Erzeugung Einer Variablen Spannung Durch Pulsweitenmodulation - Siemens SINAMICS G130 Projektierungshandbuch

Betrachtet man alle drei Phasen, so gibt es insgesamt 2
Wirkung im Motor sich durch Spannungszeiger beschreiben lässt.
Schaltzustände des
Wechselrichters
U
U
U
U
U
U
U
U
Ist z. B. die Phase L1 auf die positive Zwischenkreisspannung geschaltet, die Phasen L2 und L3 auf die negative,
entsprechend Schaltzustand U
I bezeichnet ist. Die Länge dieses Spannungszeigers ist durch die Zwischenkreisspannung bestimmt.
I
VI
VII VIII
V
IV
Darstellung der resultierenden Motorspannungen als Raumzeiger
Wird von Schaltzustand U
rung des Potenzials an dem Anschluss L2 um einen Winkel von 60°el. weiter. Die Länge des Zeigers bleibt unverändert.
In gleicher Weise entstehen aus den Schaltkombinationen U
Schaltkombinationen U und U
7
ergeben sich Spannungszeiger mit der Länge "Null" (Nullspannungszeiger).
1.1.2.1

Erzeugung einer variablen Spannung durch Pulsweitenmodulation

Für einen bestimmten Betriebszustand des Motors, gekennzeichnet durch Drehzahl und Drehmoment, müssen
Spannung und Frequenz in geeigneter Weise vorgegeben werden. Im idealen Fall entspricht dies einer Führung des
Spannungszeigers U(t) auf einer Kreisbahn mit der Umlaufgeschwindigkeit  = 2
wird durch Modulation der tatsächlich einstellbaren Spannungsraumzeiger realisiert (Pulsweitenmodulation). So wird
der Augenblickswert U(t) durch Pulsen der benachbarten, tatsächlich einstellbaren Spannungsraumzeiger und der
Spannung "Null" gebildet.
Durch Variation des Verhältnisses der Einschaltdauer (Pulsweite) von benachbarten Spannungszeigern zueinander
stellt man direkt den Raumwinkel, durch Variation der Einschaltdauer des Nullspannungszeigers den gewünschten
Betrag ein. Diese Art der Erzeugung der Ansteuersignale wird als Raumzeigermodulation RZM bezeichnet. Sie wird
bei allen in diesem Projektierungshandbuch beschriebenen Geräten verwendet. Die Raumzeigermodulation liefert
sinusmodulierte Pulsmuster.
Die folgende Skizze verdeutlicht, wie die Spannungen in den Phasen L1 und L2 sowie die Ausgangsspannung U
(Leiterspannung zwischen den Phasen L1 und L2) durch Pulsweitenmodulation bzw. Raumzeigermodulation zustande
kommen und zeigt deren prinzipielle, zeitliche Verläufe. Die Häufigkeit, mit der die IGBTs in den Wechselrichterphasen
ein- und ausgeschaltet werden, bezeichnet man als Pulsfrequenz oder Taktfrequenz des Wechselrichters.
Phase
L1
+
1
+
2
-
3
-
4
-
5
+
6
+
7
-
8
, so ergibt sich ein Spannungszeiger, der in Richtung der Motorphase L1 zeigt und mit
1
II
III
L3
auf Schaltzustand U umgeschaltet, so springt der Spannungszeiger aufgrund der Ände-
1 2
erzeugen an allen Motoranschlüssen das gleiche Potenzial. Aus beiden Kombinationen
8
Grundlagen und Systembeschreibung
³
= 8 Schaltzustände im Wechselrichter, deren resultierende
Phase Phase
L2 L3
- -
+ -
+ -
+ +
- +
- +
+ +
- -
L1
L2
Motor
bis U die daraus resultierenden Spannungszeiger. Die
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SINAMICS Projektierungshandbuch – Februar 2020
Projektierungshinweise

f und angepasstem Betrag. Dies
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