DE102012112902A1 - Verfahren zur Ansteuerung von Schaltern einer mehrphasigen Wechselrichterbrücke - Google Patents

Verfahren zur Ansteuerung von Schaltern einer mehrphasigen Wechselrichterbrücke Download PDF

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Martin Bock
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung von Schaltern einer mehrphasigen Wechselrichterbrücke (10), bei dem für jede Phase mindestens zwei Schalter (11, 12) vorgesehen sind, die pulsweitenmoduliert mithilfe von binären Steuersignalen angesteuert werden. Für jede Phase ist ein sinusförmig verlaufender Referenzwert (Uref) vorgegeben. Anhand des Referenzwertes (Uref) werden Tastverhältnisse (Φ) der binären Steuersignale innerhalb eines Wertebereichs von 0 bis 1 variiert, um den Verlauf eines Ausgangssignals der Wechselrichterbrücke (10) dem des Referenzwertes (Uref) für die jeweilige Phase anzupassen. Ein Einschalten von mindestens einem der mindestens zwei Schalter einer Phase ist um eine Totzeit (tD) verzögert, wobei das Tastverhältnis (Φ) des Steuersignals des mindestens einen Schalters zur Kompensation der Totzeit (tD) gegenüber einem sich rechnerisch aus dem sinusförmigen Referenzwerteverlaufs ergebenden Basistastverhältnis (Φ0) durch die Addition eines ersten Korrekturwertes (ΔΦ1) erhöht wird. Bei Überschreiten eines vorgegebenen oberen Schwellenwertes (ΦH) durch das Tastverhältnis (Φ) wird dieses auf einen oberen Festwert (ΦCH) gesetzt und ein zweiter Korrekturwert (ΔΦ2) wird zu entsprechenden Tastverhältnissen (Φ’, Φ’’) eines entsprechenden Steuersignals mindestens eines entsprechenden weiteren Schalters weiterer Phasen addiert. Dabei entspricht der zweite Korrekturwert (ΔΦ2) der Differenz aus dem Tastverhältnis (Φ) und dem Basistastverhältnis (Φ0). Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren, bei dem die Totzeit auf einen gegenüber einem vorgegebenen Wert kleineren Wert festgelegt wird, wenn das Tastverhältnis oberhalb des oberen Schwellenwerts liegt, sowie einen Wechselrichter, der zur Durchführung zumindest eines der genannten Verfahren eingerichtet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft Verfahren zur Ansteuerung von Schaltern einer mehrphasigen Wechselrichterbrücke, bei dem für jede Phase mindestens zwei Schalter vorgesehen sind, die pulsweitenmoduliert mithilfe von binären Steuersignalen angesteuert werden. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Wechselrichter, der zur Durchführung zumindest eines der Verfahren eingerichtet ist.
  • Wechselrichter dienen der Umwandlung eines eingangsseitig zugeführten Gleichstroms in einen an einem Ausgang abgegebenen Wechselstrom. Wechselrichter werden beispielsweise in Photovoltaikanlagen eingesetzt, um den von Photovoltaikmodulen abgegebenen Gleichstrom in Wechselstrom zu wandeln, der dann beispielsweise in ein mehrphasiges Energieversorgungsnetz eingespeist werden kann.
  • Wechselrichter weisen zur Steuerung des Stromflusses an ihrem Ausgang eine Wechselrichterbrücke auf, die üblicherweise pro Phase mindestens zwei Schalter umfasst. Mit Hilfe der Schalter kann der Ausgang wahlweise auf ein gegenüber einem Nullniveau positives bzw. negatives Potential gebracht werden. Die Schalter, in der Regel Leistungshalbleiterschalter, werden gemäß einem Pulsweitenmodulationsverfahren (PWM-Verfahren) so angesteuert, dass sich in Verbindung mit Filtern, die zwischen dem Wechselrichter und dem Energieversorgungsnetz angeordnet sind, ein möglichst sinusförmiger Verlauf von Ausgangsspannung und Ausgangsstrom ergibt. Der gewünschte Verlauf der Ausgangsspannung wird dabei üblicherweise durch eine Referenzspannung vorgegeben, die ggf. aus einem Spannungsverlauf des Energieversorgungsnetzes abgeleitet wird. Die Schalter werden dabei mit einer Schaltfrequenz ein- und ausgeschaltet, die deutlich höher ist als die Frequenz der Wechselspannung im Energieversorgungsnetz (beispielsweise eine Schaltfrequenz von 3 bis 100 kHz gegenüber einer Netzfrequenz von 50 oder 60 Hz). Im Verlauf einer Periode der Netzfrequenz wird dabei das Tastverhältnis genannte Verhältnis zwischen der Einschaltzeit und der Ausschaltzeit innerhalb einer Schaltfrequenzperiode derart verändert, dass sich ein möglichst sinusförmiger Verlauf des Ausgangsstroms ergibt. Bekannte Ausgestaltungen zur Bestimmung der Tastverhältnisse bzw. der Schaltzeitpunkte sind beispielsweise das „Sinus-Dreieck-Modulationsverfahren“, modifizierte Sinus-Dreieck-Modulationsverfahren, z. B. das sogenannte „Sinus-Dreieck-Modulationsverfahren mit dritter Harmonischer“ oder das „Raumzeiger-Modulationsverfahren (SVM - Space Vector Modulation)“. Bei diesen PWM-Verfahren kann ein periodisches Hilfssignal, z.B. ein Dreieckssignal im „Sinus-Dreieck-Modulationsverfahren“ zur Bestimmung der Schaltzeitpunkte eingesetzt werden.
  • Die mindestens zwei Schalter einer Wechselrichterbrücke, die pro Phase vorgesehen sind, sind üblicherweise in einer Serienschaltung mit der eingangsseitigen Gleichstromquelle verbunden. Es ist daher ein Schaltzustand zu verhindern, in dem beide Schalter leitend sind, da dieses die Gleichstromquelle kurzschließen würde, was die Schalter zerstören könnte. Die Schalter werden also im Wesentlichen komplementär angesteuert.
