Zur Bewertung der maximalen Latenz, die vom Wechselstrom/Gleichstrom zum sicheren Abschalten ben?tigt wird, wurden Systemsimulationen unter Anwendung der folgenden Bedingungen durchgeführt:

• DC-Bus-Spannung bei maximaler Nennspannung (800 V)
• Wandler mit Nennstrom (16 A_RMS)
• Eingespeiste Kurzschlussschaltung, wenn der maximale Strom einer Phase entladen wird
• Keine lineare Induktivit?t von Aufw?rtsspulen mit Fluss-/Stromprofil von weichmagnetischen Materialien; die Induktivit?t gegenüber Strom wird für 11 kW-AC/DC optimiert, und die Induktivit?t sinkt nach Erreichen der S?ttigung auf 30 % des Sollwerts ab
• Der überstromschwellenwert der Strommessung in Punkt B ist auf 30 A (93,7 % des Messbereichs) eingestellt
• Auf Grundlage der verfügbaren Datenbl?tter der in 11 kW-Anwendungen verwendeten Leistungskomponenten wurde ein maximal zul?ssiger Strom von 60 A ausgew?hlt

Bei einem Kurzschluss im Stromnetz schaltet der Wandler noch, was zu unkontrollierten Str?men führt. Da der Fehler pl?tzlich auftritt, bleibt der MCU nicht genügend Zeit, um die Tastverh?ltnisse zu aktualisieren und zu korrigieren. PWM-Aktualisierungen erfolgen in der Regel mit einer festen Frequenz (in diesem Beispiel 70 kHz oder alle 14.2 μs). Durch die Anwendung von Aktualisierungsverfahren mit einer oder zwei Aktualisierungen kann die minimale Reaktionszeit der MCU 1/fs oder 1/2FS sein. Innerhalb dieser Zeit kann der Strom im Induktor den Kurzschlussstrom des Leistungsschalters überschreiten.

Abbildung 2-11 Zeigt die Spannung und die Str?me des AC/DC-Wandlers. Abbildung 2-11 zeigt, dass der Wandler im Zeitrahmen zwischen 0ms und 19ms im Nennzustand mit einer Netzspannung von 400 V_RMS und einem vom Gleichstrom in den Wechselstrom übertragenen Strom arbeitet. Bei 19 ms wird ein Kurzschlussereignis simuliert, indem die Phasenspannung auf 10 % des Sollwerts abgesenkt wird. Gleichzeitig zum Netzfehler beginnen die Str?me im Schaltknoten aufgrund der Spannungsdifferenz zwischen dem Netz und dem von der Schaltstufe angelegten Strom zu steigen, wie in dargestellt Abbildung 2-12.

Abbildung 2-11 Netzspannungen und -Str?me von AC/DC-Wandlern: Kurzschlussverhalten des AC/DC-Wandlers

Abbildung 2-12 Vergr??erter Teil bei t = 19,5 ms (Spanne 120 μs): Kurzschlussverhalten des AC/DC-Wandlers

Abbildung 2-13 Vergr??erter Teil der PWM bei t = 19,5 ms (Spanne 120 μs): PWM-Abschaltverhalten

Zu Beginn ist der Stromanstieg linear, weil der Kern nicht ges?ttigt ist und einem festen di/dt folgt, da die Induktivit?t nahezu konstant ist:

Wo

• L ist der AC/DC-Aufw?rtsstrom in Funktion des Stroms
• V_DC ist die DC-Busspannung zum Zeitpunkt des Fehlers

Wenn der S?ttigungsstrom des Kerns erreicht ist, f?llt die Induktivit?t erheblich ab, was zu einem pl?tzlichen Anstieg des Stroms führt. Wenn der tats?chliche Strom in Phase L3 30 A erreicht (überstromschwelle), muss die MCU den überstrom so schnell wie m?glich erkennen k?nnen, da die MCU h?here Str?me nicht erkennen kann, und schaltet ab, bevor der Strom einen Pegel von über 60 A erreicht. basierend auf den Simulationsergebnissen ben?tigt der Strom 4 μs, um den kritischen Wert zu erreichen. Schalten Sie nach Erreichen dieses Zeitpunkts die PWM-Signale aus, wie dargestellt in Abbildung 2-13.

Abschlie?end muss das System innerhalb von 4 μs abgeschaltet werden, um eine Besch?digung der Leistungsschalter zu vermeiden. Berücksichtigen Sie die Latenz der Strommessung zusammen mit denen der MCU und der Abschaltung der Treiberstufe. Basierend auf typischen Werten der Latenzzeit der MCU- und Treiberstufe muss der Stromsensor eine maximale Latenzzeit von 3.5 μs bieten.