DE3523530C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übergang auf eine synchrone Puls-Dauer-Modulation (PDM), insbesondere zum Übergang von freilaufender auf eine synchrone PDM, bei einem Pulsumrichter, dessen schaltbare Halbleiterelemente ein mehrphasiges Wechselstromsystem einstellbarer Frequenz und Amplitude durch Ansteuerung mittels Steuerpulsen erzeugen, die insbesondere durch Abtastung mehrerer phasenverschobener Referenzspannungen von einer periodischen Hilfsspannung puls-dauer-moduliert werden.

Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-OS 19 45 960 bekannt. Dabei wird allerdings zur Synchronisation einer als periodische Hilfsspannung dienenden Hauptsägezahnspannung mit dreiphasig phasenverschobener Referenzsteuerspannung zunächst eine zusätzliche Hilfssägezahnspannung gebildet. Diese beginnt im Nullpunkt einer der Referenzsteuerspannungen und verläuft bei gleicher Steigung, Amplitude und Laufrichtung wie die noch unsynchronisierte Hauptsägezahnspannung zu dieser zunächst parallel. Im folgenden Schnittpunkt zweier Referenzsteuerspannungen wird die Laufrichtung der Hilfssägezahnspannung umgeschaltet. Schließlich wird im darauffolgenden Schnittpunkt zwischen Haupt- und Hilfs­ sägezahnspannung zur eigentlichen Synchronisation auch die Laufrichtung der Hauptsägezahnspannung umgeschaltet. Nun fällt die als periodische Hilfsspannung dienende Hauptsägezahnspannung mit der zu den Nulldurchgängen der Referenzsteuerspannung synchroner Hilfssägezahnspannung zusammen und die Synchronisation ist beendet. Ein derartiges Verfahren hat den Nachteil, daß im Moment des Umschaltens von der Haupt- auf die Hilfssägezahnspan­ nung sprungartige Unstetigkeitsstellen im Verlauf der Hauptsäge­ zahnspannung nicht zu vermeiden sind, welche deren periodischen Verlauf und damit die gesamte Puls-Dauer-Modulation stören.

Die Erfindung wird angewendet bei selbstgeführten Wechsel­ richtern, z. B. bei Spannungs-Zwischenkreisumrichtern mit eingeprägter Gleichspannung, deren schaltbare Halbleiter­ elemente, z. B. GTO-Thyristoren, von in ihrer Zeitdauer veränderlichen, näherungsweise rechteckigen Pulsen stromleitend geschaltet werden. Diese treten mit einer als Pulsfrequenz bezeichneten zeitlichen Häufigkeit auf und werden nachfolgend kurz Steuer­ pulse genannt. Da die Pulsdauer ein Maß für die jeweilige Amplitude einer modulierenden, periodischen Referenzspannung ist, wird dies auch als Puls-Dauer-Modulation (PDM) bezeichnet.

In der Praxis werden dabei z. B. zur Erzeugung eines dreiphasigen Drehstromsystems einstellbarer Frequenz und Amplitude am Ausgang eines Pulsumrichters jeweils drei um einen elektrischen Winkel mit einem Bogenmaß von phasenverschobene, z. B. sinusförmige, Referenzspannungen einer Grundschwingungsfrequenz von einer periodischen Hilfsspannung mit der Pulsfrequenz abgetastet. Ein einzelner Puls einer so entstehenden und der jeweiligen Referenzspannung zugeordneten Pulsfolge ist im aktiven Signalzustand, solange die Hilfsspannung kleiner als die Referenzspannung ist. Dabei bildet sich die Form der Referenzspannungen um so genauer in die Umrichterausgangsspannungen ab, je größer das Frequenzverhältnis aus Pulsfrequenz der Hilfsspannung zu Grundschwingungsfrequenz der Referenzspannungen ist.