  • Neben den genannten in Serie geschalteten mindestens zwei Schaltern können bei Wechselrichterbrücken weitere Schalter vorgesehen sein. Insbesondere trifft das auf Brücken zu, deren Ausgang mehr als zwei unterschiedliche Potentiale einnehmen kann. Ein Beispiel ist eine Topologie, bei der Zwischenkreiskondensatoren mit einem Mittelabgriff vorgesehen sind, wobei dieser Mittelabgriff über einen bidirektionalen Schalter mit dem Ausgang der Brücke verbunden ist. Der bidirektionale Schalter kann dabei insbesondere aus zwei antiseriell oder antiparallel angeordneten Schaltern aufgebaut sein. Diese Topologie wird auch als "3-level bidirectional switch neutral-point clamped converter" (BS-NPC) bezeichnet. Hierbei ist zum einen der oben genannte Schaltzustand zu verhindern, in dem die in Serie geschalteten Schalter gleichzeitig leitend sind. Zum anderen ist auch ein Zustand zu vermeiden, in dem einer der den bidirektionalen Schalter bildenden Schalter gleichzeitig mit einem der in Serie geschalteten Schalter leitend ist, da so einer der Zwischenkreiskondensatoren kurzgeschlossen werden würde,
  • Halbleiterleistungs-Schalter zeigen insbesondere beim Ausschaltvorgang eine Trägheit, die dazu führen, dass der tatsächliche Schaltzustand des Schalters im Zeitbereich nach einem Schaltvorgang, der sogenannten Totzeit, nicht dem Zustand entspricht, den ein Steuersignal vorgibt. Zusätzlich kann die Treiberschaltung des Halbleiterschalters eine zusätzliche Verzögerung zwischen dem an ihr anliegenden Steuersignal und der eigentlichen Ansteuerung des Halbleiterschalters bewirken. Entsprechend weichen auch Tastzeitverhältnisse des tatsächlichen Schaltzustands von den Tastzeitverhältnissen des Steuersignals ab. Weiterhin kann erschwerend zu berücksichtigen sein, dass eine Brücke unterschiedliche Schaltertypen aufweist, die unterschiedliche Trägheit beim Schaltvorgang zeigen. Dieses tritt insbesondere bei den genannten BS-NPC Brücken auf, da hier aus Kostengründen für die Hauptbrückenschalter (die in Serie geschalteten Schalter) und den bidirektionalen Schalter häufig unterschiedliche Transistortypen verwendet werden.
  • Es ist beispielsweise aus der Druckschrift US 7,738,267 bekannt, eine Abweichung des tatsächlichen Tastzeitverhältnisses von dem vorgegebenen auszugleichen, indem ein Korrekturwert auf das Tastzeitverhältnis addiert wird, der sogenannte Totzeit-Ausgleich. Die Addition des Korrekturwertes entspricht einer Addition einer Korrekturspannung auf die Hilfsspannung, die zur Bestimmung der Schaltzeitpunkte im PWM-Verfahren benutzt wird. Der Korrekturwert bzw. die Korrekturspannung ist zeitlich nicht konstant, sondern nimmt einen konstanten positiven Wert in einer Halbperiode der Referenzspannung an und einen konstanten negativen Wert in der anderen Halbperiode der Referenzspannung.
  • Weiterhin führen die Schaltträgheit der Halbleiterleistungs-Schalter sowie eine eventuelle minimale Schaltdauer der Treiberschaltung dazu, dass eine minimale Ausschaltzeit nicht unterschritten werden kann, bzw. ein minimales Tastzeitverhältnis nicht unterschritten werden kann. Zur Vermeidung eines Kurzschlusses durch einen leitenden Zustand beider Schalter kann zudem vorgesehen sein, in den Steuersignalen den Ausschaltzeitpunkt eines jeden Schalters vor den Einschaltzeitpunkt des anderen Schalters zu legen. Dieses kann das tatsächlich erreichbare Tastzeitverhältnis zusätzlich auf insgesamt beispielsweise 0,02 beschränken. Da bei einer Wechselrichterbrücke gleiches für den zugeordneten zweiten Schalter gilt, wobei dieser zweite Schalter je nach Topologie der mit dem ersten Schalter in Serie geschaltete bzw. einer der den bidirektionalen Schalter bildenden Schalter sein kann, kann entsprechend oberhalb von einem maximalen Tastzeitverhältnis von 1 – 0,02 = 0,98 die Wechselrichterbrücke nicht mit komplementär schaltenden Schaltern betrieben werden.
  • Zur Vermeidung eines undefinierten Schaltzustandes wird daher bei solchen Schwellenwerten des vorgegebenen Tastverhältnisses (das ggf. unter Berücksichtigung eines oben genannten Totzeit-Ausgleichs bestimmt wird), die zu einem Über- bzw. Unterschreiten des maximal bzw. minimal möglichen Tastverhältnisses führen würden, das reale Tastverhältnis gezielt auf den Wert 1 bzw. 0 gesetzt, also von z.B. von 0,98 auf 1 bzw. von 0,02 auf 0. Diese Vorgehensweise wird auch als Tastverhältnis-Begrenzung (Duty-Cycle-Limitation) bezeichnet. Daraus ergibt sich eine Diskontinuität im Verlauf des Tastverhältnisses, die aufgrund des nichtlinearen Übertragungsverhaltens des Wechselrichters zu unerwünschten Verzerrungen des Ausgangsstromes führt. Im Gegensatz zum Totzeitausgleich setzt die Tastverhältnis-Begrenzung nur bei hohen Aussteuergraden des Wechselrichters ein.
  • PWM-Verfahren, bei denen das Tastzeitverhältnis ausschließlich kontinuierlich über den gesamten Aussteuerungsbereich des Wechselrichters variiert wird, werden auch als kontinuierliche PWM-Verfahren (CPWM – Continuous PWM) bezeichnet. PWM-Verfahren, bei denen das Tastzeitverhältnis eine diskontinuierliche Komponente enthält, beispielsweise durch einen Totzeit-Ausgleich und/oder die Tastverhältnis-Begrenzung, werden dagegen auch diskontinuierliche PWM-Verfahren (DPWM – Discontinuous PWM) genannt.
  • Verzerrungen, die durch die Diskontinuitäten im Tastzeitverhältnis einer Phase in das Ausgangssignal eingebracht werden, können durch eine Addition eines Offsets auf die anderen Phasen kompensiert werden, so dass die Spannungen zwischen den einzelnen Phasen sinusförmig verlaufen. Eine solche Kompensation kann im Zeitbereich beschrieben werden und entspricht nach einer Koordinaten-Transformation einer Nullsystem-Komponente in einem Alpha-Beta-Null-Koordinatensystem. Bei einem dreiphasigen Wechselrichter führt diese Nullsystem-Komponente in der Regel zu einer Verschiebung des Potentials am Gleichspannungseingang und/oder des Mittenpotentials eines ggf. geteilten Zwischenkreises des Wechselrichters gegenüber einem Nullleiter des Wechselspannungsnetzes.
