Untitled - vdf Hochschulverlag AG an der ETH Zürich

6 Grundfrequenzsteuerung
Die einfachsten Steuerverfahren für selbstgeführte Stromrichter sind Grundfrequenzsteuerungen.
Diese ergeben Schaltfunktionen, die pro Grundperiode nur zwei Schaltvorgänge
aufweisen. Die Schaltfrequenz entspricht der eingestellten Grundfrequenz und ist damit
die kleinstmögliche. Grundfrequenzsteuerungen sind synchrone Verfahren, d.h. im stationären
Betrieb sind die Spannungsverläufe in jeder Periode identisch. Sie ermöglichen
bei allen Schaltungen den maximalen Modulationsgrad M=4/π und damit die beste
Ausnutzung der Zwischenkreisspannung.
6.1 Halbbrücke
Bild 6.1 zeigt eine Halbbrücke mit der für die Grundfrequenzsteuerung typischen Mittelpunktspannung
u A0 . Sind die beiden Zeitintervalle T + und T - ungleich gross, so weist u A0
eine DC-Komponente auf. Dieser Betrieb würde einem Gleichspannungssteller (DC-DC-
Wandler) entsprechen. Beim Einsatz der Schaltung als Wechselrichter soll u A0 eine Wechselspannung
der Frequenz f 1 =1/T 1 nachbilden und möglichst keine DC-Komponente enthalten.
Aus diesem Grund ist T + =T - zu wählen. Die Amplitude der Ausgangsspannung
kann dabei nicht variiert werden.
Ud/2 0
id+ Ud SA +1
A iA Ud /2
id- -1
uA0 L k
e
+U d /2
-U d/2
Bild 6.1. Links: Halbbrücke, rechts: Phasenspannung bei Grundfrequenzsteuerung
Phasenspannung: Die Fourierreihe, die Spannungsgrundschwingung, der Modulationsgrad,
der Spannungseffektivwert und der Spannungsklirrfaktor für die in Bild 6.1 rechts
dargestellte Mittelpunktspannung sind wie folgt gegeben:
u A0
4
uA0 --
π
Ud 1
1
=
------ sin(
ω
2 1t) + --sin( 3ω
3 1t) + --sin( 5ω
5 1t) …
T +
T 1
T -
t