Mit abnehmendem Frequenzverhältnis bei sogenannter "frei­ laufender PDM", d. h. mit konstanter Puls- und zunehmender Grundschwingungsfrequenz, bzw. mit zunehmender Aussteuerung, d. h. zunehmender Amplitude der Referenzspannungen und konstanter Amplitude der Hilfsspannung, können immer kürzere Ein- und Ausschaltdauern der Halbleiterelemente auftreten. Entsprechend löst sich die Pulsfolge bei einem konstanten Frequenzverhältnis bei sogenannter "synchroner PDM", d.h. bei proportional zunehmender Puls- und Grundschwingungsfre­ quenz, in immer kürzere und schneller aufeinanderfolgende Einzelpulse auf. In allen Fällen steigt die mittlere Schalt­ geschwindigkeit der schaltbaren Halbleiterelemente, und es treten sogenannte "Mindestpulse" auf. Deren Dauer ist aber durch Mindestein- und ausschaltzeiten der schaltbaren Halb­ leiterelemente so begrenzt, daß bauelementinterne Ladungs­ ausgleichsvorgänge bzw. Umschwingvorgänge in u.U. vorhan­ denen externen Beschaltungen der Halbleiterelemente noch ablaufen können.

Bei mittleren Aussteuerungen und großem Frequenzverhältnis wird die PDM ab einer von Null beginnenden Grundschwingungs­ frequenz der Referenzspannungen "freilaufend" betrieben. Die Hilfsspannung hat in diesem Fall eine größtmögliche, konstante Pulsfrequenz und schwingt asynchron zu den Refe­ renzspannungen. Der Wert dieser maximalen Pulsfrequenz wird bestimmt durch die im Umrichter maximal zulässigen thermi­ schen Verluste. Mit zunehmender Grundschwingungsfrequenz der Referenzspannungen, d. h. abnehmendem Frequenzverhältnis, entstehen aber Schwebungen in den Umrichterausgangsspannun­ gen. Sie verursachen z. B. Drehmomentenschwankungen in rotierenden elektrischen Maschinen, die vom Umrichter als Last gespeist werden. Andererseits können aus einem der oben genannten Gründe bereits Mindestpulse auftreten.

Diese unerwünschten Effekte können beseitigt werden, wenn während des Betriebes des Pulsumrichters auf eine "synchrone" bzw. eine andere "synchrone" PDM übergegangen wird. Diese Art der PDM ist durch ein ganzzahliges Frequenzverhältnis gekennzeichnet. Bevorzugt werden solche synchronen PDMen, bei denen im Vergleich zur freilaufenden PDM Nulldurchgänge der Referenzspannungen nicht mehr zufällig, sondern perio­ disch, mit Nulldurchgängen der Hilfsspannung zusammenfallen. Hierfür gibt es in der Stromrichtertechnik den genormten Begriff "Unterschwingungsverfahren". Dabei folgt die Puls­ frequenz proportional jeder Zunahme der Grundschwingungs­ frequenz so, daß das Frequenzverhältnis konstant bleibt. Ist die maximal zulässige Pulsfrequenz bzw. die minimale zulässi­ ge Pulsdauer erreicht, wird wiederum auf eine andere syn­ chrone PDM niedrigeren Frequenzverhältnisses übergegangen, bis dieses schließlich den Wert eins erreicht.

Die Anwendung der Erfindung auf Pulsumrichter, die in der beschriebenen Weise von puls-dauer-modulierten Steuerpulsen betrieben werden, harmonisiert den Übergang zwischen ver­ schiedenen Formen der PDM während des Betriebes des Strom­ richters in vorteilhafter Weise.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 32 32 589 ist für die Steuerung selbstgeführter Drehstrom-Wechselrichter bereits ein Verfahren speziell für den Übergang von "Drei­ fachtaktung" auf sogenannte "unsymmetrische Einfachtaktung" bekannt. Wie aus den dortigen Fig. 2 und 4 zu entnehmen ist, geht es dabei um den Übergang einer durch sogenannte Flankenmodulation gebildeten synchronen PDM mit "Dreifach­ taktung", also einem Frequenzverhältnis mit dem Wert drei, auf eine spezielle Form des "Vollblockbetriebes" mit dem Frequenzverhältnis eins. Dieses Vollblocksignal ist ent­ sprechend der dortigen Fig. 4 unsymmetrisch, d. h. es hat unterschiedlich große negative und positive Spannungs­ zeitflächen, indem die Schaltflanken des Vollblocksignales um einen vorgebbaren Winkel gegenüber den Nulldurchgängen der Spannungsgrundschwingung verschoben sind. Damit soll die Amplitude der Grundschwingung der Ausgangsspannungen während des Überganges annähernd konstant gehalten werden.