  • Bei einer beispielsweise aus der Veröffentlichung „Effects and Compensation of Dead-Time and Minimum Pulse-Width Limitations in Two-Level PWM Voltage Source Inverters“ (Conference Record of the 41st lAS Annual Meeting, 2006, IEEE, Vol. 2, Pages 889–896) zumindest für Zweilevel-Wechselrichter an sich bekannten Kombination der beiden Maßnahmen Duty-Cycle-Begrenzung und Totzeitausgleich stellt sich jedoch folgendes Problem, das nachfolgend beispielhaft an einer durch Duty-Cycle-Begrenzung hervorgerufenen Sprungstelle des Tastverhältnisses von 0,98 auf 1 erläutert wird: Bei einem vorgegebenen Tastverhältnis (mit Totzeit-Ausgleich) von 0,98 existiert für den betreffenden Schalter eine Totzeit, so dass das reale Tastverhältnis kleiner als 0,98 ist. Bei einem vorgegebenen Tastverhältnis von 1 ist der betreffende Schalter jedoch dauerhaft eingeschaltet, d.h. es existieren keine Einschaltvorgänge und folglich keine Totzeiten mehr, das reale Tastverhältnis ist also ebenfalls 1. An der Sprungstelle von einem vorgegebenen Tastverhältnis von 0,98 auf 1 springt somit das reale Tastverhältnis nicht um 0,02, sondern um einen durch den Wegfall des Einflusses der Totzeiten größeren Wert. Nach dem Stand der Technik würde nun der Sprung des vorgegebenen Tastverhältnisses einer Phase durch die Addition eines Offsets auf die anderen beiden Phasen bzw. durch die Erzeugung einer Nullsystem-Komponente in exakt der gleichen Größe wie der Sprung des vorgegebenen Tastverhältnisses kompensiert. Durch den dargestellten Unterschied zwischen dem Totzeit beeinflussten realen Tastverhältnis vor der Sprungstelle und dem nicht Totzeit beeinflussten realen Tastverhältnis nach der Sprungstelle, führt diese bekannte Kompensation der Diskontinuitäten jedoch zu einer unerwünschten Verzerrung des Ausgangssignals des Wechselrichters.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Ansteuerung von Schaltern einer mehrphasigen Wechselrichterbrücke der eingangs genannten Art und einen Wechselrichter bereitzustellen, bei denen unter Berücksichtigung von Totzeiten sowie Begrenzungen der verwendbaren Wertebereiche für Tastverhältnisse der Schalter eine verzerrungsfreie Erzeugung der Ausgangsströme ermöglicht ist.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch Verfahren bzw. einen Wechselrichter mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.
  • Ein erstes erfindungsgemäßes Verfahren dient der Ansteuerung von Schaltern einer mehrphasigen Wechselrichterbrücke, bei der für jede Phase mindestens zwei Schalter vorgesehen sind, die pulsweitenmoduliert mithilfe von binären Steuersignalen angesteuert werden. Für jede Phase ist ein sinusförmig verlaufender Referenzwert vorgegeben, wobei anhand des Referenzwertes Tastverhältnisse der binären Steuersignale innerhalb eines Wertebereichs von 0 bis 1 variiert werden, um den Verlauf eines Ausgangssignals dem des Referenzwertes für die jeweilige Phase anzupassen. Ein Einschalten von mindestens einem der mindestens zwei Schalter einer Phase ist um eine Totzeit verzögert, wobei das Tastverhältnis des Steuersignals des mindestens einen Schalters zur Kompensation der Totzeit gegenüber einem sich rechnerisch aus dem sinusförmigen Referenzwerteverlaufs ergebenden Basistastverhältnis durch die Addition eines ersten Korrekturwertes erhöht wird. Bei Überschreiten eines vorgegebenen oberen Schwellenwertes durch das Tastverhältnis wird dieses auf einen oberen Festwert gesetzt und ein zweiter Korrekturwert wird zu Tastverhältnissen eines entsprechenden Steuersignals mindestens eines entsprechenden weiteren Schalters weiterer Phasen addiert. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass der zweite Korrekturwert der Differenz aus dem Tastverhältnis und dem Basistastverhältnis entspricht.
  • Durch eine derartige Korrektur der Tastverhältnisse bei den jeweils anderen Phasen, die neben dem Totzeit-ausgeglichenen Tastverhältnis auch das Basistastverhältnisses berücksichtigt, wirken sich die Diskontinuitäten im Tastverhältnis, die von dem Totzeitausgleich und der Duty-Cycle Limitation herrühren, bei einer Darstellung im alpha-beta-null-Koordinatensystem nur auf das Nullsystem aus, während die α-, β-Komponenten der Ausgangsspannung unverzerrt sind. Die zwischen den Phasen anliegenden Spannungen verlaufen somit sinusförmig.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung des ersten Verfahrens ist der obere Schwellenwert größer als 0,8 und bevorzugt größer als 0,9.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des ersten Verfahrens kann das Basistastverhältnis einen Wert größer als 1 annehmen. Dadurch kann ein größeres Spannungsübersetzungsverhältnis des Wechselrichters, also das Verhältnis der Höhe der Ausgangswechselspannung zur Eingangsgleichspannung, erreicht werden.
  • In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen des ersten Verfahrens rührt die Totzeit ganz oder teilweise aus einer inhärenten Schaltverzögerung der Schalter und/oder diese ansteuernder Einheiten her oder ist teilweise explizit als Sicherheits-Totzeit vorgegeben.
  • Ein zweites erfindungsgemäßes Verfahren dient der Ansteuerung von Schaltern einer mehrphasigen Wechselrichterbrücke, bei der für jede Phase mindestens zwei Schalter vorgesehen sind, die pulsweitenmoduliert mithilfe von binären Steuersignalen angesteuert werden. Für jede Phase ist ein sinusförmig verlaufender Referenzwert vorgegeben, wobei anhand des Referenzwertes Tastverhältnisse der binären Steuersignale innerhalb eines Wertebereichs von 0 bis 1 variiert werden, um den Verlauf eines Ausgangssignals dem des Referenzwertes für die jeweilige Phase anzupassen. Ein Einschalten von mindestens einem der mindestens zwei Schalter einer Phase ist um eine Totzeit verzögert, wobei die Totzeit auf einen ersten vorgegebenen Wert festgelegt wird, wenn das Tastverhältnis kleiner oder gleich einem oberen Schwellenwert ist. Liegt das Tastverhältnis dagegen oberhalb des oberen Schwellenwerts, wird die Totzeit auf einen gegenüber dem ersten vorgegebenen Wert kleineren Wert festgelegt.
