Dreiphasen-Dreischalter-Dreipunkt- Pulsgleichrichtersystem

166 Kapitel 6: Eingangsstrombeobachtung
6.5 Eingangsstrombeobachtung
Der Strom im Mittelpunktsleiter des Pulsgleichrichtersystems setzt sich abhängig von
den Schaltzuständen der drei Leistungstransistoren aus Teilen der Eingangs-
phasenströme, die durch die Eingangsinduktivitäten eingeprägt sind, zusammen (Fig.9
in [68]). Es ist daher nahe liegend die zur Regelung des Systems benötigten
Eingangsphasenströme aus dem Strom im Zwischenkreis zu rekonstruieren. Da dann
keine zwei DC Stromwandler im Eingangskreis, sondern ein vergleichsweise günstiger
AC Stromwandler im Mittelpunktsleiter verwendet werden kann, wird nicht nur der
Messaufwand verringert, sondern es können auch Probleme mit DC Offsets und
unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen eliminiert werden. Dieses Konzept ist aus
der Literatur für dreiphasige Zwei-Level PWM Umrichtersysteme bekannt. In [69] -
[74] werden z.B. zwei Phasenströme innerhalb einer halben Pulsperiode durch Messung
des Stroms im Zwischenkreis bestimmt. Allerdings ist dort z.B. bei geringem
Modulationsindex oder Übermodulation eine zuverlässige Erfassung der Ströme nicht
mehr möglich. Alternativ kann zur zuverlässigen Ermittlung des Stromes ein
Beobachter bzw. ein Maschinenmodell verwendet werden [75]. Dort werden die
geschätzten Ströme in einer geschlossenen Regelschleife korrigiert, sobald
Strommesswerte direkt im Gleichspannungszwischenkreis vorliegen, ansonsten stellt
der Beobachter die Strominformation nicht rückgekoppelt zur Verfügung.
In diesem Abschnitt soll nun ein Beobachterkonzept zur Rekonstruktion der
Netzphasenströme für das Dreiphasen-Dreipunkt PWM Pulsgleichrichtersystem
basierend auf der Messung des Mittelpunktsstroms (Abb.6.5) entwickelt werden [76],
[77]. Hier wird im Gegensatz zu den in der Literatur existierenden Systemen keine
abgetastete, sondern eine kontinuierliche Strominformation abgeleitet, um damit z.B.
die Regelung des Systems nach Kapitel 4 oder Kapitel 5 dieser Arbeit durchführen zu
können.
6.5.1 Bildung des Mittelpunktsstroms
Wird der Leistungstransistor Si eingeschaltet (si → 1), so fließt der zugehörige
Eingangsstrom iU,i zum Ausgangsspannungsmittelpunkt M (Abb.6.6). Damit ergibt sich
der Mittelpunktstrom zu [78]:
i m sR
⋅iU
, R + sS
⋅iU
, S + sT
⋅iU
, T
= . (6.1)