Verfügbarkeit: Der Modulare Hochfrequenz Umrichter

Der Modulare Hochfrequenz Umrichter: Regelung und redundanter Betrieb

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Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser:	Mayer, Anna (VerfasserIn)
Format:	Abschlussarbeit Buch
Sprache:	German
Veröffentlicht:	Aachen Shaker Verlag 2018
Schriftenreihe:	Forschungsberichte Leistungselektronik und Steuerungen 10
Schlagworte:	Hochfrequenz Triebstrang Elektroantrieb Frequenzumrichter Gleichstromnetz Modularer Mehrpunktstromrichter Zuverlässigkeit Antriebssteuerung Reglerentwurf Fehlertoleranz MHF Modulare Umrichter Modularer Hochfrequenz Umrichter Multilevel Converter Hochschulschrift
Online-Zugang:	Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis
Beschreibung:	viii, 218 Seiten llustrationen 21 cm, 308 g
ISBN:	9783844058734 3844058737

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adam_text	INHALTSVERZEICHNIS INHALTSVERZEICHNIS V 1 EINLEITUNG 1 2 STAND DER TECHNIK UND ANFORDERUNGEN AN ZUKUENFTIGE UMRICHTER 3 2.1 KONVENTIONELLE UMRICHTER FUER ELEKTRISCHE A NTRIEBSSYSTEM E ............................... 4 2.2 BETRIEB MEHRERER KONVENTIONELLER UMRICHTER AN EINEM D C -B U S ......................... 5 2.2.1 MULTIMOTORANWENDUNGEN........................................................................... 5 2.2.2 D C-K URZSCHLUSS ....................................................................................... 6 2.2.3 TOLERANZ DER DC-SPANNUNG........................................................................ 7 2.3 DIREKTE AUSWIRKUNGEN AUF DIE ELEKTRISCHE DREHFELDM ASCHINE ............................ 10 2.4 AKTUELLE FORSCHUNGSTENDENZEN.............................................................................. 11 3 DER MODULARE HOCHFREQUENZ UMRICHTER 13 3.1 AUFBAU .................................................................................................................... 15 3.1.1 SUBMODUL, LOKALE STEUERUNGSEINHEIT ( L S E ) ............................................ 15 3.1.2 KOMMUNIKATIONSSCHNITTSTELLE..................................................................... 16 3.1.3 ZENTRALE STEUERUNGSEINHEIT ( Z S E ) ........................................................... 16 3.2 DEFINITION DER VARIABLEN UND SIGNALGROESSEN ........................................................... 17 3.2.1 AUSLEGUNGSGRENZEN DES S Y STEM S .............................................................. 19 3.3 FUNKTIONSW EISE....................................................................................................... 21 3.3.1 MODELLIERUNGSFUNKTION ZUR ANSTEUERUNG DER D C - S E ITE ......................... 22 3.3.2 WESENTLICHE EIGENSCHAFTEN DES MHF U M RICH TERS .................................. 25 4 REGELUNGSKONZEPT 27 4.1 ANFORDERUNGEN UND RANDBEDINGUNGEN DER REGELUNG ......................................... 28 4.2 REGELUNGSSTRUKTUR FUER EIN ANTRIEBSSYSTEM MIT MHF U M RICH TER ......................... 30 4.3 ANALOGE REGELUNG ................................................................................................. 33 4.3.1 LOKALE STEUERUNGSEINHEIT - REGELUNG DER WICKLUNGSSTROEME ................... 33 4.3.2 ZENTRALE STEUERUNGSEINHEIT - REGELUNG DER GLOBALEN G R OE SS E N ................ 36 4.3.2.1 REGELUNG DES DC-STROMS IDC .................................................. 36 4.3.2.2 REGELUNG DER SUBMODULSPANNUNGEN EUC ................................ 41 4.3.2.3 STABILISIERUNG DER SUBMODULSPANNUNGEN, AUC-REGLER .... 48 4.4 DIGITALE R EGELUNG ............................................................................................ 50 4.4.1 LOKALE STEUERUNGSEINHEIT - ZEITDISKRETE REGELUNG DER WICKLUNGSSTROEME 50 4.4.2 ZENTRALE STEUERUNGSEINHEIT - ZEITDISKRETE REGELUNG DER GLOBALEN GROESSEN 53 4.4.2.1 DIGITALE REGELUNG DES DC-STROMS I DC ................................... 53 4.4.2.2 DIGITALE REGELUNG DER SUBMODULSPANNUNGEN TJJC ................ 57 4.5 DYNAMISCHES VERHALTEN UND SIM ULATIONSERGEBNISSE .................................... 60 4.6 EXPERIMENTELLE ERGEBNISSE DER R EGELUNG....................................................... 63 5 EINGANGSIMPEDANZ DES MODULAREN HOCHFREQUENZ UMRICHTERS 69 5.1 EINGANGSIMPEDANZ DES MHFS - NAEHERUNG ALS GESTEUERTE SPANNUNGSQUELLE . . . 72 5.1.1 OPTIMIERTER/OC-REGLER ........................................................................... 