Hallo zusammen,
nach Hunderten gelesenen Beiträgen kommt hier mein erster eigener :-)
Derzeit versuche ich mich an einer Simulation für einen 3 Level Inverter
mit IGBT`s in LTspice. Das Problem hierbei: Es müssen 12 IGBT Gates
unabhängig voneinander angesteuert werden um das switching Pattern
abbilden zu können. Dieses besteht aus 25 verschiedenen Kombinationen
aus ein- und ausgeschalteten IGBT`s. Zu allem Übel ist dies noch mit
einer PWM überlagert.
Als erstens habe ich daran gedacht eine PWL Quelle für jeden IGBT zu
verwenden und das switching Pattern fix einzustellen, jedoch gibt es
hier gleich mehrere Probleme:
-Die .pwl files werden sehr schnell sehr unübersichtlich, da für jeden
der 12 IGBT`s 25 Schaltzustände möglich sind (zusätzlich müssen diese
überlagert werden mit PWM) und dabei auch eine bestimmte
Flankensteilheit definiert sein soll.
-Die Parameter (Flankensteilheit, Spannung, Periodendauer PWM und
Periodendauer der 25 Schaltzustände) sollten in LTspice als "stepbare"
Werte zur Verfügung stehen um eine Monte Carlo Analyse durchführen zu
können.
Hier noch ein Bild von oben genanntem Inverter:
http://www.powerguru.org/wordpress/wp-content/uploads/2012/07/Three-phase-three-level-inverter-topology.jpg
Hat jemand von euch schon Erfahrung mit einer ähnlichen Simulation?
Ansonsten bin ich mir sicher,dass der/die eine oder andere eine gute
Idee hat wie ich diese Ansteuerung umsetzen kann.
Vielen Dank im Voraus für eure Bemühungen!
Michael
Michael M. schrieb:> Hallo zusammen,> nach Hunderten gelesenen Beiträgen kommt hier mein erster eigener :-)>> Derzeit versuche ich mich an einer Simulation für einen 3 Level Inverter> mit IGBT`s in LTspice. Das Problem hierbei: Es müssen 12 IGBT Gates> unabhängig voneinander angesteuert werden um das switching Pattern> abbilden zu können. Dieses besteht aus 25 verschiedenen Kombinationen> aus ein- und ausgeschalteten IGBT`s. Zu allem Übel ist dies noch mit> einer PWM überlagert.> Als erstens habe ich daran gedacht eine PWL Quelle für jeden IGBT zu> verwenden und das switching Pattern fix einzustellen, jedoch gibt es> hier gleich mehrere Probleme:>> -Die .pwl files werden sehr schnell sehr unübersichtlich, da für jeden> der 12 IGBT`s 25 Schaltzustände möglich sind (zusätzlich müssen diese> überlagert werden mit PWM) und dabei auch eine bestimmte> Flankensteilheit definiert sein soll.>> -Die Parameter (Flankensteilheit, Spannung, Periodendauer PWM und> Periodendauer der 25 Schaltzustände) sollten in LTspice als "stepbare"> Werte zur Verfügung stehen um eine Monte Carlo Analyse durchführen zu> können.>> Hier noch ein Bild von oben genanntem Inverter:> http://www.powerguru.org/wordpress/wp-content/uplo...>> Hat jemand von euch schon Erfahrung mit einer ähnlichen Simulation?> Ansonsten bin ich mir sicher,dass der/die eine oder andere eine gute> Idee hat wie ich diese Ansteuerung umsetzen kann.>> Vielen Dank im Voraus für eure Bemühungen!> Michael
3 level NPC in Ltspice klingt nach einem Alptraum. :-D
Mein Tipp: Geh den Weg über carrier based PWM mit ner if - else.
Zweiter Tipp:
Implementiere die Sinus PWM (Sinus - Dreieck Vergleich) erstmal für
einen gewöhnlichen 2 level Wechselrichter.
Die Erweiterung für die NPC Struktur können wir danach erweitern. Das
sollte dann weniger das Problem darstellen.
