Dies ist eine Drehstrombrücke mit Vektorregelung.

Stromreglerauslegung, Allgemein:

Das Stellglied (die 3phasige Brücke) wird über die gemessene Netzspannung vorgesteuert. Es bleibt als Regelstrecke also "nur" noch die Drossel, eine reine L-R-Kombination, übrig. Da eine Drossel üblicherweise recht kleine Verluste macht (sonst wäre es ja ein Widerstand) kann die Regelstrecke des Stromreglers praktisch als reiner Integrator betrachtet werden.

Stromreglerauslegung, P-Anteil:

Der P-Ateil des Reglers soll die Dynamik des Systems bestimmen. Der P-Anteil wird so bestimmt, dass nach genau einem Abtastschritt des Reglers der Sollstrom erreicht wird.
Die allgemeine Differenzialgleichung einer Drossel ohne Verluste lautet: U = L * di / dt mit:

Die Gleichung soll in die Form: u = Kp * deltaI überführt werden. Jetzt arbeiten wir aber im normierten System, was die Berechnung etwas verkompliziert, da mit einer normierten Abtastzeit/Totzeit gerechnet werden muss. Diese beträgt aber einfach t = ta*wn = 250us*2*pi*50Hz = 0.078pu
Die Induktivität ist 0.08pu. Das richtige Kp ist dann also Kp = 0.08pu/0.078pu = 1pu. Hier muss man aber aufpassen. Zur Gesamttotzeit des Systems kommt üblicherweise noch die Stellgliedtotzeit hinzu. Bei der hier realisierten PWM kommen noch ca. 125us hinzu. Damit stellt die obige Berechnung den Maximalwert von Kp dar.

Stromreglerauslegung, I-Anteil:

Der I-Anteil soll nur den statischen Fehler entfernen, also zb die ohmschen Verluste der Drossel. Die Gleichung für den I-Anteil ist: u=Ki*dt*deltaI. Mit u=rx*deltaI kommen wir auf rx*deltaI=Ki*dt*deltaI. Als Zeitschritt dt wird die Abtastzeit ta genommen. Dann wird nach Ki umgestellt und erhält Ki=rx/ta=0.01pu/250us=40. Die Verluste im realen System sind gerade im höherfrequenten Bereich etwas höher (Die Dämpfung wird praktisch immer zu niedrig abgeschätzt). Man kann den berechneten Ki also eher als Minimalwert betrachten.

Stromreglerauslegung, Abschlussbetrachtung:

Unsere Reglerauslegung mit Überlegungen zur Abtastzeit bringt uns also auf ein Kp=1 und Ki=40. Jetzt sollte man also im Bereich von Kp=0.5..1 und Ki=40..80 nach einer möglichst schönen Sprungantwort simulativ suchen.

Nachtrag zu bezogenen Groessen:

Die "Hardware" wie Motoren, Trafos und Umrichter wird sehr gerne in bezogen Größen angegeben. Als Beispiel soll hier da uk der Trafos dienen. Der Vorteil in der bezogenen Welt ist, daß normalerweise die Impedanz eines Trafos immer in etwa gleich ist, egal wie groß die Nennleistung ist. Insbensondere Wenn der Stromrichter die Trafos und der Motor leistungstechnisch zusammenpassen, sind zwar die absoluten Leistungen völlig unterschiedlich, bezogen ist aber alles wieder ähnlich.

=> Die Reglereinstellungen sind bei bezogenen Systemen in etwa gleich, egal ob das System 1MW oder 10kW hat.

Beispiel für Trafo: das Trafo-uk ist üblicherweise 6..12%, damit ist das ganze in 0.06pu..0.12pu :-)

Beispiel für eine Drossel. Die Nennspannung des Systems ist 400V, die Induktivität ist 1mH, der Nennstrom 100A und die Nennfrequenz 50Hz:
Die Nennimpedanz des Systems wird einpasig gerechnet: Zn=400V/sqrt(3)/100A = 2.3ohm.
Die Induktivität hat eine Impedanz von: Zdr = 2*pi*50Hz*1mH = 0.31ohm.
Die bezogene Impedanz der Induktivität ist dann Zdr[pu] = 0.31ohm / 2.3ohm = 0.135 pu

Bedienung des Simulators:

Die Simulation ist schon vorbereitet. Wenn Parameter z.B. die Verstärkung der Regler geändert werden soll, dann das auf das Doppelkreuz neben dem Element klicken. Es erscheint dann eine Tabelle mit den Werten des Elementes. Die einzelnen Werte können dann geändert werden. Die Werte werden direkt in das Element ohne Rückfrage :-) übernommen. Wenn was schiefgeht, einfach die Seite neu laden.

Der Simulator wird mit [StartSimu] gestartet. Mit [SaveResults] können alle Ergebnisse in ein CSV-File gespeichert werden.

Die Grafiken können einfach durch klicken und ziehen gezoomt werden. Ein Doppelclick in die Grafik erzeugt wieder den Ausgangszustand.

DeltaT sec
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Was macht eigentlich das Filter?
Die Kondensatorspannung entspricht ungefähr der Klemmenspannung des Filters. Sichtbar wird die Wirkung des Filters nur im Filterstrom (zweites Diagramm)!
Hier noch eine kleine Zusammenfassung zum Thema "messen": Vergleicht die statische, aber auch auch die dynamische Genauigkeit beim Anregeln!