Bisher wird der Übergang z. B. von freilaufender auf eine synchrone PDM auf folgende Weise durchgeführt:
Die Hilfsspannung wird in ihrer Amplitude und Frequenz in dem Moment schlagartig auf die entsprechenden Werte der ge­ wünschten synchronen PDM umgeschaltet, in dem ein ausge­ wählter und bekannter Schwingungszustand der Hilfsspannung im System der angestrebten synchronen PDM vorliegt. Diesen würde die Hilfsspannung bei fortwährend freilaufender PDM um eine, durch einen maximal zulässigen elektrischen Differenz­ winkel gekennzeichnete Zeitspanne später einnehmen. Dabei bleibt zwar grundsätzlich die Änderungsrichtung der Hilfs­ spannung auch im Moment des Überganges erhalten, doch tritt ein merklicher Sprung in deren Amplitudenverlauf auf. Im Frequenzbereich stellt sich dies als Winkelsprung dar. Dies wird in die Grundschwingungen der Pulsumrichterausgangs­ signale übertragen, wodurch in dem dortigen mehrphasigen Wechselstromsystem transiente Laststromgleichanteile, Span­ nungsunsymmetrien und ein Frequenzsprung auftreten. Als Schwingungszustand wird dabei bevorzugt ein Nulldurchgang ausgewählt, insbesondere ein solcher, in dem auch eine der Referenzspannungen die Zeitachse schneidet.

In der Praxis kommt es häufig vor, daß sich die Pulsfrequen­ zen der freilaufenden und der angestrebten synchronen PDM nur geringfügig unterscheiden. So kann es relativ lange dauern, bis sich die freilaufende Hilfsspannung in ihrem Schwingungszustand dem ausgewählten Schwingungszustand bis auf den zulässigen Differenzwinkel "genähert" hat. Innerhalb dieser Zeit kann z. B. der Sollwert der Grundschwingungsamplitude der Referenzspannungen, dessen starke Zunahme gerade den Wechsel der PDM notwendig macht, bereits so stark angewachsen sein, daß schon zu kurze Steuerpulse in zu kurzen Zeitabständen aufeinanderfolgen. Diese werden von einer sogenannten Mindestpulsüberwachung des Pulsumrichters unterdrückt. Da nun der Istwert der mittleren Spannungszeit­ fläche am Ausgang des Umrichters nicht mehr mit dem durch die Referenzspannungen vorgegebenen Sollwert übereinstimmt, entstehen sprungförmige Amplitudenänderungen am Ausgang des Pulsumrichters bei erfolgtem PDM-Wechsel. Ferner treten bei einer weiteren Verzögerung des Wechsels auf synchrone PDM wegen des in einem solchen Fall häufig kleinen und nicht ganzzahligen Frequenzverhältnisses zunehmend Schwebungen sehr niedriger Frequenz im Verlauf der Wechselrichterausgangsspannungen auf. Werden z. B. rotierende elektrische Maschinen vom Umrichter als Last betrieben, so führen diese Schwebungen zu unerwünschten Drehmoment­ schwankungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem ein möglichst rascher und besonders harmonischer, insbesondere sprungloser, Übergang der periodischen Hilfsspannung auf einen zu den Referenzspannungen synchronen Verlauf möglich ist.

Die Aufgabe wird gelöst mit dem im Anspruch 1 angegebenen Verfahren. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Anhand der Fig. 1 bis 4 wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 einen Übergang von freilaufender auf synchrone PDM, mit Zwischenperiode von einem Nulldurchgang der Hilfsspannung an bei abgesenkter Pulsfrequenz,

Fig. 2 einen Übergang entsprechend Fig. 1, jedoch mit Zwischenperiode von einem ausgewählten Schwingungszustand der Hilfsspannung an,

Fig. 3 einen Übergang entsprechend Fig. 1, jedoch mit Zwischenperiode bei erhöhter Pulsfrequenz, und

Fig. 4 einen Übergang zwischen zwei synchronen Puls-Dauer- Modulationen (PDMen), mit Zwischenperiode von einem Minimum der Hilfsspannung an bei abgesenkter Puls­ frequenz.