Gruß,
Jetzt kann ich verstehen warum alle neuen immer so überrascht von den
schnellen Antworten sind :-D
Erstmal vielen Dank für deine sehr hilfreiche Antwort!
Ja es ist inder Tat ein Alptraum, jedoch liegt das in der Natur von
NPC..
Die Alternative zu LTspice wäre PLECS gewesen. Dies würde zwar das
switching Pattern um erleichtern, jedoch den Rest der Schaltung viel
komplizierter machen.
Habe ich dich richtig verstanden? 3 Sinusquellen (Frequenz der 25
Schaltzyklen) mit jeweils 3 Komperatoren und dann die mit logischen
Verknüpfungen die 12 schnellen "PWM Treiber" für die Gates ansteuern?
Klingt allerdings sehr vielversprechend und ich werde es gleich
ausprobieren.
Nochmals vielen Dank!
Hi Michael,
Michael M. schrieb:> Habe ich dich richtig verstanden? 3 Sinusquellen (Frequenz der 25> Schaltzyklen) mit jeweils 3 Komperatoren und dann die mit logischen> Verknüpfungen die 12 schnellen "PWM Treiber" für die Gates ansteuern?> Klingt allerdings sehr vielversprechend und ich werde es gleich> ausprobieren.
nicht ganz. Ich hatte eher an eine gewöhnliche Sinus PWM gedacht, aber
mit zwei versetzten Carrier Signalen. So wie im verlinkten Bild.
http://patentimages.storage.googleapis.com/US20120099349A1/US20120099349A1-20120426-D00002.png
Der Rest wird über Logik erledigt.
Magst du vielleicht deinen Ansatz als LTspice Datei hochladen?
Gruß,
Hallo,
ich habe mir das Bild angesehen, jedoch ist mir immer noch nicht klar
wie du daraus die Ansteuersignale generieren würdest?
Für das Modell einfach den Code von oben in den Texteditor kopieren und
als .asc Datei abspeichern. Bestimmt gibt es noch schönere/kompaktere
Lösungen aber dies ist die erste funktionierende Schaltung.
Gruss
Michael
Michael M. schrieb:> ich habe mir das Bild angesehen, jedoch ist mir immer noch nicht klar> wie du daraus die Ansteuersignale generieren würdest?
Am Wochenende finde ich sicherlich Zeit, das näher zu erläutern. Jetzt,
wo ich deine Simulation sehe, glaube ich allerdings, dass wir in
dieselbe Richtung gucken ;)
Was mich stutzig macht:
Warum sind da knapp 2ms zwischen Pause zwischen positiver und negativer
Halbwelle?
Gruß,
Ok, schaut ja schon schön aus.
Du kannst auch in den Quellen Parameter verwenden,
also etwa
.param f=1k, phi=10
und in der Sinusquelle setzt du dann {f} {phi} bei der Frequenz ein.
Damit kann LTSpice dann auch rechnen...
Das Ganze muss ich "nur noch" um eine Raumzeigermodulation erweitern.
Wenn ich das Internet richtig verstanden habe, muss die ausgeschaltete
Zeit der PWM durch einen Nullzeiger ersetzt werden (und am besten noch
T/4 Phasenverschiebung).
Hat jemand eine Idee wie man das in LTspice realisieren kann? Stehe mit
meinem Latein am Ende..
Michael M. schrieb:> Das Ganze muss ich "nur noch" um eine Raumzeigermodulation> erweitern. Wenn ich das Internet richtig verstanden habe, muss die> ausgeschaltete Zeit der PWM durch einen Nullzeiger ersetzt werden (und> am besten noch T/4 Phasenverschiebung).> Hat jemand eine Idee wie man das in LTspice realisieren kann? Stehe mit> meinem Latein am Ende..
Muss es unbedingt Raumzeigermodulation sein? Man erhält exakt dasselbe
PWM Muster und das harmonische Spektrum bei einer carrier based
Implementation.
