Dreiphasen-Dreischalter-Dreipunkt- Pulsgleichrichtersystem

Kapitel 4: Regelung des Systems 115
Man beachte, dass sich jeweils bei Übergang auf den nächstfolgenden
Konverterschaltzustand nur der Schaltzustand eines Leistungstransistors ändert und
dass sich die Reihenfolge der Schaltzustände in der zweiten Pulshalbperiode gegenüber
der ersten Halbperiode umdreht. Eine detaillierte Analyse der Schaltzustände [7] zeigt,
dass der Modulationsindex bei Verwendung von Modulationsfunktionen mit einer
dritten Harmonischen als Nullkomponente bzw. direkt bei Raumzeigermodulation
M
=
Û
1
2
U
U
O
=
0...
2
3
(4.4)
betragen kann. Ohne dritte Harmonische wäre der Modulationsindex auf M = 0…1
beschränkt und demgemäß bei gleichem Netzspannungsbereich eine höhere
Ausgangsspannung erfordern. Die optimale Ausnutzung ergibt sich bei der
Nullkomponente
1
u0, avg ≈ − ÛU
cos ϕ N
6
( 3 )
wobei ÛU ≈ ÛN dem Spitzenwert der Netzphasenspannung entspricht [8].
(4.5)
Obwohl die Theorie der Funktionsweise des VIENNA Rectifier auf dem
Raumzeigerkalkül beruht, muss die Regelung der Eingangsströme nicht
notwendigerweise basierend auf einer Raumzeigerbetrachtung erfolgen. Es können
alternativ zum Raumzeigerverfahren noch die Toleranzbandregelung oder die Ramp
Comparison Current Control (Average Current Mode Control) angewendet werden [8].
4.1 Raumzeigerregelung
Eine Raumzeigerregelung funktioniert idealerweise so, dass zu jedem Zeitpunkt die Ist-
Zustände erfasst und die Schaltzustände der drei Leistungstransistoren so gewählt
werden, dass die Netzströme möglichst sinusförmig geführt werden. Den vorhandenen
Freiheitsgrad (Redundanz zweier Schaltzustände, die den selben Spannungsraumzeiger
uU,(xxx) zur Netzstrombildung hervorrufen, Abb.4.1) nützt man derart, dass man
systeminterne Größen (z.B. Netzstromrippel, Bauteilbelastung) optimiert bzw. die
Ausgangsteilspannungen symmetriert. Die Realisierung eines Raumzeigerreglers ist mit
einem digitalen Signalprozessor möglich. Der Signalprozessor wird so programmiert,
dass er zu jedem Zeitpunkt die unter dem jeweiligen Optimierungskriterium günstigsten
Einschaltdauern der einzelnen Schalter berechnet und sofort an die Schalter weitergibt.
Dadurch ergeben sich hohe Anforderungen an die Rechengeschwindigkeit.