DE4241647C1 - Verfahren der Vektormodulation für die Ansteuerung eines Pulswechselrichters - Google Patents
Verfahren der Vektormodulation für die Ansteuerung eines PulswechselrichtersInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs.
Ein solches Verfahren ist bekannt durch Ogasawara, S.; Akagi, H.; Nabae, A.:
"A novel PWM scheme of voltage source inverters based on space vector
theory", Proc. EPE'89, Aachen, 1989, Vol. III, Seiten 1197 bis 1202.
Regelverfahren für Pulswechselrichterantriebe, die mit einer Spannungs-
Stellgröße arbeiten, benötigen einen Pulsmustergenerator zur Umsetzung
dieser Spannungs-Stellgröße in die eigentlichen Steuergrößen des Wechselrichters -
die Stellbefehle der Wechselrichterstränge.
Erlaubt der Pulswechselrichter nur geringe Pulsfrequenzen, ist man zur
Pulserzeugung auf sogenannte off-line optimierte Pulsmuster angewiesen.
Sie sind für stationären Betrieb bezüglich Stromoberschwingungen oder
Drehmomentpulsationen optimiert.
Mit dem Verfahren nach der Erfindung soll speziell auch ein optimiertes
3er-Seitenpulsmuster, wie es in Fig. 1 der Zeichnung in seinem grundsätzlichen
zeitlichen Verlauf dargestellt ist, erstellbar sein. Das optimierte
3er-Seitenpulsmuster erzeugt für die Pulszahl 3 für große Aussteuerungen
des Pulswechselrichters die geringsten Stromoberschwingungen. Da andere
Pulsmuster mit der Pulszahl 3 erheblich höhere Motorverluste hervorbringen,
ist die Verwendung des 3er-Seitenpulsmusters für diese Pulszahl zwingend.
Problematisch bei off-line optimierten Pulsmustern ist ihre Handhabung
bei dynamischen Übergangsvorgängen und auch die Umschaltung zwischen
verschiedenen Arten von optimierten Pulsmustern, was zwar beherrscht
werden kann, aber doch einigen Aufwand erfordert.
In bezug auf diese Problematik bietet die sogenannte Vektormodulation
Vorteile. Hierbei werden Stellbefehle zu einem vorgegebenen Zeitintervall
derart bestimmt, daß ein vorgegebener Spannungs-Sollwert als Mittelwert
der Ausgangsspannung des Pulswechselrichters in dem entsprechenden
Zeitintervall realisiert wird. Vorteil der Vektormodulation ist es, daß es
keinen prinzipiellen Unterschied zwischen der Erzeugung eines Pulsmusters
für stationären Betrieb und für dynamische Übergangsvorgänge gibt. Aufgrund
der getakteten Arbeitsweise der Vektormodulation eignet sie sich
hervorragend für den Einsatz zusammen mit einer zeitdiskreten Regelung,
die idealerweise im gleichen Zeittakt arbeiten sollte.
Auf die Stromoberschwingungen und die Drehmomentpulsationen kann bei
der Vektormodulation zwar durch die Gestaltung einiger Freiheitsgrade
Einfluß genommen werden (siehe z. B. Ogasawara, S.; Akagi, H.; Nabae, A.:
"A novel PWM scheme of voltage source inverters based on space vector
theory", Proc. EPE'89, Aachen, 1989, Vol. III, Seiten 1197 bis 1202), doch
sind die entstehenden Pulsmuster im Vergleich mit off-line optimierten
in der Regel sub-optimal. Diese Unterschiede können besonders bei kleinen
Pulszahlen (Zahl der Pulse je Strang und je Grundschwingungsperiode)
relevant sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs angegebene Verfahren
so auszugestalten, daß die günstige Auswirkung des Pulsmusters, das
nur bei großen Aussteuerungen des Pulswechselrichters angewendet werden
soll, auf den Oberschwingungsgehalt der Ausgangsströme des Pulswechselrichters
mit der bekannten Eignung der Vektormodulation für die Ansteuerung
des Pulswechselrichters für schnelle dynamische
Anregelungen kombiniert wird.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1
gekennzeichneten Merkmale gelöst.
