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Drei-Level PWM, geht das ?
#1
Moinmoin !

Bisher habe ich hier ja nur gelesen, manchmal auch aufgehört, bin hier und da nachdenklich geworden misstrau und habe ob einiger Formulierungen bestens geschmunzelt brueller. Hm, kreativ seit ihr Stammhalter hier ja gewiss ;respekt und an Kritik wird auch nicht gespart. Und dieser Mix ist einfach nur gut ;up

Hier ist eine Idee von mir, die mal auf eine professionelle Schlachtbank gehört: Drei - Level PWM:

Warum PWM mit +Us / -Us machen ? Warum nicht +Us/0/-Us
Nach dem Abschalten eines Treibers, z.B. des Oberen sollte doch wegen der Induktivität im Ausgangsfilter die Spannung am Sternpunkt zwischen den Endstufentransistoren ganz freiwillig gen -Us rauschen. Und warum muß ich während einer positiven Audiohalbwelle die Endstufe negativ aussteuern ? Da sollte doch eigentlich eine +Us/0 Tastung reichen.
In der negativen Halbwelle taste ich dann -Us/0 und fertig ist's.

Fragt sich nur, wie man das Zero-Crosssing der Ausgangswellenform sauber hinkriegt, aber das ist erstmal was anderes.

Recherchiert habe ich u.A. das hier: http://www.buet.ac.bd/eee/icece2002/paper_085.pdf

Zusammenfassung:
- Das Paper analysiert klassisches PWM, gibt Beispiele für Inverterbetrieb mit 30 mal höheren Schalt- als Ausgangsfrequenzen.
- Ist gedacht für Wechselrichter, -> Fout=50 Hz das ist aber für die der Theorie der PWM-Endstufe her egal, wenn man Umschaltzeiten und deren Folgeproblem dabei erstmal vernachlässigt.
- Dann werden dieselben Situationem, mit rein ohmschen und R/L Lasten für 3 Level PWM nochmal betrachtet
-> Dann noch ein fieser Patch für R/L Lasten an 3 Level PWM, aber dessen Ergebnis scheint mir bestenfalls mangehaft zu sein.

=> Schlußfolgerung: Drei-Level PWM geht nicht bei komplexen R/L Lasten. Und das ist das Ausgangsfilter mit dem Lautsprecher ja wohl.

Das schaut ja garnicht gut aus überrascht

Ist Drei-Level PWM vielleicht trotzdem ein Weg zum Weiterdenken ? Klar, die Korrektur der Ausgangsfehler könnte aufwändig werden, aber das Shoot-Trough Problem erledigt sich hoffentlich. Dann wird vermutlich der Wirkungsgrad geringer, weil man mit den relaxteren Timings die Mosfets nicht bis zur Weißglut umladen muß (langsamere Trieber möglich). Aber, und da sehe ich den Hauptvorteil: Relaxtere Timings und deshalb bessere Baubarkeit für mich. Das Einstellen von nicht-Überschneidungen der Steuerzeiten im Nanosekundenbereich selle ich mir selbst nämlich nicht ganz so lustig vor.

Ich selbst übrigens habe ein bischen Erfahrung mit Schaltnetzteilen (v.A Reparatur derselben) und habe auch schon zwei einfache PWM Steller für Gleichstrommotore im 24V/50-100W Bereich gebaut. Also eher die "niedliche" Seite von Mosfets beackert. So viel zu meinem Niveau.
Das wirklich schnelle Schalten (100kHz aufwärts) von Mosfets erscheint mir zwar immer noch ein bischen wie Vodoo, aber ich arbeite daran.

MfG
Martin
 
#2
Moin...wilkommen hier im Forum....

problematisch ist die 3-Stufen PWM da das Ausgangsfilter ne ganze Weile (relativ) stromlos ist.
Bei Motorsteuerung ist es wurscht, was mit wieviel Klirrfaktor in die Motorwicklungen rein rauscht, da soll nur möglichst verlustfrei viel Leistung rein.

Beim Audioverstärker will man eher ne steife (Dämpfungsfaktor) Spannungsquelle, die die komplexe Last (Lautsprecher) möglichst hart ran nimmt, also unter Kontrolle hält.

Eher sinnvoll wäre eine mehrstufige PWM, mit verschiedenen Spannungsebenen, für reines Sinus lässt sich das noch Modulationstechnisch in den Griff bekommen...aber bei komplexen Signalen wie Musik sehe ich da paar Probleme.
"Ich hab Millionen von Ideen und alle enden mit Sicherheit tödlich."
 
#3
Zitat:Original geschrieben von MadMartin
Bisher habe ich hier ja nur gelesen, manchmal auch aufgehört, bin hier und da nachdenklich geworden misstrau und habe ob einiger Formulierungen bestens geschmunzelt brueller. Hm, kreativ seit ihr Stammhalter hier ja gewiss ;respekt und an Kritik wird auch nicht gespart. Und dieser Mix ist einfach nur gut ;up

Wow! überrascht

Das ist aber ein großes Lob für uns alle! Dankeschön! Aber noch mehr freue ich mich darüber, dass Du Dich vom Karteileichenstatus weg und zum aktiven User hin animiert hast. Das Forum lebt von der Vielfalt der Leute, Meinungen und Ansichten. Diese Vielfalt kann nur entstehen, wenn möglichst viele User mutig in die Tasten hauen.

