Untitled - vdf Hochschulverlag AG an der ETH Zürich

86 5 Beschreibung von Stromrichtern und Pulsmustern
uA0 , ν = 1
m Ud = ------ , m = Msin( ω
2
1t + ϕm), M ûA0 , ν = 1
= --------------------
Ud ⁄ 2
(5.9)
Dabei wird M als Modulationsgrad bezeichnet. Er beschreibt das Verhältnis zwischen der
Amplitude der Ausgangsspannungs-Grundschwingung und der halben Zwischenkreisspannung.
Wie in den folgenden Kapiteln gezeigt wird, lässt sich durch geeignete Methoden
bei allen Schaltungen ein maximaler Modulationsgrad von M max =4/π erreichen. Damit
kann die Amplitude der Ausgangsspannungs-Grundschwingung grösser werden als
ihr maximaler Momentanwert. In der Literatur kommt teilweise auch der Aussteuerungsgrad
A zur Anwendung, der dann im Gegensatz zu M stets im Intervall [0,1] liegt:
π
A =
--M
4
(5.10)
Die Frequenz der Grundschwingung heisst Grundfrequenz f 1 und die entsprechende Periode
Grundperiode T 1 =1/f 1 . Häufig werden Frequenzen auf f 1 normiert, so dass die Grundfrequenz
den bezogenen Wert eins erhält.
Um eine einheitliche Darstellung der Steuerverfahren zu erhalten, wird in der Folge die
Phasenlage der Grundschwingung wo möglich so gewählt, dass sich für die Ausgangsspannung
des Stromrichters eine reine Sinusfunktion ergibt. Der Phasenwinkel ϕ m wird
dann null.
In speziellen Fällen (z.B. bei einem geschalteten Verstärker) kann anstelle einer Grundschwingung
ein beliebiger Kurvenverlauf am Ausgang verlangt sein. Die Modulationsfunktion
m ist dann nicht sinusförmig. Anstatt von der Grundschwingung muss dann von
einem Nutzsignal gesprochen werden.
Verzerrungsanteil oder Modulationsverzerrung (im Beispiel u A,VZ ): Bei sinusförmiger
Modulation umfasst der Verzerrungsanteil alle Frequenzkomponenten neben der Grundschwingung.
Sie lassen sich durch verschiedene Kenngrössen beschreiben:
- Häufig genügen die Effektivwerte U VZ,eff bzw. I VZ,eff . Dabei stellt vor allem der Stromeffektivwert
ein Mass für die zusätzliche Belastung der Schaltungskomponenten durch
die Modulationsverzerrung dar.
- Von Interesse ist auch der Spitzenwert î VZ . Er ist ein Mass für die maximale Abweichung
des Phasenstromes von der Grundschwingung.
Der Verlauf und die Kennwerte der Verzerrungsanteile stellen wesentliche Vergleichskriterien
für die Steuerverfahren dar. Grundsätzlich sollten sie bei allen Anwendungen
möglichst klein sein. In den folgenden Kapiteln wird häufig der Betriebsfall betrachtet,
bei dem die Phasenströme nur aus Verzerrungsanteilen bestehen. Die Grundschwingung
der Phasenspannung und die Gegenspannung stimmen dort überein, so dass die Grundschwingungen
der Ströme null werden. Die Verzerrungsanteile hängen bei vielen Steuerverfahren
stark vom eingestellten Modulationsgrad M ab, so dass ihre Kennwerte als
Funktion davon darzustellen sind.