Sc. O. Tyschakin, U. Reifenstahl: „Der zweistufige Matrixumrichter – ein neues Stellglied für die elektrische Antriebstechnik“

<BODY> <H1>www.aud24.net : Sc. O. Tyschakin, U. Reifenstahl: „Der zweistufige Matrixumrichter – ein neues Stellglied für die elektrische Antriebstechnik“</H1> <P> <BR> [<A href="/">www.aud24.net</A>] [<A href="../index.html">back</A>] </P> <TABLE WIDTH=100% BORDER=0 CELLSPACING=0 CELLPADDING=0> <TR> <TD VALIGN=top> <TABLE WIDTH=100% BORDER=0 CELLSPACING=0 CELLPADDING=0> <TR> <TD VALIGN=TOP CLASS=detailBereichRedaktion>Bereich > Redaktion > <B><FONT color="#CC3300">Fachbeiträge</FONT></B></TD> <TD ALIGN=right VALIGN=bottom CLASS=detailDatum>28.01.2005</TD> </TR> </TABLE> </TD> <TD VALIGN=top> </TD> <TD VALIGN=top> </TD> </TR> <TR> <TD VALIGN=top CLASS=detailFirma ID=topSpace>Otto-von- Guericke-Universität Magdeburg Fakultät für Elektrotechnik :</TD> <TD VALIGN=top> </TD> <TD VALIGN=top> </TD> </TR> <TR> <TD VALIGN=top CLASS=detailTitel>Sc. O. Tyschakin, U. Reifenstahl: „Der zweistufige Matrixumrichter – ein neues Stellglied für die elektrische Antriebstechnik“</TD> <TD VALIGN=top> </TD> <TD VALIGN=top> </TD> </TR> <TR> <TD VALIGN=top CLASS=detailSubtitel></TD> <TD VALIGN=top> </TD> <TD VALIGN=top> </TD> </TR> <TR> <TD VALIGN=top> <TABLE BORDER=0 CELLSPACING=0 CELLPADDING=0> <TR> <TD VALIGN=top CLASS=detailContent> <TABLE WIDTH=1 BORDER=0 ALIGN=left CELLPADDING=0 CELLSPACING=0> <TR> <TD><IMG width=150 border=0 src="http://www.publish-industry.net/publish-industry/company-resources/publish-industry-master_1849313334.jpg"></TD> </TR> <TR> <TD CLASS=detailBildunterschrift>Zweistufiger Matrixumrichter</TD> </TR> <TR> <TD><IMG width=150 border=0 src="http://www.publish-industry.net/publish-industry/company-resources/publish-industry-master_34008840.jpg"></TD> </TR> <TR> <TD CLASS=detailBildunterschrift></TD> </TR> </TABLE> Übersicht: In der Elektroantriebstechnikwird heute als Stellglied überwiegend ein Umrichter mit Spannungszwischenkreis verwendet. Er enthält einen ungesteuerten Gleichrichter (GR) und einen gepulsten IGBT-Wechselrichter (WR). Ein Elektrolytkondensator mit begrenzter Lebensdauer im Zwischenkreis (ZK) entkoppelt die Eingangs- undAusgangsseite. Diese Topologie ist im Allgemeinen sehr vorteilhaft. Für sinusförmige Netzströme und Netzrückspeisung wird jedoch ein selbstgeführter GR benötigt. Der zweistufige Matrixumrichter (ZMU) besitzt eine neue interessante Topologie, die für den 4-Quadranten- Betrieb geeignet ist (Abb. 1). Er enthält einen DC-ZK ohne reaktiven Energiespeicher. Reaktive Bauelemente sind nur in den Filtern erforderlich. Der ZMU besitzt einen konventionellen WR, was die Steuerung vereinfacht. Als Netz-GR wird ein Matrixumrichter mit 3 Eingangs- und 2 Ausgangsphasen verwendet. Abhängig von den gewünschten Energieflussrichtungen kann die