  • Auch auf diese Weise können Diskontinuitäten im Tastverhältnis, die von dem Totzeitausgleich und der Duty-Cycle Limitation herrühren, verhindert werden. Liegt das Tastverhältnis über dem oberen Schwellenwert, kann einer der Schalter aufgrund einer zu kurzen Einschaltzeit u.U. gar nicht mehr einschalten. In dem Fall ist auch nicht notwendig, die Totzeit auf den bei kleineren Tastverhältnissen (und folglich tatsächlich einschaltendem Schalter) notwendigen ersten vorgegebenen Wert einzustellen. Dieser Fall tritt insbesondere dann auf, wenn eine 3-Level BS-NPC Brücke eingesetzt wird und der bidirektionale Schalter eine größere Trägheit zeigt, als einer der Hauptbrückenschalter. Auch wenn bei Tastzeiten oberhalb des oberen Schwellenwerts dann ggf. nur noch die Hauptbrückenschalter tatsächlich einschalten, während der bidirektionale Schalter dauerhaft ausgeschaltet ist, kann die Brücke so auch bei größeren Tastverhältnissen verzerrungsfrei betrieben werden.
  • In vorteilhaften Ausgestaltungen des zweiten Verfahrens nimmt der Wert, auf den die Totzeit festgelegt wird, wenn das Tastverhältnis oberhalb des oberen Schwellenwerts liegt, mit weiter ansteigendem Tastverhältnis ab. Bevorzugt ist diese Abnahme linear, wobei besonders bevorzugt die Steigung der Abnahme so gewählt ist, dass die Totzeit null beträgt, wenn das Tastverhältnis den Wert 1 erreicht. Auf diese Weise wird bis zu einem maximalen Tastverhältnis von 1 eine kontinuierliche und verzerrungsfreie Ansteuerung der Brücke erreicht.
  • In einer weiteren Ausgestaltung des zweiten Verfahrens wird das Tastverhältnis des Steuersignals des mindestens einen Schalters zur Kompensation der Totzeit gegenüber einem sich rechnerisch aus dem sinusförmigen Referenzwerteverlaufs ergebenden Basistastverhältnis durch die Addition eines Korrekturwertes erhöht. Bei Überschreiten des oberen Schwellenwertes durch das Tastverhältnis wird der Korrekturwert entsprechend des Verlaufes der Totzeit angepasst, so dass in der besonders bevorzugten Ausführungsform der Korrekturwert mit weiter ansteigendem Tastverhältnis linear abnimmt und null beträgt, wenn das Tastverhältnis den Wert 1 erreicht.
  • In einer weiteren Ausgestaltung des zweiten Verfahrens wird das Tastverhältnis des Steuersignals des mindestens einen Schalters zur Kompensation der Totzeit gegenüber einem sich rechnerisch aus dem sinusförmigen Referenzwerteverlaufs ergebenden Basistastverhältnis durch die Addition eines ersten Korrekturwertes erhöht. Auch bei dem zweiten Verfahren erfolgt so vorteilhaft eine Korrektur des Tastverhältnisses, bei der die gemäß dem zweiten Verfahren je nach Wert des Tastverhältnisses variable Totzeit berücksichtigt wird.
  • Ein erfindungsgemäßer Wechselrichter umfasst eine mehrphasige Wechselrichterbrücke und eine Steueranordnung zur Ansteuerung von Schaltern der Wechselrichterbrücke. Er zeichnet sich dadurch aus, dass die Steueranordnung zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der vorstehenden Ansprüche eingerichtet ist. Es ergeben sich die zuvor im Zusammenhang mit den Verfahren erläuterten Vorteile.
  • Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mithilfe von sechs Figuren näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 ein Blockschaltbild eines mit einem Energieversorgungsnetz verbundenen Wechselrichter,
  • 2 eine schematische Darstellung der Zeitabhängigkeiten von Tastzeitverhältnissen bei einer Ansteuerung von Schaltern einer Wechselrichterbrücke,
  • 3 eine schematische Darstellung der Zeitabhängigkeit verschiedener Größen bei einem anmeldungsgemäßen Verfahren zur Ansteuerung von Schaltern einer mehrphasigen Wechselrichterbrücke im Vergleich zu einem Verfahren nach dem Stand der Technik,
  • 4 eine schematische Darstellung einer 3-Level Wechselrichterbrücke,
  • 5a, 5b eine schematische Darstellung der Zeitabhängigkeit verschiedener Größen bei einer Ansteuerung einer 3-Level Wechselrichterbrücke gemäß dem Stand der Technik und
  • 6 eine schematische Darstellung der Zeitabhängigkeit verschiedener Größen bei einer Ansteuerung einer 3-Level Wechselrichterbrücke bei einem anmeldungsgemäßen Verfahren.
  • In 1 ist ein Wechselrichter, umfassend eine Wechselrichterbrücke 10 und eine Steueranordnung 20 in einem Blockschaltbild dargestellt. Die hier beispielhaft dreiphasige Wechselrichterbrücke 10 weist Gleichstromeingänge 14 auf und drei Wechselstromausgänge 15. Über die Wechselstromausgänge 15 ist die Wechselrichterbrücke 10 über einen Filter 30 mit einem ebenfalls dreiphasigen Energieversorgungsnetz 40 verbunden. Das Energieversorgungsnetz 40 kann ein öffentliches Versorgungsnetz oder ein privates Versorgungsnetz (Inselbetrieb) sein. In 1 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nur eine einphasige Halbbrücke der dreiphasigen Wechselrichterbrücke 10 dargestellt. Es versteht sich, dass auch andere Topologien als die dargestellte Halbbrücke möglich sind, insbesondere solche mit eingangsseitiger Zuführung eines Mittenpotentials, die weitere Potentialniveaus an den Wechselstromausgängen 15 ermöglichen (sogenannte Multi-Level Neutral-point clamped NPC-Topologien). Ein Beispiel einer solchen Topologie ist in 4 dargestellt. Der Filter 30, der im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Kombination von induktiven und kapazitiven Elementen umfasst, dient der Glättung der Ausgangssignale des Wechselrichters zu einem möglichst sinusförmigen Verlauf. Er wird aus diesem Grund auch als Sinusfilter bezeichnet.