72 5.1.2 VORSTEUERUNG DER D C-A USSTEUERUNG ................................................ 80 5.2 EINGANGSIMPEDANZ DES MHFS MIT VOLLSTAENDIGER DC- KASKADENREGELUNG .... 85 5.2.1 ZUSTANDSMODELL DER DC-SEITE DES MHFS ............................................... 90 5.2.2 DARSTELLUNG DER EINGANGSIMPEDANZ ......................................................... 92 6 REDUNDANTER BETRIEB DES MHF UMRICHTERS 97 6.1 RANDBEDINGUNGEN FUER DEN REDUNDANTEN BETRIEB ................................................... 98 6.1.1 GRUNDLAGEN UND MODELL DES GESAMTSYSTEMS ............................................ 99 6.1.2 GRENZWERTE FUER DEN REDUNDANTEN BETRIEB MIT M H F ....................................103 6.2 UEBERBLICK UEBER MOEGLICHE FEHLERFAELLE IM ANTRIEBSSTRANG MIT MHF UMRICHTER . . 106 6.2.1 FEHLER IM S U B M O D U L..................................................................................... 106 6.2.1.1 FEHLER AUF DER DC-SEITE EINES SUBMODULS....................................106 6.2.1.2 FEHLER AUF DER AC-SEITE EINES SUBMODULS....................................107 6.2.2 ISOLATIONSFEHLER...............................................................................................108 6.2.3 FEHLER IN DER ZENTRALEN S TEUERUNGSEINHEIT...................................................109 6.3 VERFAHREN ZUR REGELUNG DES MHF UMRICHTERS BEI SUBMODULAUSFAELLEN ................ 110 6.3.1 DEACTIVATION - V ERFAHREN............................................................................111 6.3.1.1 BESCHREIBUNG DES V ERFAH REN S.......................................................111 6.3.1.2 NEUDEFINITION DER BETRIEBSBEREICHE ............................................. 113 6.3.1.3 SIMULATIONSERGEBNISSE UND DYNAMISCHES V ERHALTEN .................... 114 6.3.1.4 EXPERIMENTELLE ERGEBNISSE ..........................................................117 6.3.2 PHASE SHIFTING - V ERFAHREN.........................................................................119 6.3.2.1 NEBENBEDINGUNGEN IM F E H LE RFA LL ................................................ 119 6.3.2.2 MATHEMATISCHE BESCHREIBUNG DES VERFAHRENS.............................120 6.3.2.3 PHASE SHIFTING AM BEISPIEL AUSGEWAEHLTER MHF-KONFIGURATIONEN 135 6.3.2.4 EXPERIMENTELLE ERGEBNISSE DES LABORPRUEFSTANDS (BM 4) . . . 150 6.4 VERGLEICH DER VERFAHREN DEACTIVATION UND PHASE S H IFTIN G ...................................... 157 6.5 MODULATION DER AC-LEISTUNGSVERLAEUFE ..................................................................... 158 6.6 LEISTUNGSREGELUNG DER A C - S E ITE ...............................................................................166 6.6.1 DIREKTE LEISTUNGSREGELUNG............................................................................166 6.6.2 FEED FORWARD - LEISTUNGSREGELUNG............................................................169 7 ZUSAMMENFASSUNG 171 ANHANG A 173 A. 1 BEISPIELMASCHINE BM 3 (3PH 3SM) UND BM 4 (3PH 6SM) ..................................173 A. 2 BEISPIELMASCHINE BM 5 (5PH 5SM) UND BM 6 (7PH 7SM) ................................. 176 ANHANGB 177 B . L UNTERSUCHUNG DES REGEL VERHALTENS: ANALOGE AC- S TROM REGELUNG ........................ 177 B.2 ERGAENZUNG ZUR REGLERAUSLEGUNG: ANALOGE DC- STROM REGELUNG ....................................................................................................................... 179 B.3 REGELVERHALTEN DER ANALOGEN DC-KASKADENREGELUNG..............................................181 B.4 REGEL VERHALTEN: DIGITALE A C-STROM REGELUNG .......................................................... 183 B. 5 REGELVERHALTEN DER DIGITALEN DC-KASKADENREGELUNG.............................................. 185 ANHANG C 187 C . L WEITERFUEHRENDE BERECHNUNGEN: REDUNDANZ VERFAHREN PHASE S H IFTIN G .................. 187 C. 1.1 BERECHNUNG DER RESULTIERENDEN AMPLITUDE DER AUSGANGSLEISTUNG DES UMRICHTERS, (BSP.: 3PH, 3 S M ) ..................................................................... 187 C.1.2 BERECHNUNG DER MAXIMAL EINSTELLBAREN WIRKLEISTUNG NACH SUBMODUL AUSFALL, (BSP.: 3PH, 3 S M )...............................................................................188 ANHANG D 191 D L ERGAENZUNG ZU KAPITEL: PHASE SHIFTING AM BEISPIEL AUSGEWAEHLTER MHF- KONFIGURATIONEN ......................... 191 LITERATURVERZEICHNIS 197 EIGENE VEROEFFENTLICHUNGEN 203 ABBILDUNGSVERZEICHNIS 205 TABELLENVERZEICHNIS 213 SYMBOLVERZEICHNIS 215
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