Vorteilhafterweise gelingt es durch eine spezielle Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Variante der Vektormodulation, im stationären Fall das
bezüglich der Oberschwingungen günstige 3er-Seitenpulsmuster zu erzeugen,
ohne die Eignung der Vektormodulation für schnelle dynamische Anregelungen
einzuschränken. Hierbei ist der numerische Berechnungsaufwand
nicht größer als bei der herkömmlichen Vektormodulation, da je Grundschwingungsperiode
nur sechs Zyklen der Vektormodulation, nämlich die
sechs Sollvektoren, errechnet werden müssen.
Die Erfindung soll im folgenden anhand der Zeichnung erläutert werden.
Es zeigen
Fig. 1 das mit dem Verfahren nach der Erfindung angestrebte
3er-Seitenpulsmuster,
Fig. 2 eine Realisierung eines Spannungs-Sollvektors durch die
herkömmliche Raumzeigermodulation,
Fig. 3 eine Realisierung eines Spannungs-Sollvektors durch drei
von Null verschiedene Spannungs-Ausgangsvektoren,
Fig. 4 die Bildung der Spannungs-Sollvektoren aus Tripeln von
Spannungs-Ausgangsvektoren zur Erzeugung des 3er-Seitenpulsmusters
und
Fig. 5 das 3er-Seitenpulsmuster, wie es mit den Vektoren gemäß
Fig. 4 realisiert wird.
Zum besseren Verständnis des Verfahrens nach der Erfindung soll zunächst
das herkömmliche Verfahren der Vektormodulation kurz dargestellt werden.
Fig. 2 zeigt in der üblichen Zwei-Achsen-Darstellung die möglichen Ausgangsspannungen
eines dreisträngigen 2-Level-Wechselrichters als Vektoren
in der (α,β)-Ebene. Neben der Nullspannung u₀, die gleichermaßen durch
Verbinden aller drei Ausgangsstränge des Pulswechselrichters mittels entsprechender
Ansteuerung seiner Halbleiterschalter entweder nur mit dem
positiven Pol oder nur mit dem negativen Pol der speisenden Gleichspannungsquelle
erzeugt werden kann, können 6 verschiedene Spannungsvektoren
u i (i = 1 . . . 6) auf den Ausgang des Wechselrichters geschaltet werden.
Hierbei sind die tatsächlichen Spannungen i des Wechselrichters durch
so normiert, daß die Längen der normierten Vektoren u i = 1 sind (ud ist
die speisende Gleichspannung des Pulswechselrichters, also zum Beispiel
die Zwischenkreisspannung in einem Umrichter).
Ziel ist es, eine zeitliche Abfolge einer geeigneten Auswahl dieser Spannungsvektoren
derart zu bestimmen, daß ein gegebener (entsprechend
(1) normierter) Spannungs-Sollwert u in einem vorgegebenen Zeitintervall
der Länge TA (Abtastintervall) als Mittelwert am Ausgang des Pulswechselrichters
realisiert wird. Unmittelbar einsichtig ist, daß auf diese
Weise nur Spannungs-Sollwerte realisiert werden können, die innerhalb
oder auf dem Rand des durch die Spannungsvektoren u i aufgespannten
Hexagons liegen.
Zur Auswahl geeigneter Spannungsvektoren und zur Berechnung der zugehörigen
Schaltzeiten geht man beim bekannten Verfahren so vor, daß
unter den möglichen sieben Spannungsvektoren die drei dem jeweiligen
Spannungs-Sollvektor u nächst benachbarten Vektoren ausgewählt werden.
Im Beispiel der Fig. 2 sind dies die Vektoren u₀, u₁, u₂. Der Spannungsnullvektor
u₀ gehört auf diese Weise immer zum Tripel der ausgewählten
Vektoren. Für dieses Vektortripel werden zugehörige Schaltzeiten T₀, T₁,
T₂ so bestimmt, daß
und
TA = T₀+T₁+T₂ (3)
erfüllt wird. Diese algebraische Forderung kann sehr anschaulich wie in
Fig. 2 geometrisch interpretiert werden, wenn man auf die normierten
Schaltzeiten
übergeht. Für alle Sollvektoren innerhalb oder auf dem Rand der schraffierten
Fläche gibt es eine Lösung mit nicht-negativen Zeiten T₀, T₁, T₂.
Zusammen mit dem Auswahlverfahren der jeweils an der Realisierung
beteiligten Vektoren ist somit sichergestellt, daß jeder beliebige Sollwert,
der innerhalb oder auf dem Rand des Hexagons liegt, durch die
Vektormodulation realisierbar ist.