  • Die 1 zeigt lediglich die im Rahmen der Anmeldung wesentlichen Elemente. Auf der Wechselstromseite des Wechselrichters können beispielsweise nicht dargestellte Schaltorgane (z.B. Trenner), Netzüberwachungseinrichtungen und/oder Transformatoren vorgesehen sein. Der Gleichstromeingang 14 wird mit einer Gleichstromquelle verbunden, die umzuwandelnde Leistung bereitstellt. Als Gleichstromquelle kann beispielsweise ein Photovoltaikgenerator dienen, der eine Mehr- oder Vielzahl von Photovoltaikmodulen aufweist. Gleichstromseitig können in der Verbindung zwischen der Gleichstromquelle und der Wechselrichterbrücke 10 weitere Elemente wie z.B. Sicherungsorgane oder Schaltorgane, z.B. Lasttrennschalter, DC-Schütze, oder auch eine Kondensatoranordnung zur Glättung der Spannung bei einer pulsartigen Stromentnahme angeordnet sein. Auch kann der Wechselrichterbrücke 10 ein Gleichspannungswandler (DC/DC-Wandler) vorgeschaltet sein, der eine größere Variation des Eingangsspannungsbereiches erlaubt.
  • Zur Umwandlung des über die Gleichstromeingänge 14 zugeführten Gleichstroms in Wechselstrom weist die Wechselrichterbrücke 10 für jede Phase mindestens zwei Schalter auf, von denen in der 1 symbolisch Schalter 11, 12 für eine der Phasen dargestellt sind. Auf diese Phase wird im Folgenden ohne Apostroph an den Bezugszeichen von Elementen oder Größen, die dieser Phase zugeordnet sind, Bezug genommen. Die anderen beiden Phasen werden durch ein oder zwei Apostrophe gekennzeichnet.
  • Es versteht sich, dass der Einsatz der im Rahmen dieser Anmeldung beschriebenen Verfahren nicht auf eine bestimmte Topologie der Wechselrichterbrücke 10 beschränkt ist. Insbesondere können die Verfahren nicht nur mit 2-Niveau (Level) Topologien, sondern auch mit den sogenannten Multi-Level Topologien eingesetzt werden.
  • Die Schalter 11, 12 werden ebenso wie die entsprechenden Schalter der anderen Phasen von der Steueranordnung 20 angesteuert. Dieser wird an einem Eingang für jede der Phasen ein Referenzwert in Form einer Referenzspannung Uref zugeführt, die eine zu erreichende Signalform (Sollwert) am Ausgang 15 repräsentiert, beispielsweise einen gewünschten sinusförmigen Verlauf eines Ausgangsstroms.
  • Eine Normierungseinheit 21 bestimmt anhand der Referenzspannung Uref für jede der Phasen ein Basistastverhältnis Φ0, das im Regelfall innerhalb eines Wertebereichs von 0 bis 1 liegt. Es ist aber auch möglich, das Basistastverhältnis Φ0 über einen Wertebereich zu variieren, der über den Wert 1 hinausgeht. Durch dieses „Übermodulation“ genannte Verfahren kann ein größeres Spannungsübersetzungsverhältnis des Wechselrichters, also das Verhältnis der Höhe der Ausgangswechselspannung zur Eingangsgleichspannung, erreicht werden.
  • In einem nicht umsetzbaren gedanklichen Idealfall könnte einer der Schalter, beispielsweise der Schalter 11, mit diesem Basistastverhältnis ein- und ausgeschaltet und der andere Schalter 12 genau komplementär dazu geschaltet werden. Die Ist-Spannung am Ausgang 15 würde dann dem gewünschten Sollwert folgen. Wegen der eingangs erwähnten Schaltverzögerungen kann der Wertebereich von 0 bis 1 des Basistastverhältnisses Φ0 jedoch nicht real durch die Schalter 11, 12 abgebildet werden. Zum Ausgleich ist eine Ausgleichseinheit 22 vorgesehen, die abhängig vom aktuellen Vorzeichen des Ausgangsstromes einen ersten Korrekturwert ΔΦ1 bestimmt, der in einem Addierer 23 zum Basistastverhältnis Φ0 addiert wird.
  • Die sich ergebende Summe wird in einer Begrenzungseinheit 24 mit vorgegebenen Schwellenwerten verglichen. Bei Überschreiten eines oberen Schwellenwertes bzw. bei Unterschreiten eines unteren Schwellenwertes wird ein Tastverhältnis Φ auf einen oberen bzw. unteren Festwert festgelegt, andernfalls entspricht das Tastverhältnis Φ der Summe aus Basistastverhältnis Φ0 und dem ersten Korrekturwert ΔΦ1. In einem Ausführungsbeispiel betragen die Festwerte 1 bzw. 0. Das derartig begrenzte Tastverhältnis Φ wird an einem Ausgang der Begrenzungseinheit 24 ausgegeben und einem PWM-Modulator 25 zugeführt. Der PWM-Modulator 25 gibt an seinen Ausgängen binäre Steuersignale zur Ansteuerung der Schalter 11, 12 sowie der entsprechenden Schalter der anderen Phasen aus. Die Steuersignale einer Phase geben grundsätzlich das jeweilige Tastverhältnis Φ für die betrachtete Phase wieder, jedoch wird eine Korrektur der Tastverhältnisse der anderen Phasen mit einem zweiten Korrekturwert ΔΦ2 vorgenommen, die den Einfluss der durch den ersten Korrekturwert ΔΦ1 sowie die Begrenzungseinheit 24 in den Verlauf des Tastverhältnisses der betrachteten Phase eingebrachten Diskontinuitäten kompensieren soll. Dazu wird abhängig von dem Tastverhältnis Φ der zweite Korrekturwert ΔΦ2 bestimmt, der zu den Tastverhältnissen Φ’, Φ’’ der anderen Phasen addiert wird. Diese Korrektur ist wechselseitig, so dass beim Tastverhältnis Φ der betrachteten Phase entsprechend zweite Korrekturwerte ΔΦ’2 und ΔΦ’’2, die von den Diskontinuitäten im Verlauf der Tastverhältnisse Φ’, Φ’’ herrühren, zu berücksichtigen sind.