Gruß,
> Muss es unbedingt Raumzeigermodulation sein? Man erhält exakt dasselbe> PWM Muster und das harmonische Spektrum bei einer carrier based> Implementation.>> Gruß,
Hallo Al3ko,
ich benötige Raumzeigermodulation leider um die Frequenz am
Zwischenkreis auf die doppelte Schaltfrequenz zu erhöhen. Zudem ist das
eine Vorgabe der realen Anwendung.
Gruss
Michael M. schrieb:> ich benötige Raumzeigermodulation leider um die Frequenz am> Zwischenkreis auf die doppelte Schaltfrequenz zu erhöhen.
Ist das eine abgewandelte Form von Raumzeigermodulation, oder die
gewöhnliche Raumzeigermodulation, wie man sie aus Textbüchern kennt?
Falls letzteres, dann geht das auch über Sinus-Dreieck Vergleich mit
Common-Mode offset. Das ist aber ein anderes Thema :)
Zudem ist das
> eine Vorgabe der realen Anwendung.
Okay, dann führt wohl kein Weg an der RZM vorbei.
Aus reiner Neugier:
Wie gedenkst du in LTSpice die Clark Park Transformation durchzuführen,
und anhand deines Raumzeigers die jeweiligen großen und kleinen Sektoren
zu erkennen, um die jeweiligen On- und Off Zeiten der IGBTs zu
berechnen?
Sicher, dass du das in LTSpice durchführen möchtest, und nicht in PLECS?
Al3ko -. schrieb:> Michael M. schrieb:>> ich benötige Raumzeigermodulation leider um die Frequenz am>> Zwischenkreis auf die doppelte Schaltfrequenz zu erhöhen.> Ist das eine abgewandelte Form von Raumzeigermodulation, oder die> gewöhnliche Raumzeigermodulation, wie man sie aus Textbüchern kennt?> Falls letzteres, dann geht das auch über Sinus-Dreieck Vergleich mit> Common-Mode offset. Das ist aber ein anderes Thema :)
Dachte das ist die normale RMZ. Falls nicht bitte belehre mich eines
besseren :-)
> Zudem ist das>> eine Vorgabe der realen Anwendung.> Okay, dann führt wohl kein Weg an der RZM vorbei.
Leider nein. Entweder RMZ oder nichts
> Aus reiner Neugier:> Wie gedenkst du in LTSpice die Clark Park Transformation durchzuführen,> und anhand deines Raumzeigers die jeweiligen großen und kleinen Sektoren> zu erkennen, um die jeweiligen On- und Off Zeiten der IGBTs zu> berechnen?
Das war meine Frage ;-) Die Schaltzeiten lassen sich doch bestimmt auch
aus 3 Referenzsinen und etwas Logik generieren. Klar, damit muss ich
aber auch Kompromisse eingehen und kann nicht immer die IGBT`s mit den
wenigsten Verlusten schalten aber um das geht es in erster Linie auch
nicht.
Irgendwo habe ich aber leider einen Denkfehler, denn meine ZK-Frequenz
liegt immer noch bei der ursprünglichen PWM Taktrate. Auch im Internet
findet man keine Unterlagen welche die Ansteuerung für eine RMZ
erläutern. Kann mir hierbei jemand von euch helfen?
> Sicher, dass du das in LTSpice durchführen möchtest, und nicht in PLECS?
Ja ich muss LTspice verwenden, da ich an den Schaltverlusten der IGBT`s
interessiert bin. Diese lassen sich mit PLECS gar nicht oder wenn nur
sehr minimalistisch abbilden
Michael M. schrieb:> Dachte das ist die normale RMZ. Falls nicht bitte belehre mich eines> besseren :-)
Nö, Raumzeigermodulation ist per Definition:
3 Phasen in einen Zeiger umwandeln. Diesen Zeiger im Raumzeigerdiagramm
abbilden und innerhalb eines Sektors mithilfe der
Grundspannungsraumzeiger und Nullvektoren abbilden. Dafür gibt es
Berechnungsformeln,, die die jeweiligen On Zeiten ermitteln, die ein
IGBT dann eingeschaltet ist. Da gibt es keinen Sinus und keinen
Dreieckvergleich, keinen Komparator etc.