Obwohl nun die drei Vektoren u₀, u₁, u₂ mit ihren zugehörigen Schaltzeiten
T₀, T₁, T₂ festliegen, ist deren zeitliche Reihenfolge innerhalb des
Zeitintervalls der Länge TA noch frei. Zusätzliche Freiheitsgrade entstehen
durch die zwei möglichen Schaltzustände der Halbleiterschalter
bei der Erzeugung des Nullspannungsvektors u₀ = 0 und durch die Möglichkeit,
die Zeiten T₀, T₁, T₂ innerhalb des Intervalls TA sogar noch
aufzuteilen.
Weitere Variationsmöglichkeiten ergeben sich im stationären, synchronisierten
Betrieb: Man nimmt dann in einer geeigneten Weise auf die umzusetzenden
Sollvektoren derart Einfluß, daß nur eine ganze Zahl von Sollvektoren
je Grundschwingungsperiode entsteht. Durch die Wahl der Sollvektoren
und durch ihre im synchronen Betrieb gewünschten Winkellagen
im Hexagon entstehen weitere Einflußmöglichkeiten auf das Pulsmuster.
Durch die Handhabung dieser Variationsmöglichkeiten kann auf die Stromoberschwingungen Einfluß genommen werden und im Einzelfall ein einem
off-line optimierten Pulsmuster identisches erzeugt werden.
Beim mit dem Verfahren nach der Erfindung angestrebten 3er-Seitenpulsmuster
sind jedoch folgende Randbedingungen zu beachten: Die hier beschriebene
Art der Vektormodulation erzeugt für jeden innerhalb des
Hexagons liegenden Spannungs-Sollwert eine Schaltfolge, in der auch der
Nullspannungsvektor auftritt. Nur für Sollwerte auf dem Rand des
Hexagons werden keine Nullspannungen erzeugt. Das 3er-Seitenpulsmuster
ist nun aber so geartet, daß es keine Nullspannungen enthält (siehe
Fig. 1). Man kann dieses Pulsmuster durch die eben beschriebene Art
der Vektormodulation nur erzeugen, wenn man ausschließlich Sollwerte
auf dem Rand des Hexagons vorgibt. Wenn man aber nur Sollvektoren
auf dem Rand des Hexagons zuläßt, beraubt man die Regelung der unabhängigen
Vorgabe ihrer beiden Stellgrößen, nämlich der beiden Komponenten
des Spannungs-Sollzeigers. Durch die fehlende Unabhängigkeit der
Spannungskomponenten verschlechtert sich die Dynamik des Regelkreises.
Der wesentliche Grund, warum das 3er-Seitenpulsmuster mit der üblichen
Art der Vektormodulation nur schlecht zu realisieren ist, liegt also, wie
erwähnt, in der Verwendung des im 3er-Seitenpulsmuster nicht auftretenden
Nullspannungsvektors für alle Sollvektoren, die innerhalb des
Hexagons liegen. Dies kann auf das Auswahlverfahren der für die Realisierung
eines Sollwerts verwendeten Spannungsvektoren zurückgeführt
werden, da der Nullvektor immer einer der drei beteiligten Spannungsvektoren
ist. Die Erfindung löst sich daher von diesem Auswahlverfahren.
Auf jeden Fall werden jedoch weiterhin drei verschiedene Vektoren verwendet,
die aber alle von Null verschieden sein müssen.
Fig. 3 zeigt unter dieser Prämisse die Realisierung eines Spannungs-Sollvektors u.
Ansatzweise werden zum Beispiel die Spannungs-Ausgangsvektoren u₆, u₁,
u₂ ausgewählt. Mit den zugehörigen normierten Pulszeiten τ₆, τ₁, τ₂ ergeben
sich mögliche Spannungen nach
u = τ₆u₆+τ₁u₁+τ₂u₂ (5)
wobei die Nebenbedingungen
τ₆+τ₁+τ₂ = 1, τi < 0 (6)
einzuhalten sind. Stellt man die Gleichung (5) für den Spannungs-Sollwert
u in kartesischen (α,β)-Komponenten dar, erhält man die Gleichungen
Die Auflösung der Gleichungen (6) und (7) nach den Pulszeiten τ₆, τ₁
τ₂ für einen gegebenen Spannungssollwert u = (uα, uβ) ergibt
Durch geometrische oder algebraische Betrachtungen erkennt man
schnell, daß sich mit der getroffenen Auswahl der drei Spannungsvektoren
u₆, u₁, u₂ alle Sollvektoren der kreuzweise schraffierten Fläche in Fig. 3
realisieren lassen.
