Was ist Sinus-PWM?

PWM-Verfahren, mit dem ein Wechselrichter einen nahezu sinusförmigen Wechselstrom erzeugt. Eine Sinuskurve mit der gewünschten Ausgangsfrequenz (Modulationssignal) wird mit einem Dreiecksignal deutlich höherer Frequenz (Trägersignal) verglichen; solange das Modulationssignal größer ist, ist der obere Schalter eingeschaltet, sonst der untere. Das Amplitudenverhältnis von Modulations- und Trägersignal heißt Modulationsgrad; bis zu einem Modulationsgrad von 1 ist die Grundschwingung der Ausgangsspannung proportional zum Modulationsgrad. Bei Übermodulation über 1 nehmen die Oberschwingungen niedriger Ordnung zu.

Japanische Bezeichnung: 正弦波PWM

„Sinus-PWM“ kommt in 4 Übungsfragen aus 1 Themen vor, z. B. Schaltungen der Leistungselektronik.

Fachgebiet: Schaltungen der Leistungselektronik

Jetzt üben: Fragen zu Sinus-PWM

Wie wird bei der Sinus-PWM eines Wechselrichters festgelegt, wann die Schalter ein- und ausgeschaltet werden?

  1. ADie Schalter werden nur einmal pro Halbperiode der gewünschten Ausgangsfrequenz umgeschaltet
  2. BOhne Trägersignal wird das Ein- und Ausschalten per Zufallszahl bestimmt, sodass der Mittelwert vieler Pulse einer Sinuskurve nahekommt
  3. CDie gewünschte Sinuskurve (Modulationssignal) wird mit einem Dreiecksignal (Trägersignal) verglichen; solange das Modulationssignal größer ist, ist der obere Schalter eingeschaltet
Antwort und Erläuterung anzeigen

Antwort: C. Die gewünschte Sinuskurve (Modulationssignal) wird mit einem Dreiecksignal (Trägersignal) verglichen; solange das Modulationssignal größer ist, ist der obere Schalter eingeschaltet

Bei der Sinus-PWM wird ein sinusförmiges Modulationssignal mit der gewünschten Ausgangsfrequenz mit einem dreieckförmigen Trägersignal deutlich höherer Frequenz verglichen. Ist das Modulationssignal größer als der Träger, wird der obere Schalter eingeschaltet, ist es kleiner, der untere; so entsteht eine Spannung, deren Pulsbreite sich entlang der Sinuskurve ändert. Wird diese Spannung etwa durch die Induktivität der Motorwicklungen geglättet, bleibt eine zum Modulationssignal proportionale sinusförmige Komponente übrig. Ein Verfahren, das nur einmal pro Halbperiode umschaltet, heißt Rechteck-Wechselrichter (Blocktaktung) und enthält viele Oberschwingungen niedriger Ordnung.

Ein Brückenzweig eines Wechselrichters mit 600 V Gleichspannung wird mit Sinus-PWM betrieben, der Modulationsgrad beträgt 0,8. Wie groß ist die Amplitude (der Scheitelwert) der Grundschwingung der Zweigausgangsspannung, bezogen auf den Mittelpunkt der Gleichspannungsquelle?

  1. A240 V
  2. B300 V
  3. C480 V
Antwort und Erläuterung anzeigen

Antwort: A. 240 V

Der Modulationsgrad m ist die Amplitude des Modulationssignals geteilt durch die Amplitude des Trägers. Im linearen Bereich mit m ≤ 1 beträgt die Grundschwingungsamplitude der Zweigausgangsspannung m × E/2, hier 0,8 × 600/2 = 240 V. Bei m = 1 erreicht sie das Maximum von 300 V (E/2); eine größere Spannung lässt sich mit reiner Sinus-PWM nicht ausgeben. Über den Modulationsgrad lässt sich die Höhe der Ausgangswechselspannung einstellen, ohne die Gleichspannung zu ändern.

„Sinus-PWM“ in den Erläuterungen

Fragen mit „Sinus-PWM“ (4)

  1. Wie wird bei der Sinus-PWM eines Wechselrichters festgelegt, wann die Schalter ein- und ausgeschaltet werden?
  2. Ein Brückenzweig eines Wechselrichters mit 600 V Gleichspannung wird mit Sinus-PWM betrieben, der Modulationsgrad beträgt 0,8. Wie groß ist die Amplitude (der Scheitelwert) der Grundschwingung der Zweigausgangsspannung, bezogen auf den Mittelpunkt der Gleichspannungsquelle?
  3. Ein dreiphasiger Wechselrichter mit 400 V Gleichspannung wird mit Sinus-PWM und einem Modulationsgrad von 1 betrieben. Welcher Wert liegt dem Effektivwert der Grundschwingung der Leiterspannung am Ausgang am nächsten?
  4. Was geschieht, wenn bei einem Wechselrichter mit Sinus-PWM der Modulationsgrad größer als 1 gewählt wird (Übermodulation)?

Vergleiche mit diesem Begriff

Verwandte Begriffe

Wechselrichter Asynchronmotor (Induktionsmotor) Gegen-EMK (induzierte Gegenspannung) Glättungskondensator Gleichrichterschaltung (Gleichrichter) Hoch-Tiefsetzsteller (Buck-Boost-Konverter) Hochsetzsteller (Boost-Konverter) Leistungsfaktor Leistungsfaktorkorrektur (PFC-Schaltung) Nichtlückender Betrieb

Zur Glossarübersicht