahren 16.2
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Teil IV Praktischer Einsatz von Ste
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Δx Soll 1 0.5 0 -0.5 -1 x T quanti
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1 0.5 0 -0.5 -1 0 0.05 0.1 0.15 0.2
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Ud/2 IB 1 0.5 0 -0.5 -1 x A,Soll s
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1 Ud/2 IB 0.5 0 -0.5 -1 x A,Soll i
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17.3 Stromrichteraufbau 325 Mit t r
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f N netzseitiger L Stromrichter ud,
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1 U d /2 0.5 0 -0.5 -1 u A0 x A,Sol
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18.1 Umgebung von selbstgeführten
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18.2 Normen und Vorschriften 18.2 N
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Tabelle 18.2. Übersicht über die
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19 Implementierung von Modulatoren
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19.1 Schaltungen 339 durch die Stuf
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19.1 Schaltungen 341 Hilfe von Oper
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M f 1 Reg. T 1 Mikroprozessor PROM
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19.3 Praktische Probleme 19.3 Prakt
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19.3 Praktische Probleme 347 die Sc
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Teil V Anhänge A Literatur Bücher
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[Aml1] Amler G. (1991): A PWM curre
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Electronics, Vol. 8, Nr. 4, S. 546-
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[Per1] Persson E. (1992): Transient
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B Verwendete Grundlagen B.1 Das Dre
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B.1 Das Dreiphasensystem 359 und eW
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B.2 Fourierreihe 361 sengrössen si
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B.2.2 Nicht exakt periodische Signa
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C Sachverzeichnis αβ-Darstellung
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Verzerrungsstrom, minimaler 149 Vie
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