Mit anderen Tripeln jeweils benachbarter Vektoren wie (u₁, u₂, u₃),
(u₂, u₃, u₄) usw. erhält man jeweils gedrehte Flächen von realisierbaren
Sollvektoren, für die man ebenso die entsprechenden Pulszeiten bestimmen
kann. Beispielsweise erhält man für das Vektortripel (u₁, u₂, u₃) ausgehend
von den Gleichungen
und der Nebenbedingung
τ₁+τ₂+τ₃ = 1 (10)
die Pulszeiten
Vereinigt man die durch die jeweiligen Vektortripel realisierbaren Dreiecksflächen,
erhält man im Gegensatz zu der herkömmlichen Vektormodulation
nicht die gesamte Fläche des Hexagons, sondern nur den in
Fig. 3 schraffierten Teil. Spannungs-Sollvektoren mit einem normierten
Betrag kleiner als 1/2 können mit dieser Art der Vektormodulation also
nicht realisiert werden. Jeder Vektor, der innerhalb oder auf dem Rand
des Hexagons liegt und einen normierten Betrag größer als besitzt,
ist jedoch realisierbar. Bei Vektoren mit Beträgen zwischen 1/2 und
ist es von der Winkellage abhängig, ob sie realisierbar sind.
Anders als bei der herkömmlichen Vektormodulation, bei der keine Mehrdeutigkeiten
existieren, gibt es durch die Überlappung der einzelnen
realisierbaren Dreiecksflächen für eine Teilmenge von Sollvektoren mehrere
Realisierungsmöglichkeiten.
Neben dieser Mehrdeutigkeit für die Auswahl geeigneter Vektortripel
existieren wie bei der herkömmlichen Vektormodulation auch bei der
neuen Variante noch weitere Freiheitsgrade, wie Zahl und Winkellage
der Sollvektoren im stationären Betrieb und Reihenfolge der ausgewählten
Spannungsvektoren in einem Abtastintervall. Über diese Freiheitsgrade
muß nun zur Erstellung des angestrebten 3er-Seitenpulsmusters
geeignet verfügt werden.
Zunächst wird die Mehrdeutigkeit in der Zuordnung mehrerer Auswahlmöglichkeiten
von Vektortripeln zu einem gegebenen Spannungs-Sollvektor
durch eine eindeutige Auswahlvorschrift eingeengt.
Dies geschieht durch Zuordnung der Spannungs-Sollvektoren abhängig von
ihrem Winkel zur α-Achse zu definierten Winkelbereichen und der Festlegung
eines Tripels von Ausgangsvektoren für jeweils einen Winkelbereich.
Es werden sechs gleichgroße, unmittelbar aneinander anschließende, also
jeweils 60° umfassende Winkelbereiche gewählt. Der Bereich 1 wird hier
- willkürlich - festgelegt zwischen -30° und +30° der α-Achse. Die anderen
Bereiche werden im mathematisch positiven Sinne weitergezählt, wie das
in Fig. 4 gezeigt ist.
Liegt nun z. B. ein Sollvektor im Bereich 1 - bildet er also zur α-Achse
einen Winkel im Bereich von -30° bis +30° - wird zu seiner Realisierung
das Vektortripel u₆, u₁, u₂ festgelegt, auch wenn im Einzelfall eine Realisierung
ebenso durch die Tripel u₅, u₆, u₁ oder u₁, u₂, u₃ möglich wäre.
Entsprechend wird die Auswahl der Vektortripel für die anderen Bereiche
festgelegt.
Über die Formulierung der Geradengleichungen der Winkelbereichsgrenzen
in der (α,β)-Ebene gelangt man zu algebraischen Bedingungen, die direkt
die Zuordnung eines Spannungs-Sollvektors zu einem Winkelbereich in Abhängigkeit
seiner Komponenten uα, uβ angeben. Es müssen die Vorzeichen
der drei in der nachfolgenden Tabelle 1 angegebenen algebraischen Terme
bestimmt werden, woraus sich unmittelbar die Zuordnung des Sollvektors
zu einem Winkelbereich ergibt. Die explizite Bestimmung des Winkels
eines Sollvektors ist dadurch nicht notwendig.
