Modulationsfehlerregelung für Mittelspannungsantriebe mit LC-Filtern und offline optimierter Pulsdauermodulation

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Um die Forderung nach niedrigen Schaltfrequenzen zu erfüllen und damit die Schaltverluste zu reduzieren, bietet sich die Anwendung der synchronen optimierten Pulsdauermodulation an. Diese resultiert aus offline durchgeführten Berechnungen unter der Annahme eines stationären Betriebsverhaltens des Antriebssystems. Solche Antriebe werden manchmal mit einem LC-Filter am Umrichterausgang betrieben, der eine resonante Komponente darstellt. Aus diesen Gründen führt eine Kombination aus LC-Filter und den offline optimierten Pulsmustern nur in einem stationären Betriebszustand zu einem gewünschten Verhalten des Antriebssystems. Änderungen des Betriebspunktes rufen schwach gedämpfte Schwingungen im Filter hervor, gefolgt von hohen Überströmen im Motor, die zusammenfassend als dynamischer Modulationsfehler beschrieben werden können. In diesem Beitrag wird ein Regelungsverfahren vorgestellt, das die Verwendung von offline optimierten Pulsmustern auch bei dynamischem Betrieb von Antriebssystemen mit LC-Filtern erlaubt. Dabei wird die Filterresonanz aktiv gedämpft und der Modulationsfehler schnell ausgeregelt, ohne die Schaltfrequenz zu erhöhen. Die Funktionsweise des vorgestellten Regelverfahrens wird anhand von Simulationen eines 2,4 kV Antriebes gezeigt.