Auch von mir ein "herzliches Willkommen" im Kreis der aktiven User Big Grin
 
#4
bd-modulation...
guck mal hier:
http://d-amp.org/include.php?path=forum/...entries=75


    Don't worry about getting older.  You're still gonna do dump stuff...only slower
 
#5
Danke, alfsch.
Die von Dir mit Schaltplan gezeigte BD-Modulation ist quasi die Ausführung meiner Gedanken. Schön, daß Du da einen Schaltplan reingestellt hattest, da brauche ich ja nichtmal über einen möglichen Modulator für die Schaltungsart nachzudenken Wink

Sieht ja ganz so aus, als ob so ein Design tatsächlich zuviel Klirrfaktor produziert.

Meine andere Überlegung war analog dem Quick-Hack aus dem o.a. Paper: Mit zwei antiparallelen FET/Dioden Reihenschaltungen den Ausgang der Endbrücke gegen Null zu schalten.
Das ist aber leider ganz doof, weil ich dann bei übermäßigem Shoot-Through dieselben "Grilleffekte" wie in der normalen Endstufe bekomme. Das Problem habe ich dann zwar nicht mehr beim Schalten zwischen +Us und -Us, dafür aber zwischen +Us und 0 und nochmal zwischen -Us und 0.
Da die Versorgungsspannungen natürlich möglichst hart sein sollen, ist es denen vollkommen egal, ob sie den FET tötenden Strom gegen Null oder -Us treiben Rolleyes Hilft also nix, mit dem Extra-Fet, der gegen null schaltet. Och menno, ich dachte das wäre mal ein kreativer Ansatz. Sad

Zitat:Basstler:Eher sinnvoll wäre eine mehrstufige PWM, mit verschiedenen Spannungsebenen, für reines Sinus lässt sich das noch Modulationstechnisch in den Griff bekommen
Hilf mir bitte auf die Sprünge, mehrere Spannungsebenen bedeutet 4 oder mehr Versorgungsspannungen ? Ok, für einen Sinusrichter könnte ich mir vorstellen, daß man bei bekannter Last die Timings so verschiebt, daß man dann im Endeffekt ein gutes Signal rausbekommt. Aber das ist dann wohl stark von der Ausgangsimpedanz abhängig.

Kennst Du Einssatzfelder für Multilevel PWM / Hast Du sowas schon gesehen ? Ich habe gerade ein paar Papers über MLPWM gefunden, u.a. http://powerelec.ece.utk.edu/pubs/apec99.pdf
Ist ja ganz lustig anzusachauen, aber so ein Inverter wird ein Komponentengrab. N mal Steuertreiber, N Fets und N mögliche Timingprobleme. Aua !
Und das alles für einen Inverter, der ausschließlich "hohe Schaltfrequenzen" vermeidet, opbwohl er bei 60 Hz Ausgang arbeiten soll ? Klingt mir wie Elfenbeinturm der Wissenschaft. Nix für mich, oder misstrau

MfG
Martin
 
#6
Vorwiegend die Antriebstechnik, mir ist der name einer kleinen deutschen Firma entfallen. Hatte mal einen Vortrag von denen gehört, die bauen magnetisch gelagerte Motoren für hohe Drehzahlen mit eigenen Umrichter. Der erzeugt ein PWM Sinus mit >1000Hz bis 20kW auf drei Phasen. Dort hat sich Multilevel als Vorteilhaft erwiesen, trotz Aufwand. Man kann am Filter sparen, die Motorwicklung lang und EMV wird besser.

Interessant sind auch die Matrix Umrichter, die gehen noch paar Schritte weiter. Sind aber noch in der Entwicklung.
"Ich hab Millionen von Ideen und alle enden mit Sicherheit tödlich."
 
#7
Da isses wieder, Levitec...
http://levitec.lt-i.com/cgi-bin/page.pl?idx=102
geht bis 4khz Drehfeldfrequenz und 64kHz Modulation. Nennt sich dann PWM PAM Kombination (PulsAmplitudenM...)

Wegen Matrixumrichter :
http://www.all-electronics.de/ai/resourc...7621e3.pdf

Sieht nach arbeit aus, 160 Seiten PDF
http://digbib.ubka.uni-karlsruhe.de/voll...ments/2819

In der Antriebstechnik scheut man den Aufwand nicht...da gehts halt teilweise um richtig Dampf ! So in MW Reqionen...wenn man dort durch andere (aufwändigere) Konzepte 5-10% Energie sparen kann, mach das ne Menge aus.
"Ich hab Millionen von Ideen und alle enden mit Sicherheit tödlich."