EIN SYMMETRIERKOMPENSATOR FÜR ... - EEH - ETH Zürich

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Grenzwertüberschreitungen der gemessenen Ströme und Spannungen und
signalisiert diese unmittelbar an die Steuereinheit SPS, um eine Schnellabschaltung
einzuleiten.
Eine Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) ermöglicht ein kontrolliertes
Ein- und Ausschalten der Anlage sowohl im Normalbetrieb wie im
Fehlerfall. Nach dem Start wird nach einer vorgegebenen Routine durch sequentielles
Einschalten der Schütze die Anlage mit Spannung versorgt und
ein Zwischenkreis nach dem anderen geladen. Erst nach Erreichen einer minimalen
Zwischenkreisspannung und Ausschalten der Ladewiderstände
wird eine “Ready”-Signal an das Prozessrechensystem dSpace gesendet und
der normale Betrieb kann aufgenommen werden.
Während des Betriebes werden die Steuersignale der Messkarten und der
IGBT-Module überwacht und im Falle eines Fehlers durch rasches Auftrennen
von Zuleitungen und das Auslösen des Brems-Choppers die Anlage in
einen sicheren Zustand gebracht.
Als übergeordnete Steuer- und Regeleinheit wurde ein mit dem Prozessrechensystem
dSpace ausgestatteter Personal Computer eingesetzt. dSpace ist
ein in sich abgeschlossenes System, welches neben der mit einem TMSC40-
“Floating Point” Prozessor bestückten Prozessorkarte auch über digitale und
analoge Ein- und Ausgabekarten sowie Modulatoren verfügt. Der grösste
Vorteil des Systems ist durch die einfache und zeitsparende Programmiermöglichkeit
des Prozessors und seiner Umgebung gegeben. Es können die
für Matlab-Simulink-Simulationen verwendeten Regelalgorithmen nach geringer
Modifikation von der Simulink-Umgebung aus kompiliert und auf
den Prozessor geladen werden.
Da dSpace jedoch keinen Modulator für Dreipunkt-Wechselrichter anbietet,
musste der entsprechende Algorithmus selbst entwickelt und in einer maschinennahen
Sprache programmiert werden.
Ein gewisser Nachteil besteht darin, dass der von Simulink aus kreierte
Code nicht optimiert wird und den Prozessor dadurch mit zusätzlichen (unnötigen)
Operationen belastet, die die Rechengeschwindigkeit negativ beeinflussen.
Beim hier eingesetzten Programm beträgt die Rechenzeit etwa
140 µs. Bei einer Abtastfrequenz von 3600 Hz entspricht dies etwa einer
halben Abtastperiode.
Ebenfalls neu entwickelt wurden die Verriegelungskarten als Schnittstelle
zwischen dem Prozessrechensystem und der Ansteuerlogik der IGBTs. Sie
stellen durch ihre innere Logik sicher, dass auch bei Fehlern in der überge-