In Fig. 1 ist beispielhaft ein Übergang speziell von einer freilaufenden auf eine synchrone PDM mit "Neunfachtaktung" dargestellt. Diese liegt rechts der mit B markierten, senk­ rechten, strichpunktierten Linie. Man erkennt, daß die Nulldurchgänge der Referenzspannungen U_R, U_S, U_T mit Null­ durchgängen der Hilfsspannung U_H zusammenfallen. Bei einer synchronen PDM ist nicht nur das hier vorliegende Frequenz­ verhältnis mit dem Wert neun, sondern grundsätzlich jedes ganzzahlige möglich. Bevorzugt werden jedoch Werte wie 9, 15 u. a. (allgemein: 6i + 3 mit i = 1, 2, . . .), bei denen das Oberschwingungsspektrum der Umrichterausgangsspannungen besonders ausgebildet ist.

Die drei Referenzspannungen U_R, U_S, U_T der Fig. 1 sind sinusförmig und um einen elektrischen Winkel von unter­ einander phasenverschoben. Sie sind die "Referenz" für das in diesem Fall am Ausgang des Umrichters entstehende drei­ phasige Drehstromsystem, bestimmen also die Frequenz und Amplitude der Grundschwingungen der Ausgangsspannungen. Grundsätzlich ist jedes beliebige mehrphasige Wechselstrom­ system erzeugbar, wenn die Anzahl und Phasenverschiebung der Referenzspannungen entsprechend gewählt wird.

Ferner wird in der Praxis der Verlauf der sinusförmigen Referenzspannungen häufig treppen-, trapez- oder auch recht­ eckförmig angenähert. Die sich dabei ergebenden Umrichter­ ausgangsspannungen unterscheiden sich jedoch in ihrem Ober­ schwingungsspektrum.

Die periodische Hilfsspannung U_H der Fig. 1 hat dreieck­ förmigen Verlauf. Allgemein werden Kurvenverläufe bevorzugt, die abschnittsweise aus Geradenstücken bestehen, z. B. säge­ zahnförmige. Dreieck- und sägezahnförmige Hilfsspannungen unterscheiden sich allerdings darin, wie sie die Dauer der einzelnen Steuerpulse modulieren. So ändert sich die Puls­ dauer bei dreieckförmiger Hilfsspannung durch gleichzeitiges Verschieben beider Pulsflanken relativ zur Pulsmitte, was als "symmetrische PDM" bezeichnet wird. Während sich bei sägezahnförmiger Hilfsspannung, je nachdem ob diese eine positive bzw. negative Steigung zwischen den Spannungssprün­ gen hat, nur die linke bzw. rechte Flanke verschiebt. Dies wird als "vorder- bzw. rückflankenmodulierte PDM" bezeichnet.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist mit allen möglichen Formen periodischer Hilfsspannungen anwendbar. Insbesondere kann auch bei synchronen PDMen, bei denen die Flanken der Steuer­ pulse nicht mehr unmittelbar aus den Schnittpunkten der Hilfsspannung mit den Referenzspannungen gebildet werden, die Pulsfrequenz der ganzen Periode, nachfolgend Zwischen­ periode genannt, für den der Erfindung zugrunde liegenden Zweck und entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren ver­ ändert werden. In solchen Fällen dient die Pulsfrequenz lediglich als Takt, während die Flanken der Steuerpulse direkt über Beziehungen, die aus der Fourieranalyse abge­ leitet sind, bestimmt werden. Dabei können auch gewisse Optimierungskriterien berücksichtigt werden. Bevorzugt füh­ ren Mikrocomputer in speziellen Steuersätzen solche Berech­ nungen aus und stellen die Steuerpulse für die schaltbaren Halbleiterelemente bereit. Für solche Anwendungen sind Be­ griffe wie "gespeicherte Pulsmuster" oder auch "Flankenmodu­ lation" bekannt.