Da es insgesamt acht Zuordnungsfälle aber nur sechs Winkelbereiche gibt,
ist zwei Fällen kein Bereich zugeordnet. Diese Fälle können aber ohnehin
nicht eintreten, da in diesen Fällen die Vorzeichen der drei Terme zueinander
im Widerspruch stehen.
Die zeitliche Abfolge der ausgewählten Spannungs-Ausgangsvektoren wird
nun derart festgelegt, daß diese der Drehrichtung zweier aufeinanderfolgender
Spannungs-Sollvektoren gleich ist. Drehen sich die Sollvektoren
von Schritt zu Schritt der Vektormodulation im mathematisch positiven
Sinn, soll beispielsweise im Winkelbereich 1 die zeitliche Reihenfolge u₆, u₁,
u₂ und bei negativer Drehrichtung die Reihenfolge u₂, u₁, u₆ festgelegt
werden. Das für jeden Bereich gültige Vektortripel und die zeitliche Reihenfolge
der einzelnen Vektoren ist bei dieser Festlegung der Tabelle 2
zu entnehmen:
Zusätzlich sind in dieser Tabelle die jeweils gültigen Beziehungen für die
Berechnung der normierten Schaltzeiten angegeben, wie sie mit den Gleichungen
(8) und (11) für die Zeitbereiche 1 und 2 bereits hergeleitet wurden. Für
die anderen Zeitbereiche sind die Schaltzeiten durch die Ausnutzung von
Symmetrien leicht abzuleiten.
Für jeden beliebigen Spannungs-Sollvektor liegen jetzt mit den Tabellen 1
und 2 die auszuwählenden Ausgangsvektoren mit den jeweiligen Schaltzeiten
fest.
Um ein mit der Grundfrequenz synchronisiertes Pulsmuster zu erzeugen, muß
die Zahl und die Winkellage der Sollvektoren im stationären Betrieb festgelegt
werden. Dies erreicht man, indem die der Vektormodulation vorgegebene
Abtastzeit TA entsprechend der Grundfrequenz variiert wird.
Zweckmäßigerweise wird man eine derartige Verstellung der Abtastzeit
in Form einer Regelschleife ähnlich einer phasenstarren Kopplung aufbauen,
was jedoch hier nicht weiter ausgeführt wird.
Um ein 3er-Seitenpulsmuster zu erzeugen, werden nun als spezielle Ausgestaltung
des beschriebenen Verfahrens zusammen mit den vorangegangenen
Festlegungen in jeder Grundschwingungsperiode genau sechs Spannungs-Sollvektoren
mit konstantem Betrag vorgegeben, wobei deren Winkel mit der
α-Achse jeweils 0°, 60°, 120°, 180°, 240°, 300° sein sollen. Dadurch wird
in der Mitte jedes der sechs Winkelbereiche genau ein Spannungs-Sollvektor
plaziert, wie dieses aus Fig. 4 ersichtlich ist.
Jetzt soll verifiziert werden, daß mit den getroffenen Verfügungen tatsächlich
das gewünschte 3er-Seitenpulsmuster erzeugt wird. Dazu ist in
Fig. 5 das angestrebte Pulsmuster für positive Drehrichtung (siehe Fig. 1)
zusammen mit den den jeweiligen Schaltzuständen des Pulswechselrichters
zugeordneten Ausgangs-Spannungsvektoren dargestellt. Wird nun genau je
ein Spannungs-Sollvektor in jedem der Winkelbereiche 1 bis 6 vorgegeben,
kann man anhand der Tabelle 2 bzw. der Fig. 4 nachvollziehen, daß die
gleiche Reihenfolge der Schaltzustände wie beim 3er-Seitenpulsmuster entsteht.
Ob nun aber die Schaltzeiten (Pulszeiten) auch die gewünschten Symmetrien
aufweisen, kann durch diese Betrachtung noch nicht festgestellt
werden. Dazu werden jetzt die Spannungs-Sollvektoren in den notwendigen
Winkellagen mit einem konstanten Betrag a vorgegeben. Die Komponenten
des Spannungs-Sollvektors mit einem Winkel von 0° (Winkelbereich 1) lauten
Folglich ergeben sich nach der Tabelle 2 im Zeitbereich 1 die Schaltzeiten
Die Schaltzeiten τ₆ = τ₂ geben die Dauer des sogenannten Seitenpulses an,
der also an beiden Seiten des 3er-Pulsmusters gleich lang ausfällt. Als
weitere Kontrolle soll der um 60° gedrehte Spannungs-Sollvektor aus dem
Winkelbereich 2 mit den Komponenten
in die betreffenden Formeln der Tabelle 2 eingesetzt werden. Es ergeben
sich
Es werden also die gleichen Schaltzeiten für die Seitenpulse wie im Zeitbereich
1 bestimmt. Für die anderen Zeitbereiche ergeben sich ebenso
diese Werte. Damit ist nachgewiesen, daß das entstehende Pulsmuster
nicht nur qualitativ die gleichen Reihenfolgen von Schaltzuständen erzeugt
wie das 3er-Seitenpulsmuster, sondern im stationären Fall auch die gewünschten
Pulsmustersymmetrien aufweist (siehe auch Fig. 4).