  • Anmeldungsgemäß entspricht der zweite Korrekturwert ΔΦ2 der Differenz aus dem Tastverhältnis Φ und dem Basistastverhältnis Φ0. Zur Bestimmung des zweiten Korrekturwertes ΔΦ2 bzw. der entsprechenden zweiten Korrekturwerte ΔΦ’2 und ΔΦ’’2 wird einem Eingang des PWM-Modulators 25 das Basistastverhältnis Φ0 von dem Ausgang der Normierungseinheit 21 zugeführt.
  • In der 2 ist die Bestimmung des zweiten Korrekturwertes ΔΦ2 in einem Ausführungsbeispiel anhand eines Diagramms dargestellt. Es werden bei dieser und auch der folgenden 3 dieselben Bezeichnungen und Bezugszeichen benutzt wie bei 1. Das Diagramm zeigt im oberen Teil Kurvenverläufe eines Basistastverhältnis Φ0 und des sich daraus ergebenden Tastverhältnisses Φ in Abhängigkeit einer Zeit t. Es ist ein Zeitabschnitt wiedergegeben, in dem das Basistastverhältnis Φ0 im Bereich seines Maximalwertes liegt. Es wird in der 2 somit ein Zeitraum betrachtet, in dem eine Tastverhältnisbegrenzung durch die Begrenzungseinheit 24 erfolgt. Im gezeigten Beispiel wird das zuvor genannte Übermodulationsverfahren eingesetzt, was sich darin äußert, dass das Basistastverhältnis Φ0 das vorgesehene maximale Tastverhältnis, das durch den oberen Festwert ΦCH von hier 1 vorgegeben ist, zeitweise überschreitet. Solange das Basistastverhältnis Φ0 kleiner als ein ebenfalls vorgegebener Schwellenwert ΦH ist, also in den äußeren linken und rechten Bereichen des Diagramms, bestimmt sich das Tastverhältnis Φ als Summe des Basistastverhältnisses Φ0 und einem (negativen) ersten Korrekturwert ΔΦ1. In dem Bereich, in dem das Basistastverhältnis Φ0 den Schwellenwert ΦH übersteigt, wird das Tastverhältnis Φ auf den oberen Festwert ΦCH = 1 gesetzt. Im unteren Teil der 2 ist auf gleicher Zeitachse der zweite Korrekturwert ΔΦ2 darstellt, der zu den Tastverhältnissen Φ‘ und Φ‘‘ der anderen Phasen addiert wird.
  • Die gestrichelten Kurven geben ein alternatives Ausführungsbeispiel an, bei dem das Tastverhältnis, in der Figur mit dem Symbol Φ* gekennzeichnet, zunächst beim Erreichen des Schwellenwertes ΦH auf diesem Wert gehalten wird und erst auf den oberen Festwert ΦCH = 1 gesetzt wird, wenn das Basistastverhältnis Φ0 ebenfalls den Schwellenwertes ΦH übersteigt. Der sich dann ergebende zweite Korrekturwert ΔΦ*2 ist im unteren Teil der Figur ebenfalls gestrichelt angegeben. Es versteht sich, dass der Sprung vom Schwellenwert ΦH auf den oberen Festwert ΦCH = 1 auch zu einem anderen Zeitpunkt erfolgen kann.
  • In 3 sind im rechten Teil II der Figur die Zeitabhängigkeiten verschiedener Größen bei einem anmeldungsgemäßen Verfahren zur Ansteuerung von Schaltern einer mehrphasigen Wechselrichterbrücke für ein weiteres Ausführungsbeispiel über einen längeren Zeitraum als in 2 dargestellt. Auf der horizontalen Achse ist die Zeit t in Sekunden angegeben, wobei der dargestellte Zeitraum einer Periodenlänge bei einer Frequenz von 50 Hz der Wechselspannung am Ausgang der Wechselrichterbrücke 10 entspricht. Im linken Teil I der Figur sind zum Vergleich die Zeitabhängigkeiten entsprechender Größen bei einem Verfahren nach dem Stand der Technik wiedergegeben.
  • In den Zeilen a) und c) bis e) sind verschiedene Tastverhältnisse dargestellt. Der Wertebereich reicht von 0 bis 1 (eine Übermodulation ist in diesem Ausführungsbeispiel nicht vorgesehen). Im Falle einer Multi-Level-Topologie sind die Wertebereiche derart zu verschieben, dass – z.B. bei drei zur Verfügung stehenden Niveaus – jeweils einer der Schalter, die äquivalent zu den Schaltern 11, 12 das positive bzw. negative Zwischenkreispotential an den Ausgang legen, während einer Halbwelle aktiv und während der anderen Halbwelle deaktiviert ist. Die Wertebereiche sind dann für beide Schalter je Halbwelle von 0 bis 1.
  • Im Einzelnen zeigen die Zeilen:
    • a) das Basistastverhältnis Φ0,
    • b) den ersten Korrekturwert ΔΦ1,
    • c) die Summe aus dem Basistastverhältnis Φ0 und dem ersten Korrekturwert ΔΦ1, also das Tastverhältnis unter Berücksichtigung des Totzeitausgleichs,
    • d) das sich daraus ergebende und durch Duty-Cycle Limitation begrenzte Tastverhältnis Φ und
    • e) die Tastverhältnis Φ, Φ' und Φ‘‘ aller drei Phasen nach Anwendung des zweiten Korrekturwertes ΔΦ2.
  • Im unteren Teil der 3 sind in den Zeilen f) bis h) die auf die Zwischenkreisspannung normierten Spannungen am Ausgang 15 der Zwei-Level-Wechselrichterbrücke 10 in einem alpha-beta-null-Koordinatensystem angegeben. In den α- und β-Komponenten sind nach dem Stand der Technik (siehe links, Spalte I) Verzerrungen vorhanden, die bei dem Verfahren gemäß der Anmeldung nicht auftreten. Durch die anmeldungsgemäße Korrektur, bei der neben dem (unkompensierten) Tastverhältnis Φ auch das Basistastverhältnisses Φ0 berücksichtigt wird, wirken sich die Diskontinuitäten im Tastverhältnis, die von dem Totzeitausgleich und der Duty-Cycle Limitation herrühren, nur auf das Nullsystem aus, während die α-, β-Komponenten der Ausgangsspannung unverzerrt sind.
