Abbildung 2-14 zeigt einen generischen Spannungsregler und ein gleichwertiges Modell des Antriebsstrangs.

Abbildung 2-14 Vereinfachter DC-Bus-Spannungsregelkreis mit Antriebsstrangmodell

Wie in Abbildung 2-14 zu sehen ist, wurde der vor (Gleichung 8) analytisch abgeleitete Begriff als St?rung in den Regelkreis eingeführt, um die Leistung der Spannungsregelung zu überprüfen. Durch Beobachten der Regelkreis-Topologie l?sst sich zeigen, dass der durch die DC-St?rung verursachte station?re Zustandsfehler dank eines integrierten Teils eines PI-Reglers Gleichung 8 vollst?ndig zurückgewiesen wird. Umgekehrt kann der AC-Anteil der St?rspannung nicht vollst?ndig unterdrücken werden, was zu einer Spannungswelligkeit führt.

Um den maximal zul?ssigen Verst?rkungsfehler eines auf AC-Seite verwendeten Stromsensors zu berechnen, wurden Simulationen unter Anwendung der folgenden Hypothese durchgeführt:

• DC-Bus-Spannung, die mit der minimalen Nennspannung arbeitet, um die Welligkeit der Spannung (650 V) zu maximieren
• Maximaler Leistungsaustausch zwischen AC- und DC-Seite, wodurch die Leistungsst?rung erh?ht wird (11 kW)
• Verst?rkungsfehler für die drei Phasen, die zum Erreichen des Worst-Case-Szenarios angewendet werden, wie folgt:
  ε₁ = –ε₂ = –ε_3;
• Bandbreite des Stromregelkreises in allen Simulationen konstant gehalten (3 kHz)
• Der AC-Filter ist so konzipiert, dass er bei Nennausgangsleistung bei Verwendung der prim?ren Strommessung die harmonische Gesamtverzerrung (THD) unter 3 % h?lt
• Die Netzfrequenz betr?gt 50 Hz

Abbildung 2-15 zeigt die Simulationsergebnisse eines AC/DC-Wandlers, der mit Sensoren mit unterschiedlichen Verst?rkungsfehlern arbeitet.

Abbildung 2-15 DC-Link-Spannungswelligkeit über die Zeit mit DC-Link-Bandbreite und Verst?rkungsfehler als Parameter

Folgende Ergebnisse sind in Abbildung 2-15 vorhanden:

1. Eine 100 Hz-Welligkeitsspannung am DC-Link. Dies wird durch die durch den Verst?rkungsfehler einer Strommessstufe eingespeiste Welligkeit verursacht.
2. Der Mittelwert der Spannung ist in allen F?llen immer noch gleich, wenn dank des integrativen Teils der PI-Steuerung ein stabiler Zustand erreicht wird, wie die Theorie best?tigt.
3. Die Welligkeit der DC-Link-Spannung ist mit der Bandbreite des DC-Link-Spannungsregelkreises korreliert. Wenn die Bandbreite des Spannungsregelkreises hoch genug ist, versucht der Regler, die Welligkeit der Spannung zu beseitigen, indem er die Stromschleifen sehr schnell zu Lasten des THD des Stromnetzes steuert.

In diesem Beispiel führt eine 400 Hz-Bandbreite des Spannungsregelkreises in Verbindung mit einem Verst?rkungsfehler von 3,7 % des Stromsensors zu einem THD von 3,3 % im Vergleich zu einem THD von 3 % mit einem idealen Stromsensor ohne Verst?rkungsfehler. Alternativ führt eine geringe Bandbreite des Spannungsregelkreises zu einem niedrigen THD auf der Netzseite, aber die Rippelspannung an der Gleichstromverbindung kann auf ein nicht akzeptables Niveau ansteigen. Eine Spannungswelligkeit in der DC-Verbindung kann zu einer Stromwelligkeit der Batterie führen, die nicht toleriert werden kann. Darüber hinaus führt eine niedrige Bandbreite des Regelkreises zu einem schlechten Lastschrittverhalten.

Zusammenfassend l?sst sich sagen, dass ein Stromsensor im Schaltknotenpunkt mit einem Verst?rkungsfehler von 3,7 % zu einer Erh?hung des Netzstrom-THD von mehr als 10 % führen kann. Um diesen Anstieg zu kompensieren, muss der Eingangsfilter um mehr als 4 % in Volumen wachsen, um das Designziel von < 3 % THD auf der Netzseite des Wandlers zu erreichen.