Für einen steigenden Betrag der Spannungs-Sollvektoren werden die Seitenpulse
immer schmaler und fallen für den maximalen Betrag a = 1
ganz weg, womit automatisch ein Übergang in die Blocktaktung erfolgt.
Der im stationären Betrieb kleinste realisierbare Betrag des Spannungs-
Sollvektors ist 1/2. Für Spannungs-Sollvektoren mit kleinerem Betrag muß
die herkömmliche Vektormodulation verwendet werden. Dies stellt aber
keine wesentliche Einschränkung bei dem Betrieb eines Pulswechselrichters
dar, da man die Umschaltung zu dem 3er-Seitenpulsmuster ohnehin erst
bei großer Aussteuerung des Pulswechselrichters, also bei normierten Beträgen
von 0,8 . . . 0,9 vornehmen wird.
Es soll betont werden, daß sich zwar im stationären Zustand mit der neuartigen
Vektormodulation genau das gewünschte 3er-Seitenpulsmuster ergibt,
daß aber dennoch bei dynamischen Vorgängen sofort beliebige andere
Spannungs-Sollvektoren aus der in Fig. 3 dargestellten Menge (schraffierter
Bereich) realisiert werden können, wenn dies von der Regelung angefordert
wird. Während derartiger stationärer Vorgänge darf natürlich
nicht mehr die oben nachgewiesene stationäre Symmetrie des Pulsmusters
erwartet werden. Dann verschieben sich die einzelnen Schaltzeitpunkte
den dynamischen Anforderungen entsprechend. Sofern auch bei
instationären Vorgängen noch genau ein Spannungs-Sollvektor in jeden Winkelbereich
fällt, ist aber sichergestellt, daß jeder Strang des Pulswechselrichters
bei einem Umlauf der Spannungs-Sollvektoren wie im stationären
Fall genau dreimal pulst. Werden aber Zeitbereiche übersprungen
oder mehrfach hintereinander durch Spannungs-Sollvektoren getroffen, ergeben
sich andere Pulszahlen.
Claims (4)
1. Verfahren zur Ansteuerung eines aus einer konstanten Gleichspannungsquelle
gespeisten, aus Halbleiterschaltern in dreiphasiger Brückenschaltung
aufgebauten Pulswechselrichters aufgrund vorgegebener
Spannungs-Sollwerte,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Realisierung eines Spannungs-Sollwertes - angegeben in einer
orthogonalen Zwei-Achsen-Vektordarstellung - in einem vorgegebenen
Zeitintervall TA drei verschiedene Schaltzustände des Wechselrichters
herangezogen werden, die dadurch gekennzeichnet sind, daß die zugehörigen
Ausgangsspannungsvektoren des Wechselrichters sämtlich von
Null verschieden, aber untereinander benachbart (wie z. B. die Vektoren
u₆, u₁, u₂ in Fig. 3) sind, und daß abhängig von den drei gewählten
Ausgangsspannungsvektoren zugehörige Pulszeiten derart bestimmt
werden, daß der Sollwert als Mittelwert im vorgegebenen Zeitintervall
am Wechselrichterausgang eingestellt wird (Tabelle 2).