  • 4 zeigt einen Zweig (Phase) einer Wechselrichterbrücke in sogenannter "3-level bidirectional switch neutral-point clamped converter" (BS-NPC) Topologie als ein Beispiel für eine Wechselrichterbrücke, bei der der Wechselrichterausgang 15 mit mehr als zwei – hier drei – unterschiedlichen Potentialen beaufschlagbar ist. Zu diesem Zweck ist ein bidirektionaler Schalter, gebildet durch zwei antiparallel geschaltete Schalter 13 und 13’, zwischen dem Wechselrichterausgang 15 und einem virtuellen Nullpunkt (neutral point) angeschlossen. Über den bidirektionalen Schalter kann der Wechselrichterausgang 15 auf den virtuellen Nullpunkt gelegt werden und damit mit dem dritten Potential (neben den Potentialen an den Gleichstromeingängen 14) beaufschlagt werden. Der virtuelle Nullpunkt wird an einem Mittelabgriff zweier in Reihe geschalteter Zwischenkreiskondensatoren 16 bereitgestellt.
  • Bei der in der 4 gezeigten Anordnung werden für die Schalter 13 und 13’ andere Transistortypen eingesetzt als für die Schalter 11 und 12, was beispielsweise wirtschaftliche Gründe haben kann. Vorliegend sind die Schalter 11 und 12 FETs (Feldeffekttransistoren) und die Schalter 13 und 13’ IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors), wobei die FETs deutlich kürzere Schaltzeiten aufweisen als die IGBTs.
  • Im Betrieb der Wechselrichterbrücke 10 der 4 ist nicht nur zu berücksichtigen, dass die Schalter 11 und 12 nicht gleichzeitig leitend sind, sondern auch, dass die Schalter 11 und 13 bzw. 12 und 13’ nicht gleichzeitig leitend sind, da andernfalls jeweils einer der Zwischenkreiskondensatoren 16 kurzgeschlossen werden würde. Entsprechend wird üblicherweise nach einem Ausschalten eines Schalters eine Totzeit vorgesehen, bevor ein weiterer Schalter eingeschaltet wird.
  • Dieses ist in den 5a und 5b nach dem Stand der Technik dargestellt. Die 5 zeigt jeweils in drei übereinander angeordneten Diagrammen die Zeitabhängigkeiten verschiedener Signale bei einer Wechselrichterbrücke gemäß 4. In dem jeweils oberen Diagramm ist der Verlauf eines Steuersignals S wiedergegeben. Dabei soll für die Zeitspanne T*, in der S null ist, der Wechselspannungsausgang 15 idealerweise auf den virtuellen Nullpunkt geschaltet werden. Wenn T die Periodendauer bezeichnet, gibt das Verhältnis von (T – T*) zu T das Tastverhältnis Φ an. Um zu verhindern, dass die Schalter 11 und 13 gleichzeitig leitend sind, wird nach dem Ausschalten des Schalters 11 zunächst eine bestimmte Totzeit abgewartet, bevor der Schalter 13 eingeschaltet wird. Ebenso wird nach Abschalten des Schalters 13 eine Totzeit abgewartet, bevor der Schalter 11 eingeschaltet wird. Die zuletzt genannte Totzeit ist in der Figur als Totzeit tD eingezeichnet.
  • Die unter Berücksichtigung der Totzeiten bestimmten Schalteransteuersignale S11 für den Schalter 11 und S13 für den Schalter 13 sind in dem zweiten und dritten Diagramm von oben eingezeichnet. Als Totzeit tD wird ein fest vorgegebener Wert tD0 eingestellt, der so gewählt ist, dass er ausreichende Sicherheit bietet.
  • Wenn nun, wie in 5b dargestellt, das Tastverhältnis Φ ansteigt und entsprechend die Zeitspanne T* kürzer wird, wird nach dem Stand der Technik ein Zustand erreicht, in dem die Anschaltzeit des Schalters 13 unter Berücksichtigung der Totzeit tD gleich null wird, wenn als Totzeit tD wiederum der fest vorgegebener Wert tD0 gewählt wird. Obwohl der Schalter 13 nun nicht eingeschaltet wird, wird jedoch nach wie vor nach die Totzeit tD abgewartet, bevor der Schalter 11 wieder eingeschaltet wird. Erst bei einem Maximalwert des Tastverhältnisses Φ von 1 würde diese Totzeit tD entfallen, da das Steuersignal S keinen Aussschaltvorgang auslöst. Als Folge würde die über eine Schaltperiode gemittelte Ausgangsspannung am Ausgang 15 von einem durch die Totzeit beeinflussten Wert, der signifikant unterhalb von 1 liegt, auf 1 springen und damit Verzerrungen des Ausgangsstromes der Wechselrichterbrücke verursachen.
  • 6 illustriert ein anmeldungsgemäßes Verfahren zur Ansteuerung der Schalter 11 und 13, bei dem dieses Problem nicht auftritt. Die Darstellung in drei Diagrammen entspricht der aus 5.
