Maximal Erreichbare Ausgangsspannung Mit Raumzeigermodulation Rzm - Siemens SINAMICS G130 Projektierungshandbuch

Grundlagen und Systembeschreibung
Projektierungshinweise
Zeitlicher Verlauf der Ansteuersignale für die IGBTs in den Wechselrichterphasen L1 und L2 sowie die zugehörige
Ausgangsspannung (Leiterspannung) U
Das folgende Bild zeigt in blauer Farbe den Zeitverlauf einer der drei Ausgangsspannungen des Wechselrichters
(Leiterspannung zwischen den Phasen) sowie in schwarzer Farbe den resultierenden Strom einer der drei Phasen im
Motor bei einem Standard-Asynchronmotor mit 50 Hz bzw. 60 Hz Bemessungsfrequenz, der mit einer Pulsfrequenz
von 1,25 kHz betrieben wird. Man erkennt, dass durch die glättende Wirkung der Motorinduktivitäten der Motorstrom
der Sinusform schon sehr gut angenähert ist, obwohl der Motor von einem rechteckförmigen Pulsmuster gespeist wird.
Motorspannung (U Leiter-Leiter) und Motorstrom mit Raumzeigermodulation RZM
1.1.2.2

Maximal erreichbare Ausgangsspannung mit Raumzeigermodulation RZM

Die Raumzeigermodulation RZM erzeugt Pulsmuster, die durch Spannungspulse mit konstanter Höhe und entspre-
chendem Puls-Pausen-Verhältnis eine ideal sinusförmige Motorspannung annähern. Der Scheitelwert dieser so er-
reichbaren maximalen (Grundschwingungs-) Spannung entspricht somit der Höhe der Zwischenkreisspannung U
Damit ergibt sich der theoretisch maximal mögliche Effektivwert der Motorspannung bei Raumzeigermodulation zu
Die tatsächliche Höhe der Zwischenkreisspannung U
bestimmt. Sie beträgt bei netzgeführten Gleichrichtern, wie sie bei SINAMICS G130 und G150 sowie bei S120 Basic
Line Modules verwendet werden, im Leerlauf 1,41
1,32 U . Somit ergibt sich mit der bei netzgeführten Gleichrichtern real vorhandenen Zwischenkreisspannung von
Netz
*
U = 1,32 U eine theoretisch mögliche Motorspannung bei voller Belastung mit Raumzeigermodulation ohne
ZK Netz
*
Übersteuerung von
Aufgrund von Spannungsabfällen im Umrichter und aufgrund von Mindestimpulszeiten und Verriegelungszeiten im
Steuersatz, der das Pulsmuster zur Ansteuerung der IGBTs erzeugt, ergeben sich real niedrigere Werte. In der Praxis
ist daher von folgendem Wert für die Raumzeigermodulation ohne Übersteuerung auszugehen:
Dieser Wert gilt exakt für Pulsfrequenzen von 2,0 kHz bzw. 1,25 kHz entsprechend der Werkseinstellung. Bei höheren
Pulsfrequenzen nimmt er um ca. 0,5 % pro kHz ab.
SINAMICS Projektierungshandbuch – Februar 2020
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© Siemens AG
Phase L1
Phase L2
Leiterspannung U
L1-L2
. Die Höhe der Spannungspulse entspricht der Zwischenkreisspannung
L1-L2
1
=
U
RZM max
wird durch die Art der Gleichrichtung der Netzspannung
ZK
U , im Teillastbereich ca. 1,35
Netz
*
U = 0,935
RZM max
≈ 0,92
U
RZM max

U
.
ZK
2
U .
*
Netz
U
* Netz
U und bei voller Belastung
Netz
*
.
ZK