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die möglichen Spannungs-Sollvektoren in sechs, jeweils 60° umfassende Winkelbereiche derart eingeteilt werden, daß die Ausgangsspannungsvektoren des Wechselrichters jeweils symmetrisch in der Mitte der Bereiche liegen,
und daß abhängig von dem jeweiligen Winkelbereich, in dem der jeweils vorgegebene Spannungs-Sollvektor liegt, der Ausgangs-Spannungsvektor in der Mitte des jeweiligen Winkelbereichs und die beiden jeweils benachbarten, von Null verschiedenen Ausgangs-Spannungsvektoren zur Realisierung des Spannungs-Sollvektors herangezogen werden.
daß die möglichen Spannungs-Sollvektoren in sechs, jeweils 60° umfassende Winkelbereiche derart eingeteilt werden, daß die Ausgangsspannungsvektoren des Wechselrichters jeweils symmetrisch in der Mitte der Bereiche liegen,
und daß abhängig von dem jeweiligen Winkelbereich, in dem der jeweils vorgegebene Spannungs-Sollvektor liegt, der Ausgangs-Spannungsvektor in der Mitte des jeweiligen Winkelbereichs und die beiden jeweils benachbarten, von Null verschiedenen Ausgangs-Spannungsvektoren zur Realisierung des Spannungs-Sollvektors herangezogen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zeitliche Reihenfolge der drei gewählten Ausgangs-Spannungsvektoren innerhalb des Zeitintervalls TA abhängig von der Drehrichtung aufeinanderfolgender Spannungs-Sollvektoren derart gewählt wird,
daß beim Fortschreiten der Winkel zweier aufeinanderfolgender Spannungs-Sollvektoren in positiver Winkelzählrichtung von den drei gewählten Ausgangs-Spannungsvektoren derjenige zuerst geschaltet wird, der im Sinne der Winkelzählrichtung vor den beiden anderen liegt, und daß dann die um 60° und um 120° in positiver Zählrichtung gegenüber dem ersten Ausgangs-Spannungsvektor gedrehten Ausgangs- Spannungsvektoren folgen,
und daß beim Fortschreiten der Winkel zweier aufeinanderfolgender Spannungs-Sollvektoren in negativer Winkelzählrichtung die umgekehrte Reihenfolge gewählt wird.
daß die zeitliche Reihenfolge der drei gewählten Ausgangs-Spannungsvektoren innerhalb des Zeitintervalls TA abhängig von der Drehrichtung aufeinanderfolgender Spannungs-Sollvektoren derart gewählt wird,
daß beim Fortschreiten der Winkel zweier aufeinanderfolgender Spannungs-Sollvektoren in positiver Winkelzählrichtung von den drei gewählten Ausgangs-Spannungsvektoren derjenige zuerst geschaltet wird, der im Sinne der Winkelzählrichtung vor den beiden anderen liegt, und daß dann die um 60° und um 120° in positiver Zählrichtung gegenüber dem ersten Ausgangs-Spannungsvektor gedrehten Ausgangs- Spannungsvektoren folgen,
und daß beim Fortschreiten der Winkel zweier aufeinanderfolgender Spannungs-Sollvektoren in negativer Winkelzählrichtung die umgekehrte Reihenfolge gewählt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3 zur Erzeugung des 3er-Seitenpulsmusters,
dadurch gekennzeichnet,
daß zusammen mit einer geeigneten Beeinflussung der Regelung eines
vom Pulswechselrichter gespeisten Motors, die die Spannungs-Sollvektoren
liefert, durch Veränderung der Länge des Abtastintervalls TA
im stationären Betrieb sechs Spannungs-Sollvektoren je Grundschwingungsperiode
derart vorgesehen werden, daß diese in die gleichen
Richtungen wie die sechs von Null verschiedenen Ausgangs-Spannungsvektoren
zeigen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4241647A DE4241647C1 (de) | 1992-12-05 | 1992-12-05 | Verfahren der Vektormodulation für die Ansteuerung eines Pulswechselrichters |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4241647A DE4241647C1 (de) | 1992-12-05 | 1992-12-05 | Verfahren der Vektormodulation für die Ansteuerung eines Pulswechselrichters |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4241647C1 true DE4241647C1 (de) | 1994-02-03 |
Family
ID=6474915
Family Applications (1)
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-
1992
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Non-Patent Citations (1)
Title |
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OGASAWARA, S., AKAGI, H., NABAE, A.: "A novel PWM scheme of voltage source inverters based on space vector theory", Proc. EPE`89, Aachen, 1989, Vol. III, S. 1197-1202 * |
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WO2012136946A3 (fr) * | 2011-04-08 | 2013-01-03 | Valeo Systemes De Controle Moteur | Procede de commande d'un onduleur de tension et dispositif associe |
WO2017129766A1 (en) | 2016-01-28 | 2017-08-03 | Abb Technology Oy | Electrical converter system with low harmonic distortion |
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