  • Liegt das Tastverhältnis Φ unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes ΦH, wird wie bekannt als Totzeit tD die vorgegebene Totzeit tD0 gewählt. Oberhalb des Schwellenwertes ΦH wird jedoch die Totzeit tD verringert. Bevorzugt wird die Totzeit tD von dem Wert tD0 kontinuierlich, insbesondere linear mit steigendem Tastverhältnis Φ so verringert, dass sie den Wert null genau dann erreicht, wenn das Tastverhältnis Φ den Wert eins annimmt. Bei einem linearen Abfall beispielsweise folgt die Totzeit tD dann für Φ > ΦH der Beziehung: tD = tD0·(1 – (Φ – ΦH)/(1 – ΦH))
  • Durch die Abnahme der Totzeit tD auf den Wert null ändert sich mit steigendem Tastverhältnis Φ bis hin zum maximalen Tastverhältnis von Φ = 1 kontinuierlich auch das Tastverhältnis bei der Ausgangsspannung am Ausgang 15, bis diese dauerhaft maximal positiv ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Wechselrichterbrücke
    11
    Schalter
    12
    Schalter
    13
    Schalter
    14
    Gleichstromeingänge
    15
    Wechselstromausgänge
    16
    Zwischenkreiskondensatoren
    20
    Steueranordnung
    21
    Normierungseinheit
    22
    Ausgleichseinheit
    23
    Addierer
    24
    Begrenzungseinheit
    25
    PWM-Modulator
    30
    Filter
    40
    Energieversorgungsnetz
    Φ0
    Basistastverhältnis
    Φ
    Tastverhältnis
    ΦCH
    oberer Festwert des Tastverhältnisses
    ΦH
    oberer Schwellenwert des Tastverhältnisses
    ΔΦ1
    erster Korrekturwert
    ΔΦ2
    zweiter Korrekturwert
    T*
    Zeitspanne
    T
    Periodendauer
    tD
    Totzeit
    tD0
    vorgegebener Wert der Totzeit
    U*
    Steuerspannung
    U*11
    Ansteuer
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 7738267 [0007]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • Conference Record of the 41st lAS Annual Meeting, 2006, IEEE, Vol. 2, Pages 889–896 [0012]

Claims (11)

  1. Verfahren zur Ansteuerung von Schaltern einer mehrphasigen Wechselrichterbrücke (10), bei dem – für jede Phase mindestens zwei Schalter (11, 12) vorgesehen sind, die pulsweitenmoduliert mithilfe von binären Steuersignalen angesteuert werden, – für jede Phase ein sinusförmig verlaufender Referenzwert (Uref) vorgegeben ist, – anhand des Referenzwertes (Uref) Tastverhältnisse (Φ) der binären Steuersignale innerhalb eines Wertebereichs von 0 bis 1 variiert werden, um den Verlauf eines Ausgangssignals der Wechselrichterbrücke (10) dem des Referenzwertes (Uref) für die jeweilige Phase anzupassen, – ein Einschalten von mindestens einem der mindestens zwei Schalter einer Phase um eine Totzeit (tD) verzögert ist, – das Tastverhältnis (Φ) des Steuersignals des mindestens einen Schalters zur Kompensation der Totzeit (tD) gegenüber einem sich rechnerisch aus dem sinusförmigen Referenzwerteverlaufs ergebenden Basistastverhältnis (Φ0) durch die Addition eines ersten Korrekturwertes (ΔΦ1) erhöht wird, wobei – bei Überschreiten eines vorgegebenen oberen Schwellenwertes (ΦH) durch das Tastverhältnis (Φ) dieses auf einen oberen Festwert (ΦCH) gesetzt wird und ein zweiter Korrekturwert (ΔΦ2) zu entsprechenden Tastverhältnissen (Φ’, Φ’’) eines entsprechenden Steuersignals mindestens eines entsprechenden weiteren Schalters weiterer Phasen addiert wird, und – der zweite Korrekturwert (ΔΦ2) der Differenz aus dem Tastverhältnis (Φ) und dem Basistastverhältnis (Φ0) entspricht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der obere Festwert (ΦCH) den Wert 1 hat.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der obere Schwellenwert (ΦH) größer als 0,8 und bevorzugt größer als 0,9 ist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Basistastverhältnis (Φ) einen Wert größer als 1 annehmen kann.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Referenzwert (Uref) einen gewünschten Verlauf eines Stroms am Ausgang der Wechselrichterbrücke (10) angibt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Totzeit (tD) ganz oder teilweise aus einer inhärenten Schaltverzögerung der Schalter (11, 12) und/oder diese ansteuernder Einheiten herrührt.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Totzeit (tD) teilweise explizit als Sicherheits-Totzeit vorgegeben wird. Verfahren zur Ansteuerung von Schaltern einer mehrphasigen Wechselrichterbrücke (10), bei dem – für jede Phase mindestens zwei Schalter (11, 12) vorgesehen sind, die pulsweitenmoduliert mithilfe von binären Steuersignalen angesteuert werden, – für jede Phase ein sinusförmig verlaufender Referenzwert (Uref) vorgegeben ist, – anhand des Referenzwertes (Uref) Tastverhältnisse (Φ) der binären Steuersignale innerhalb eines Wertebereichs von 0 bis 1 variiert werden, um den Verlauf eines Ausgangssignals der Wechselrichterbrücke (10) dem des Referenzwertes (Uref) für die jeweilige Phase anzupassen, – ein Einschalten von mindestens einem der mindestens zwei Schalter einer Phase um eine Totzeit (tD) verzögert ist, wobei – die Totzeit (tD) auf einen vorgegebenen Wert (tD0) festgelegt wird, wenn das Tastverhältnis (Φ) kleiner oder gleich einem oberen Schwellenwert (ΦH) ist und – die Totzeit (tD) auf einen gegenüber dem vorgegebenen Wert (tD0) kleineren Wert festgelegt wird, wenn das Tastverhältnis (Φ) oberhalb des oberen Schwellenwerts (ΦH) liegt.
  8. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der Wert, auf den die Totzeit (tD) festgelegt wird, wenn das Tastverhältnis (Φ) oberhalb des oberen Schwellenwerts (ΦH) liegt, mit weiter ansteigendem Tastverhältnis (Φ) abnimmt.
  9. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Wert, auf den die Totzeit (tD) festgelegt wird, wenn das Tastverhältnis (Φ) oberhalb des oberen Schwellenwerts (ΦH) liegt, linear mit weiter ansteigendem Tastverhältnis (Φ) abnimmt. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem der Wert, auf den die Totzeit (tD) festgelegt wird, null beträgt, wenn das Tastverhältnis (Φ) den Wert 1 erreicht.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, bei dem das Tastverhältnis (Φ) des Steuersignals des mindestens einen Schalters zur Kompensation der Totzeit (tD) gegenüber einem sich rechnerisch aus dem sinusförmigen Referenzwerteverlaufs ergebenden Basistastverhältnis (Φ0) durch die Addition eines ersten Korrekturwertes (ΔΦ1) erhöht wird.
  11. Wechselrichter mit einer mehrphasigen Wechselrichterbrücke (10) und einer Steueranordnung (20) zur Ansteuerung von Schaltern (11, 12) der Wechselrichterbrücke (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Steueranordnung (20) zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der vorstehenden Ansprüche eingerichtet ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7738267B1 (en) 2009-01-07 2010-06-15 Rockwell Automation Technologies, Inc. Systems and methods for common-mode voltage reduction in AC drives

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Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Conference Record of the 41st lAS Annual Meeting, 2006, IEEE, Vol. 2, Pages 889-896

Cited By (1)

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