Die freilaufende PDM ist in Fig. 1 links der mit A bezeich­ neten, senkrechten, strichpunktierten Linie dargestellt. Man erkennt, daß die Hilfsspannung U_H asynchron zu den Referenz­ spannungen U_R, U_S, U_T verläuft. Gemeinsame Nulldurchgänge können, wenn überhaupt, nur zufällig auftreten. Als Maß für die Pulsfrequenz der Hilfsspannung U_H bei freilaufender Modulation ist in Fig. 1 deren Periodendauer T_F eingetra­ gen, bezogen auf die Kreisfrequenz ω_RST der Referenz­ spannungen.

Zum Übergang von der PDM mit der durch T_F gekennzeichneten Pulsfrequenz auf die synchrone PDM mit der durch T_S gekenn­ zeichneten Pulsfrequenz, wird nun entsprechend dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren die Hilfsspannung U_H für eine ganze Periode mit einer veränderten Pulsfrequenz betrieben. Diese Periode wird auch "Zwischenperiode" genannt und hat eine durch die Periodendauer T_W gekennzeichnete Pulsfrequenz. Im Beispiel der Fig. 1 liegt sie zwischen den Linien A und B. Für den Übergang muß die Hilfsspannung mit der veränderten Pulsfrequenz immer volle Perioden ausführen, also mindestens eine Zwischenperiode. Dabei müssen alle Referenzkurven zwischen den Zeitpunkten A und B jeweils zweimal "geschnitten" werden, damit keine Modulationsfehler auftreten. In jeder der aus der Abtastung hervorgehenden Steuerpulsfolge wird also mindestens eine ganze "Pulsperiode" mit der veränderten Pulsfrequenz gebildet.

Als "Startpunkt" für den Übergang kann ein beliebig ausge­ wählter Schwingungszustand der Hilfsspannung U_H dienen. Im Beispiel der Fig. 1 ist dafür ein Nulldurchgang mit posi­ tiver Änderungsrichtung gewählt. Die Zeitdauer T_W der Zwischenperiode, und damit die veränderte Pulsfrequenz, ist dadurch gegeben, daß der am Ende der Periode erneut auftre­ tende Schwingungszustand mit demselben Schwingungszustand der Hilfsspannung bei synchroner PDM "zusammentrifft". In diesem Moment kann die Hilfsspannung sprunglos auf die "synchrone Pulsfrequenz" umgeschaltet werden. In Fig. 1 ist dies bei dem mit Null bezeichneten Winkel auf der Linie B möglich.

Der benötigte Wert für die Pulsfrequenz der Hilfsspannung in der Zwischenperiode kann bereits im "Startpunkt" A deswegen genau bestimmt werden, da jeder Schwingungszustand der Hilfs­ spannung bei synchroner PDM bekannten Frequenzverhältnisses in einem festen und bekannten Zusammenhang zu den elektri­ schen Winkeln der Referenzspannungen steht. Die Pulsfrequenz kann dabei in der Zwischenperiode relativ zu ihrem Wert vor dem Übergang sowohl abgesenkt, wie dies im Beispiel der Fig. 1 geschehen, als auch angehoben werden. Es sollten jedoch gewisse Randbedingungen eingehalten werden.

So sollte die Pulsfrequenz nicht zu stark erniedrigt werden, da sich sonst in der Zwischenperiode ein zu ungünstiges Oberschwingungsspektrum in den Ausgangsspannungen ergibt. Ein geeigneter Grenzwert für die Dauer T_W der Zwischenperio­ de ist die doppelte Periodendauer T_F der freilaufenden Hilfsspannung. In einem solchen Fall sollte die Zwischen­ periode noch nicht eingeleitet werden und nach Ablauf einer weiteren Periode T_F mit dem wiederholten Eintritt des ausgewählten Schwingungszustandes erneut geprüft werden, ob dieser nun "näher" am gleichen Schwingungszustand der synchronen PDM liegt. Beim Übergang in Fig. 1 ist diese Zeitbedingung erfüllt, wie dies aus dem gestrichelt über den Punkt A hinaus weitergeführten Verlauf der Hilfsspannung der freilaufenden PDM zu sehen ist.

