Maximal Erreichbare Ausgangsspannung Mit Flankenmodulation Flm - Siemens SINAMICS G130 Projektierungshandbuch

1.1.2.3

Maximal erreichbare Ausgangsspannung mit Flankenmodulation FLM

Eine Erhöhung der Ausgangsspannung des Wechselrichters über die Werte hinaus, die sich mit der Raumzeigermo-
dulation RZM erreichen lassen, ist dadurch möglich, dass nicht mehr über der gesamten Periodendauer der Grund-
schwingung gepulst wird, sondern nur noch an den Rändern bzw. den Flanken der Grundschwingungsperiode. Man
spricht dann von der so genannten Flankenmodulation FLM. Die Motorspannung sieht dann prinzipiell wie folgt aus.
Motorspannung bei Flankenmodulation
Die maximal erreichbare Ausgangsspannung ergibt sich dann, wenn nur mit Grundfrequenz getaktet wird, also über-
haupt nicht mehr gepuls wird. Die Ausgangsspannung besteht dann aus 120°-Rechteckblöcken mit der Amplitude der
Zwischenkreisspannung. Der Grundschwingungseffektivwert der Ausgangsspannung errechnet sich dann mit der bei
netzgeführten Gleichrichtern real vorhandenen Zwischenkreisspannung von U
zu
Mit der reinen Rechteckmodulation lässt sich also sogar eine geringfügig höhere Motorspannung als die Netzspannung
erzielen. Allerdings enthält die Motorspannung dabei ein sehr ungünstiges Oberschwingungsspektrum, das erhebliche
Zusatzverluste im Motor verursacht und den Motor ungünstig ausnutzt. Deshalb wird die reine Rechteckmodulation bei
SINAMICS-Umrichtern nicht genutzt.
Mit der bei SINAMICS-Umrichtern verwendeten Flankenmodulation ergibt sich mit der bei netzgeführten Gleichrichtern
real vorhandenen Zwischenkreisspannung von U
Spannungsabfälle eine maximale Ausgangsspannung, die nur noch ganz geringfügig unterhalb der Netzspannung
liegt:
Für die Flankenmodulation werden optimierte Pulsmuster verwendet, die nur geringe Oberschwingungsströme verur-
sachen und somit den angeschlossenen Motor sehr gut ausnutzen. Übliche Standard-Asynchronmotoren für 50 Hz
oder 60 Hz, die im Netzbetrieb nach der Thermischen Klasse 130 (früher Wärmeklasse B) ausgenutzt werden, können
mit der Flankenmodulation unter Ausnutzung der Thermischen Klasse 155 (früher Wärmeklasse F) im Bemessungs-
punkt bis zum Bemessungsmoment betrieben werden.
Die Flankenmodulation steht standardmäßig bei allen in diesem Projektierungshandbuch beschriebenen SINAMICS-
Geräten in Vektorregelung (Antriebsobjekt des Typs Vector) zur Verfügung:
•
SINAMICS G130 *
•
SINAMICS G150 *
•
SINAMICS S150 *
•
SINAMICS S120 *
•
SINAMICS S120 *
Bei den Umrichtern SINAMICS G130 / G150 ist der Modulator Modus (Parameter p1802) automatisch auf den Wert 9
(Flankenmodulation) vorbelegt, weil als technologische Anwendung „Pumpen und Lüfter" voreingestellt ist (Parameter
p0500 = 1), denn die Umrichter SINAMICS G werden schwerpunktmäßig in Kombination mit Asynchronmotoren ohne
Drehzahlgeber als unabhängige Einzelantriebe in Anwendungen mit geringen regelungstechnischen Anforderungen
eingesetzt. Diese Geräte nutzen dann bei niedriger Ausgangsfrequenz und niedriger Aussteuerung (Ausgangs-
spannung < 92 % der Eingangsspannung) die Raumzeigermodulation RZM und schalten dann automatisch auf die
Flankenmodulation FLM um, wenn bei höherer Ausgangsfrequenz eine so hohe Aussteuerung benötigt wird, dass sie
durch die Raumzeigermodulation nicht mehr zur Verfügung gestellt werden kann (Ausgangsspannung > 92 % der
Eingangsspannung). Die geringfügigen Unstetigkeiten im Drehmomentverlauf aufgrund von Einschwingvorgängen
beim Übergang zwischen den Modulationssystemen sind bei den oben genannten regelungstechnisch einfachen An-
wendungen praktisch ohne Bedeutung.
6
=  =
U U
ZK

Rechteck
= 1,32
ZK
U
FLM max
)
- Einbaugeräte
)
- Schrankgeräte
)
- Schrankgeräte
)
- Motor Modules / Bauform Chassis
)
- Motor Modules / Bauform Cabinet Modules
Grundlagen und Systembeschreibung
ZK
6
  =
, 1 32 U , 1 03
Netz

U unter Berücksichtigung der im Umrichter vorhandenen
* Netz
≈ 0,97
U
* Netz
SINAMICS Projektierungshandbuch – Februar 2020
Projektierungshinweise
= 1,32 U und bei voller Belastung
Netz
*

U
Netz
© Siemens AG
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