Doppel-Umrichter
Doppel-Umrichter mit paralleler Ansteuerung aus einem gemeinsamen Modulator
- Gemeinsame Nutzung des Zwischenkreis-Kondensators und des Optimierten HV-Filters
- Getrennte Wicklungssysteme
Doppel-Umrichter werden häufig zusammen mit E-Maschinen mit zwei 3-phasigen Wicklungen verwendet.
Die beiden Umrichter können in zahlreichen Variationen zusammengeschaltet werden, wobei sich, je nachdem, Vorteile bei der Rippelspannung ergeben, bzw. Einsparmöglichkeiten bei der Zwischenkreis-Kapazität oder auch Auslöscheffekte für Schalt-Störungen
HV+ Doppel-Umrichter parallel
HV+ Einzel-Umrichter
Der Störpegel beim parallel geschalteten Doppelumrichter ist ca 6 dB höher als beim Einzel-Umrichter, weil die Schaltvorgänge aus beiden Umrichter-Hälften genau gleichzeitig erfolgen und sich deshalb auf die doppelte Amplitude addieren
Doppel-Umrichter mit anti-paralleler Ansteuerung aus einem gemeinsamen Modulator
- Bei einem Umrichter sind die Gate-Ansteuerungen zwischen Top und Bottom (H und L) vertauscht
- Gemeinsame Nutzung des Zwischenkreis-Kondensators und des Optimierten HV-Filters
- Getrennte Wicklungssysteme
HV+ Doppel-Umrichter anti-parallel
HV+ Doppel-Umrichter anti-parallel Nullzeiger
Der Störpegel beim anti-parallel geschalteten Doppel-Umrichter (die Schaltvorgänge der beiden Umrichter-Hälften erfolgen genau gegengleich)
sieht zunächst nicht großartig anders aus, als beim parallelen Doppel-Inverter. Erst wenn man die Aussteuerung auf Null stellt (Nullzeiger) wird
die Wirkung deutlich sichtbar: durch das gegengleiche Schalten löscht sich die Common-Mode-Störung (CM) großenteils aus (bis auf gewisse Unsymmetrieen), während die Differential-Mode-Störung (DM) unbeeinflusst bleibt.
Bei höherer Aussteuerung dominieren hier nach dem Filter die DM-Störungen, so dass zunächst kein besonderer Unterschied zu bemerken ist.
Dieser Effekt kann ausgenutzt werden, um Filteraufwand für den Common-Mode einzusparen - oder wenn man besonders kleine Y-Kondensatoren verwenden will oder verwenden muss.
Einschränkend muss man allerdings auch darauf hinweisen, dass aus Gründen der Regelstrategie das exakt gleichzeitige Schalten nicht möglich sein kann (was Voraussetzung für die Auslöschung ist) und sich außerdem die Stromrichtung bei anti-paralleler Ansteuerung genau spiegelsymmetrisch zur normalen Ansteuerung einstellt - und dies demnach am Wickelsinn des Motors gedreht werden muss. Außerdem ergeben sich dabei genausowenig Vorteile bezüglich der Rippelspannung wie bei der normalen Parallelschaltung.
In dieser Simulation ist die Gesamt-Kapazität der Y-Kondensatoren auf 100 nF verringert
100 nF als Summe aller Y-C auf HV+ und HV- zusammen
Trotz der extrem kleinen Y-Kapazität läßt sich durch die anti-parallele Arbeitsweise eine sehr niedrige Störemission beibehalten
HV+ Doppel-Umrichter anti-parallel
Doppel-Umrichter mit 90° versetzter Ansteuerung aus zwei verschiedenen Modulatoren
- 2 getrennte Modulatoren mit 90° Versatz
- Gemeinsame Nutzung des Zwischenkreis-Kondensators und des Optimierten HV-Filters
- Getrennte Wicklungssysteme
HV+ Doppel-Umrichter 90°
HV+ Einzel-Umrichter
HV+ Doppel-Umrichter 180°
HV+ Einzel-Umrichter
Doppel-Umrichter mit 180° versetzter Ansteuerung aus zwei verschiedenen Modulatoren
- 2 getrennte Modulatoren mit 180° Versatz
- Gemeinsame Nutzung des Zwischenkreis-Kondensators und des Optimierten HV-Filters
- Getrennte Wicklungssysteme
Der Störpegel beim 90° versetzt taktenden Doppel-Umrichter ist etwa 3 dB höher als beim Einzel-Umrichter.
Im Vergleich der Spektren fehlt beim Doppel-Umrichter die 2., 6., 10., usw. Harmonische
Das hat deutlichen Einfluß auf die Rippel Spannung, wie in den Diagrammen ganz unten zu sehen ist
Der Störpegel beim 180° versetzt taktendem Doppel-Umrichter ist etwa 3 dB höher als beim Einzel-Umrichter.
Im Vergleich der Spektren fehlen beim Doppel-Umrichter die ungerad-zahligen Harmonischen
Das hat deutlichen Einfluß auf die Rippel Spannung, wie in den Diagrammen ganz unten zu sehen ist
Rippel-Spannung Doppel-Umrichter parallel bei m = 1
Rippel-Spannung Doppel-Umrichter anti-parallel bei m = 1
Rippel-Spannung Doppel-Umrichter 90° bei m = 1
Rippel-Spannung Doppel-Umrichter 180° bei m = 1
Die Rippel-Spannung beim parallel arbeitenden Doppel-Inverter ergibt sich analog zur Rippel-Spannung des Einzel-Inverters - nur eben mit der doppelten Stromentnahme aus dem Zwischenkreis.
Beim anti-parallel arbeitenden Doppel-Inverter liegt die Rippel-Spannung genauso hoch. Trotz der gegengleichen Arbeitsweise wird zum selben Zeitpunkt durch beide Umrichter zugleich Strom aus dem Zwischenkreis gezogen. Allerdings ist die Stromrichtung in die Motorleitung entgegengesetzt - wie im Diagramm schön zu sehen ist.
Beim 90°-Umrichter sind die Spitzen der Rippel-Spannung nach innen geklappt, so dass sich etwa die halbe Maximal-Amplitude im Vergleich zum parallel oder anti-parrallel arbeitenden Umrichter ergibt.
Ganz dramatisch niedriger ist der Spannungs-Rippel beim 180°-Umrichter: Die maximale Amplitude beträgt hier nur etwa 15 Vpp -
während diese beim Parallel-Umrichter etwa 80 Vpp erreicht und beim 90°-Umrichter noch etwa 40 Vpp.
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