Eine Erhöhung der Pulsfrequenz ist dadurch begrenzt, daß manche Steuerpulse und deren Abstände für die schaltbaren Halbleiterelemente zu kurz werden können. Solche Steuer­ pulse würden von der Mindestpulsüberwachung des Umrichters zwangsweise zu Mindestpulsen verlängert, oder auch unter­ drückt, um die vorgeschriebenen Mindestein- und ausschalt­ zeiten der schaltbaren Halbleiterelemente einzuhalten. Wie bereits beschrieben, würden aber dadurch Modulations­ fehler entstehen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist unverändert auch beim Übergang zwischen zwei synchronen PDMen unterschiedlichen Frequenzverhältnisses anwendbar. Hierbei fallen periodisch zwar gleiche Schwingungszustände der Hilfsspannung der vor­ liegenden und der gewünschten PDM zusammen, insbesondere in gemeinsamen Nulldurchgängen mit den Referenzspannungen. In diesen kann sofort bei der Hilfsspannung von der Pulsfre­ quenz des einen, auf die Pulsfrequenz des anderen synchronen Systems gewechselt werden. Bei einem dreiphasigen Wechsel­ stromsystem z. B. treten solche Nulldurchgänge nach jedem elektrischen Winkel von auf. Ist diese Wartezeit aller­ dings zu lang, so kann entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren in jedem ausgewählten Schwingungszustand der Hilfs­ spannung eine Zwischenperiode in der beschriebenen Weise eingefügt werden. Die Zeitdauer des Überganges wird dadurch verkürzt.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß nach der An­ forderung eines Überganges auf synchrone bzw. eine andere synchrone PDM dieser beinahe ohne Zeitverzug stattfinden kann. Die bisher unter Umständen relativ lange Wartezeit, bis sich der ausgewählte Schwingungszustand, in den ge­ wechselt werden soll, im Verlauf der Hilfsspannung ausrei­ chend dem gleichen Schwingungszustand bei synchroner PDM "genähert" hat, entfällt durch das Einfügen der Zwischen­ periode geeigneter Pulsfrequenz.

Während der nun kurzen Übergangszeit können erhöhte Soll­ werte für die Amplitude und Grundschwingungsfrequenz der Ausgangsspannungen, welche gerade die Anforderung zum Über­ gang in der PDM ausgelöst haben, auch nicht nennenswert weiter zunehmen, und bei einem Ansprechen der Mindestpuls­ überwachung keine unterschiedlichen Ausgangsspannungen vor bzw. nach dem Wechsel auftreten. Ferner werden Schwebungen in den Ausgangsspannungen und bleibende Regelabweichungen in den Amplituden- bzw. Frequenzistwerten vermieden, die bei notwendigem, aber verzögertem Übergang auf die gewünschte synchrone PDM verstärkt auftreten würden. Schließlich ver­ meidet der durch das erfindungsgemäße Verfahren bewirkte ständig stetige Verlauf der Hilfsspannung im Moment des Überganges transiente Gleichanteile in den Grundschwingungen der Lastströme, Unsymmetrien und einen Frequenzsprung im mehrphasigen Wechselstromsystem am Umrichterausgang.

Die folgenden Fig. 2 bis 4 stellen weitere Ausführungs­ beispiele dar.

In Fig. 2 ist, entsprechend Fig. 1, ebenfalls ein Wechsel von freilaufender auf synchrone PDM mit Neunfachtaktung dar­ gestellt. Allerdings wird von einem beliebig ausgewählten Schwingungszustand der Hilfsspannung an die Zwischenperiode mit abgesenkter Pulsfrequenz eingefügt. Dieser liegt auf deren positiven Ast mit fallender Steigung und ist ferner durch die mit A markierte strichpunktierte Linie gekenn­ zeichnet.

