Hallo, ich beschäftige mich derzeit mit der Raumzeigermodulation und möchte diese in Matlab simulieren. Hierfür habe ich einige Beispiele angeschaut, die jeweils die Sinusförmigen Eingangsspannungen mit einem Trägersignal (Dreieck- oder Sägezahnfunktion) vergleichen und daraus die nötigen Schaltsignale ermitteln, falls das Trägersignal die Sinusfunktion schneidet. Welchen Hintergrund hat diese Modellierung? In dem Buch "Vector Control of Three-Phase AC Machines" wird beispielsweise auf so einen Vergleich verzichtet und das Ganze nur mit Hilfe von Gleichungen berechnet. Danke!
Dieses Vergleichen der Schaltschwelle mit einem Sägezahn oder einer Dreieck Funktion ist das Prinzip der Pulsweitenmodulation. Dabei wird ein Analogsignal in ein Rechtecksignal überführt dessen Mittelwert genau dem Analogsignal entspricht. Das bedeutet dein Controller für die Raumzeigermodulation gibt dir einen Analogwert, sprich den Spannungsraumzeiger, transformiert auf die 3 Phasen aus. Folglich hast du nun eine bestimmte Spannung pro Phase und das wird vermutlich auch das sein was in deinen Gleichungen steht. Das Problem ist nun du kannst diese Spannung an jeder Phase nicht einfach durch einen Analogregler einstellen, in der Praxis bedient man sich dafür der Pulsweitenmodulation. Durch die Induktivität des Motors ergibt sich bei konstanten Vorgaben der Phasenspannungen, zwar keine konstene Phasenspannung, aber ein annähernd konstanter Strom pro Phase.
Okay, danke für die Antwort. Nun habe ich das so verstanden: Ein Sollwert wird vom Regler vorgegeben. Dieser wird innerhalb des Abtastintervalls des Pulswechselrichters abgetestet und innerhalb des nächstes Abtastintervalls realisiert. Bei der kontinuierlichen Raumzeigermodulation gilt allerdings für die Schaltfrequenz, dass diese 2/Abtastzeit entspricht. Woher kommt dieser Zusammenhang und wird bei der kontinuierlichen Raumzeigermodulation aufgrund dieses Zusammenhangs der Sollwert immer zu Abtastzeit/2 abgetastet?
Um meine Frage zu verdeutlichen: Hier https://www.eal.ei.tum.de/fileadmin/tueieal/www/courses/UEEML/tutorial/WS2014/U4_RZM.pdf steht, dass die Abtastfrequenz der Schaltfrequenz entspricht (Folie 21). Dies ergibt ja auch Sinn, wenn nur jede Abtastperiode abgetastet wird. Im Buch von Dierk Schröder "Leistungselektronische Schaltungen" wird allerdings explizit gesagt, dass die Abtastfrequenz = 2 * Schaltfrequenz ist. Dies würde ja nur gehen, wenn jede halbe Abtastperiode abgetastet wird. Ich verstehe leider die beiden Zusammenhänge zwischen Abtast- und Schaltfrequenz bei der Raumzeigermodulation nicht.
Der Zusammenhang ergibt sich durch die Implementierung des tatsächlichen Algorithmus. Es gibt wie du schon richtig erkannt hast "die" Raumzeigermodulation nicht, sondern unzählige verschiedene Implementierungen, die sich mal mehr mal weniger durch so Dinge wie ihr Schaltmuster unterscheiden. Je nach Implementierung muss man die FETs öfter oder eben seltener aus- und einschalten. Mit Hilfe moderner Controller, die so Dinge wie eine "center-aligned PWM" unterstützen, sind smarte SVM Implementierungen, deren Schaltfrequenz nur halb so groß wie die eigentlich FOC-Frequenz (field-of-control) ist, kein Problem. Kleine Schaltfrequenz (=PWM-Frequenz) heißt übrigens weniger THD. /edit Ich hab übrigens mal ein Tool zur "Visualisierung" einer SVM erstellt, die mehr oder weniger Live anzeigt wie µC Register sich je nach Lage des Zeigers ändern. https://de.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/51322-vf-control-of-3-phase-induction-motor-using-svpwm-embedded-design-help
Danke für die Antwort. Genau, die "center-aligned PWM" entspricht ja sozusagen der kontinuierlichen Raumzeigermodulation, wenn man sich die Pulsmuster anschaut. Also kann ich entweder sagen: Schaltfrequenz = Abtastfrequenz oder 2*Schaltfrequenz=Abtastfrequenz, sodass ich insgesamt zwei Spannungsraumzeiger innerhalb einer Abtastzeit realisiere bzw. den Sollspannungszeiger aus der Regelung zwei mal innerhalb einer Abtastzeit abtaste. Noch eine Frage hierzu: Ich möchte auch die Regelung nachbilden. Dafür kann man den Wechselrichter als Totzeitglied approximieren. Wie genau kann diese Totzeit ermittelt werden?
Die Totzeit ergibt sich aus der Schaltcharakteristik der FETs und dessen Turn-On bzw. Turn-Off Zeit. Idealerweise wäre sie natürlich 0, praktisch lässt sich das Gate natürlich nicht unendlich schnell laden oder entladen. In den Datenblättern findet man entsprechende Angaben. Ich hab vor kurzem etwa einen FDPF390N15A verbaut, der sich in max. 70ns abdrehn lässt. Bei modernen FET-Treibern ist diese Zeit meist über einen Widerstand oder ähnliches einstellbar.
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