LTSpice Simulation dreiphasiger Umrichter

[Thomas (Gast)]

Hallo,
ich bin gerade dabei eine einfache Simulation für einen dreiphasigen 
Umrichter zu machen. Die Ausgangsströme, welche ich durch 
Sinus-Dreieck-PWM erzeuge, sollen sinusförmig sein. Jetzt habe ich 
leider das Problem, dass die Amplituden der Ströme unterschiedlich hoch 
sind (Simulation und Screenshot im Anhang). Hat jemand eine Idee wie man 
dieses Problem lösen könnte?

[Sebastian S. (amateur)]

Drei Spannungsquellen, jede mit "eigener" Spannung und um 0°, 120° und 
240° versetzt starten.
... oder auch nicht;-)

[Helmut S. (helmuts)]

Da sag ich nur "Trick 17 mit Selbstüberlistung".

V=if(V(Sinus_U)>V(Triangle),8,0)

Bei M1 und M3 das < und > vertauschen damit das genau gleich ist wie bei 
den anderen 2 Halbbrücken.

Die Ursache habe ich gefunden nachdem ich den Sternpunkt zum Testen auf 
halbe Bestriebsspannung gesetzt habe. Dabei waren dann alle Ströme 
gleich groß aber eben nicht 120° versetzt.

[Thomas (Gast)]

Helmut S. schrieb:
> Bei M1 und M3 das < und > vertauschen damit das genau gleich ist wie bei
> den anderen 2 Halbbrücken.

Vielen Dank für den Hinweis. Da hab ich wohl aus einem alten Projekt was 
falsch rein kopiert. Jetzt sind auch die Ströme symmetrisch.

Bisher arbeitet der simulierte Umrichter spannungsgesteuert. Ich habe 
gerade einmal die Spannung Phase_U zum Sternpunkt berechnet. Sie beträgt 
rund 280 Vrms. Mein Phasenstrom der Phase_U beträgt 1.87 Arms (siehe 
Anhang). Wenn ich I=Urms/Z berechne mit Z=Sqrt(100²+(100m)²)Ohm=100 Ohm 
komme ich auf I=280 Vrms/100 Ohm=2.8 Arms. Woher kommt der Unterschied 
im Effektivwert des Phasenstroms bzw. was mache ich falsch?

Ich würde die Simulation gerne so erweitern, dass man verschiedene 
Arbeitspunkte (Ausgangsstrom/Leistung) durch Eingabe von Parametern 
verändern kann. Prinzipiell wären 2 Wege denkbar:
-Verändern der Lastwiderstände je nach vorgegebenem Strom/Leistung (dazu 
müsste erst einmal die Mathematik von oben funktionieren)
-Implementierung eines Stromreglers

Hat jemand Ideen wie ich das umsetzen könnte?

[Helmut S. (helmuts)]

Hallo Thomas,

man darf da bei der Spannung U nur die Grundwelle mitmessen. Um das zu 
erreichen habe ich die Grundwelle mit einem RC-Filter herausgefiltert.
Jetzt passen Spannung U, Strom I und Impedanz Z wie aus dem Lehrbuch.

I = U/Z


Nachtrag:
Mir fiel gerade ein, dass man die Grundwelle auch ohne Filter mit der 
FFT anzeigen könnte.

[Thomas (Gast)]

Helmut S. schrieb:
> man darf da bei der Spannung U nur die Grundwelle mitmessen. Um das zu
> erreichen habe ich die Grundwelle mit einem RC-Filter herausgefiltert.
Vielen Dank. Da hast Du natürlich recht.

[Thomas (Gast)]

Ich habe die Simulation jetzt noch einmal geändert und erweitert:
-Gleichspannung am Eingang
-Ansteuerung mit 15 V Gate-Spannung
-Berechnung von R_motor mit Berücksichtigung von Spannungsabfall an 
RDSon=0.34 Ohm. Für diese Berechnung zuerst die Strangspannung im 
Leerlauf zu 141.93 Vrms berechnet.

 R_motor=sqrt(((141.93-0.34*I_motor_rms)/I_motor_rms)**2-(2*pi*f_el_motor 
*L_motor)**2

Interessant finde ich, dass man zur Berücksichtigung des 
Spannungsabfalls am RDSon anscheinend nur den Spannungsabfall an einem 
MOSFET berücksichtigen darf. Liegt wohl daran, dass es sich bei der 
Berechnung um die Strangspannung und nicht die Leiter-Leiter-Spannung 
handelt.

[Ossi K. (rakki)]

Bezug:
Angehängte Dateien:
inverter_3phase_without_filter_.asc (9,19 KB)
Simulation mit LTspice XVII(x64)(17.0.30.0)

Hallo Helmut, hallo Thomas,

ich habe o.g. Schaltung mal "durchgemessen" und Unverständliches 
beobachtet:
Die Ströme durch die Gleichrichterdioden sind quasi 0, bei 
Lastwiderständen von 100 Ohm. Eine Änderung der Kapazität des 
Ladekondensators von "1000ต" auf 1000u hat ralitätsnähere Werte 
ergeben.

Ich weiß, es ist schon eine Weile her. Könnte aber möglicherweise doch 
noch jemanden interessieren.
Übrigens: In LTspice XVII ist ".options gmin=1e-10 abstol=1e-10 
reltol=0.003" nicht erforderlich.

[Ossi K. (rakki)]

Ossi K. schrieb:
> Übrigens: In LTspice XVII ist ".options gmin=1e-10 abstol=1e-10
> reltol=0.003" nicht erforderlich.

Muss mich korrigieren. Um störende Strom-Peaks zu vermeiden, ist 
".options abstol=1e-10" doch erforderlich.

Die "Control Panel"-Vorgaben werden offensichtl. nicht berücksichtigt: 
>>These settings are not remembered between program invocations.<<?