In dem in Fig. 3 dargestellten Beispiel wird die Zwischen­ periode wiederum von einem Nulldurchgang der Hilfsspannung U_H an eingefügt, allerdings bei erhöhter Pulsfrequenz. So läuft der Übergang nicht nur schneller ab, sondern die Aus­ gangsspannungen haben kurzzeitig auch ein weniger stark aus­ geprägtes Oberschwingungsspektrum.

Fig. 4 zeigt schließlich einen Übergang von einer synchronen PDM mit Neunfachtaktung auf eine mit Fünfzehnfachtaktung. Dabei hat die Zwischenperiode wiederum eine abgesenkte Puls­ frequenz, während als Schwingungszustand für den Übergang ein Minimum der Hilfsspannung ausgewählt wurde. An dem mit gestrichelter Linie bis zum Winkel Null weitergezeichneten Verlauf der Hilfsspannung U_H bei Neunfachtaktung erkennt man, daß frühestens in diesem gemeinsamen Nulldurchgang mit dem Verlauf bei der gewünschten Fünfzehnfachtaktung und der Referenzspannung U_R ein direkter Wechsel möglich ist, auch wenn die Anforderung hierzu z. B. bereits unmittelbar nach dem mit markierten Nulldurchgang eingetreten wäre. Die eingefügte Zwischenperiode verkürzt den Vorgang in erkenn­ barer Weise, wobei bei einer Zwischenperiode mit erhöhter Pulsfrequenz bzw. bei einem Übergang zwischen verschiedenen PDMen höheren Frequenzverhältnisses, z.B. bei 51fach auf 57fach Taktung, dieser Zeitgewinn bedeutend größer aus­ fallen kann.

Claims (7)

1. Verfahren zum Übergang auf eine synchrone Puls-Dauer- Modulation (PDM), insbesondere zum Übergang von freilaufender auf eine synchrone PDM, bei einem Pulsumrichter, dessen schaltbare Halbleiterelemente ein mehrphasiges Wechselstromsystem einstellbarer Frequenz und Amplitude durch Ansteuerung mittels Steuerpulsen erzeugen, die insbesondere durch Abtastung mehrerer phasenverschobener Referenzspannungen (U_R, U_S, U_T) von einer periodischen Hilfsspannung (U_H) puls-dauer-moduliert werden, da­ durch gekennzeichnet, daß

• a) zu Beginn des Überganges die Pulsfrequenz der periodischen Hilfsspannung von einem vorgegebenen Schwingungszustand an zunächst für eine ganze Periode so geändert wird, daß der vorgegebene Schwingungszustand am Ende der ganzen Periode mit dem entsprechenden Schwingungszustand des bekannten Verlaufes der periodischen Hilfsspannung bei der Pulsfrequenz der gewünschten synchronen PDM übereinstimmt, und
• b) mit dem Ende der ganzen Periode der Wert der Pulsfrequenz der periodischen Hilfsspannung auf den zur gewünschten synchronen PDM gehörigen Wert geändert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle einer Erniedrigung der Pulsfrequenz der periodischen Hilfsspannung für die ganze Periode diese Periode und somit der Übergang auf eine synchrone Puls- Dauer-Modulation (PDM) erst dann eingeleitet werden, wenn die notwendige Dauer (T_W) der ganzen Periode während des Übergangs kleiner ist als der doppelte Wert der Periodendauer (T_D) der periodischen Hilfsspannung vor dem Übergang.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhung der Pulsfrequenz durch Mindestein- und ausschaltzeiten der schaltbaren Halbleiterelemente begrenzt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mehrphasige Wechselstromsystem ein dreiphasiges Drehstromsystem ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die periodische Hilfsspannung (U_H) die Form einer Wechselschwingung hat und/oder abschnittsweise linear ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei synchroner PDM die Nulldurchgänge der Referenzspannungen (U_R, U_S, U_T) mit Nulldurchgängen der Hilfsspannung (U_H) zusammen­ fallen.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ausgewählte Schwingungszustand ein Nulldurchgang der Hilfsspannung (U_H) ist.