Durch die immer stärker werdenden Forderungen nach effizienten und emissionsarmen Antriebslösungen, schreitet die Elektrifizierung des Verkehrssektors voran. Zur Steigerung der Reichweite eines Elektrofahrzeugs wird der Wirkungsgrad des gesamten Antriebsstranges stetig optimiert. Da gerade bei großen Zwischenkreisspannungen die Verwendung eines Multilevel-Wechselrichters zu geringeren Schaltverlusten und Rippelströmen führt, werden diese vermehrt eingesetzt. Diesen Vorteilen steht die Notwendigkeit einer Balancierung der Spannungslevel als Nachteil gegenüber. Das Gesamtsystem aus Antriebsmaschine und Multilevel-Wechselrichter weist aufgrund des diskret umschaltenden Wechselrichters sowohl eine kontinuierliche als auch eine diskrete Systemdynamik auf. Da das diskrete Verhalten einen signifikanten Einfluss auf die in den Signalen enthaltenen Rauschanteile hat, ist es für eine detaillierte Systemanalyse ratsam das diskrete Verhalten möglichst genau in der Modellierung abzubilden. Die bereits existierenden Modulationsverfahren für Multilevel-Wechselrichter betrachten nur bedingt das diskrete Verhalten des zu regelnden Systems. Einer Beschreibung des Systems durch Methoden der Regelungstechnik geht meist die Vernachlässigung oder Näherung des diskreten Verhaltens durch entsprechende Modelle voraus. Eine Möglichkeit die gesamte Systemdynamik zu berücksichtigen, ist die Theorie der schaltenden Systeme. Der Fokus der oben genannten Arbeit liegt auf der Anwendung dieser Theorie zur Modellierung des Systems aus Antriebsmaschine und Multilevel-Wechselrichter. Basierend auf dem so modellierten System wird ein Hysterese-basiertes Stromregelverfahren entwickelt, welches neben dem Erreichen und Folgen einer Stromreferenztrajektorie die Balancierung der Spannungslevel des Multilevel-Wechselrichters gewährleistet. Neben diesen Hauptforderungen werden zudem die Schaltfrequenz nach oben und die Mindesteinschaltdauer der schaltenden Bauelemente nach unten begrenzt. Das vorgestellte Verfahren wird innerhalb einer Simulationsumgebung durch Vorgabe einer Stromreferenztrajektorie und eines Drehzahlprofils hinsichtlich Regelgüte, Stromrippel und Schaltfrequenzverhalten evaluiert. Aufgrund der weiten Verbreitung der beiden Bauformen wird als Antriebsmaschine eine permanenterregte Synchronmaschine und als Multilevel-Wechselrichter ein neutral point clamped t type 3 level converter verwendet.
Modulationsverfahren für Multilevel-Wechselrichter
Modulation Method for Multilevel Converter
2022
Miscellaneous
Electronic Resource
German
DDC: | 629.8 |
Modulare Multilevel-Wechselrichter mit MOSFET für Fahrzeugantriebe
Tema Archive | 2008
|