Ventilanzahl erheblich reduziert werden [1]. Das Fehlen von reaktiven Bauelementen im ZK ermöglicht ein stromloses Schalten im Netz-GR (ZCS). Bei Mehrmotorantrieben besteht darüber hinaus die Möglichkeit, mehrere WR aus einem gemeinsamen Netz- GR zu speisen [2]. Ein Nachteil dieser Topologie gegenüber den herkömmlichen Zwischenkreisumrichtern ist das geringere Spannungsübertragungsverhältnis von KÜ = 0,86 [3]. Die Verwendung des ZMU in Antriebsystemen erfordert deshalb Motoren mit angepasster Ständerspannung oder den Betrieb im Feldschwächbereich bei Erreichen der Ständerspannung von USmax = KÜ*UI.Ergebnisse: Die Steuerung des ZMU muss folgende Anforderungen erfüllen: Designs den Bau von sehr kompakten rückspeisefähigen Stellgliedern. Die weiteren Arbeiten sehen die Funktionsfähigkeitsüberprüfung des ZMU-Prototyps als Stellglied für Drehstromantriebe vor. Literatur [1] Wei, L., Lipo, T.A., Chan, H.: MC Topologies With Reduced Number of Switches. IEEE PESC Cairns, 2002 [2] Klumpner, C., Blaabjerg, F.: A DPEC Topology for Multi-Drive Applications. IEEE PESC Acapulco 2003 [3] Zwimpfer, P.M.:Modulationsverfahren für einen zweistufigen MC zur Speisung von Drehstromantrieben. Diss., ETH Zürich, 2002 keine Kurzschlüsse und Strom-Unterbrechungen auf der Netz- und Lastseite stets positive Zwischenkreisspannung Ud Diese Forderung führt im ZMU zu 72 möglichen Kombinationen von Schalterstellungen [3]. Das Simulationsmodell des ZMU wurde im Programmsystem Matlab/Simulink und PLECS implementiert. Der Modulator ist in C programmiert und als S-Funktion in Simulink eingesetzt. Die in Tabelle 1 dargestellten Schaltungsparameter wurden verwendet: Die Abbildung 2 zeigt ausgewählte Simulationsergebnisse. Die Eingangs- und Ausgangsströme sind nahezu sinusförmig (Abb. 2a + b), was für die Netz- und Lastseite vorteilhaft ist.Wegen des Netzfilters eilt der Eingangsstrom seiner Spannung leicht voraus (Abb. 2c).Mit einem modifizierten Steueralgorithmus kann diese Verschiebung jedoch kompensiert werden. Die Zwischenkreisspannung besteht aus Ausschnitten der Eingangsspannungen (Abb. 2d). Anwendungsreife: Die Schaltungstopologie erlaubt wegen des möglichen „Full-Silicon“- <a href="http://www.aud24.net/media/automation-drives/audk2005/ad5a0107.pdf" target="_blank">Vollbeitrag als PDF</a></TD> </TR> <TR> <TD CLASS=detailQuelle> </TD> </TR> </TABLE> </TD> <TD WIDTH=28 VALIGN=top><IMG NAME="" SRC=/pi/spacer.gif WIDTH=1 HEIGHT=1 ALT=""></TD> <TD WIDTH=174 VALIGN=top></TD> </TR> <TR> <TD VALIGN=top><IMG NAME="" SRC=/pi/spacer.gif WIDTH=393 HEIGHT=1 ALT=""></TD> <TD WIDTH=28 VALIGN=top><IMG NAME="" SRC=/pi/spacer.gif WIDTH=28 HEIGHT=1 ALT=""></TD> <TD WIDTH=174 VALIGN=top><IMG NAME="" SRC=/pi/spacer.gif WIDTH=174 HEIGHT=1 ALT=""></TD> </TR> </TABLE> <P><I>Diese Seite wurde am 22.09.2006, 14:01 Uhr aktualisiert</I></P> </BODY>