Was viele Leute nicht wissen (wollen), ist, dass Raumzeigermodulation
nichts anderes ist als ein simpler Sinus Dreieck Vergleich mit
überlagertem common mode offset. Die beiden Ansätze sind äquivalent und
es ist lediglich eine Frage der Implementierung.
Ich hatte diesbezüglich eine Diskussion mit nem Antriebstechniker beim
großen S, der das ebenfalls nicht wahrhaben wollte.
Also noch mal die Frage:
Muss die Implementierung mittels RZM geschehen, sprich On Zeiten
Berechnung mit Grundspannungsraumzeiger + Nullzeiger anhand gegebener
Formeln etc, oder kann es auch mit Sinus Dreieck + offset implementiert
werden?
Michael M. schrieb:> Ja ich muss LTspice verwenden, da ich an den Schaltverlusten der IGBT`s> interessiert bin. Diese lassen sich mit PLECS gar nicht oder wenn nur> sehr minimalistisch abbilden
Naja, mir scheint als hättest du im Moment ganz andere Probleme.
Al3ko -. schrieb:> Michael M. schrieb:>> Dachte das ist die normale RMZ. Falls nicht bitte belehre mich eines>> besseren :-)>> Nö, Raumzeigermodulation ist per Definition:> 3 Phasen in einen Zeiger umwandeln. Diesen Zeiger im Raumzeigerdiagramm> abbilden und innerhalb eines Sektors mithilfe der> Grundspannungsraumzeiger und Nullvektoren abbilden.
Wo liegt hier der Unterschied zu meiner Variante? PWM mit den
Raumzeigern und in der off-Phase einen AKS -> Nullvektor zu verwenden.
> Dafür gibt es> Berechnungsformeln,, die die jeweiligen On Zeiten ermitteln, die ein> IGBT dann eingeschaltet ist. Da gibt es keinen Sinus und keinen> Dreieckvergleich, keinen Komparator etc.
Da sich mit LTspice jedoch schwer rechnen lässt würde ich jedoch gerne
Komperatoren o.Ä. als Alternative verwenden.
> Was viele Leute nicht wissen (wollen), ist, dass Raumzeigermodulation> nichts anderes ist als ein simpler Sinus Dreieck Vergleich mit> überlagertem common mode offset. Die beiden Ansätze sind äquivalent und> es ist lediglich eine Frage der Implementierung.
Ich würde dies sehr gerne wissen wollen, da mir dies das Leben sehr
vereinfacht :-)
> Ich hatte diesbezüglich eine Diskussion mit nem Antriebstechniker beim> großen S, der das ebenfalls nicht wahrhaben wollte.>> Also noch mal die Frage:> Muss die Implementierung mittels RZM geschehen, sprich On Zeiten> Berechnung mit Grundspannungsraumzeiger + Nullzeiger anhand gegebener> Formeln etc, oder kann es auch mit Sinus Dreieck + offset implementiert> werden?
wie die Implementierung geschieht ist nebensächlich. Was zählt ist das
Ergebnis mit den selben Schaltverlusten und der doppelten Schaltfrequenz
auf dem Zwischenkreis
> Michael M. schrieb:>> Ja ich muss LTspice verwenden, da ich an den Schaltverlusten der IGBT`s>> interessiert bin. Diese lassen sich mit PLECS gar nicht oder wenn nur>> sehr minimalistisch abbilden>> Naja, mir scheint als hättest du im Moment ganz andere Probleme.
Dank deiner kompetenten Hilfe hoffentlich nicht mehr lange :-)
MaWin schrieb:> Michael M. schrieb:>> Gäste können keine Anhänge downloaden, jedoch den Text kopieren>> ?!?
Haben wir jetzt schon zum dritten mal geklärt. Anscheinend können Gäste
Anhänge downloaden. Ich bitte vielmals um Entschuldigung meiner
Fehlaussage und hoffe diese hat nicht zu viele Umstände beschert ;-)
Da es anscheinend jedoch ein sehr großes Problem darstellt den Text in
eine Datei zu kopieren hier der Anhang
