In diesem Abschnitt wird die Leistung der Regelstromschleifen analysiert, um die Mindestbandbreite der Strommessstufe zu bestimmen, bei der vom Stromnetz verursachte Transienten eingespeist werden. Das Ziel der Studie besteht darin, die Mindestbandbreite zu ermitteln, mit der der Wandler an das Stromnetz angeschlossen werden kann, wenn keine größeren Störungen im PCC vorliegen, ohne dass der Überstromschutz aktiv ist. Es wurden mehrere Belastungsszenarien analysiert, die zu Überströmen führen können: AC-Spannungseinbruch, Sprungleistungsverhalten und AC-Überspannung. Zwischen den genannten Fehlern werden nur der Spannungseinbruch und das Sprungleistungsverhalten erklärt.

Abbildung 2-8 zeigt Schaltknotenströme (Punkt B) in Bezug auf Netzspannungen an, wenn ein mit Sensoren arbeitender Wandler eine Bandbreite von 6 kHz hat. Im oberen Diagramm wird die Ausgangsleistung des AC/DC-Wandlers bei 3 ms von Null auf 11 kW gesteigert, was zu einem Überstrom in L1 führt (I_L1_B). Im unteren Diagramm verringert sich die AC-Eingangsspannung bei 26 ms um 20 %, was zu einem erheblichen Überstrom in L2 (I_L2_B) führt, der zu einem unerwünschten Abschalten des Wandlers führen kann.

Abbildung 2-8 Netzspannungen und -Ströme von AC/DC-Wandlern: Sprungleistung und Spannungseinbruchverhalten

Mehrere Simulationen wurden durchgeführt, indem nur die Bandbreite des Stromsensors geändert wurde (6 kHz, 30 kHz, 60 kHz) und dann der Spitzenüberstrom im Schaltknoten verglichen wurde, wenn eine Sprungleistung von der Batterie angefordert wird. Abbildung 2-9 zeigt den Schaltplan für die Simulation an. Mit einem 6 kHz-Stromsensor erzielt der Strom in L1 ein Überschwingen von 30 % (33 A-Spitze) relativ zum primären Einschwingverhalten, das mit einem 30 kHz-Stromsensor erreicht wird (10-mal höher als die Bandbreite des Stromregelkreises). Eine zusätzliche Erhöhung der Strommessbandbreite (von 30 kHz auf 60 kHz) bringt keinen zusätzlichen Vorteil, da sich beide Kurven überschneiden.

Abbildung 2-9 zeigt den vergrößerten Teil bei t = 3 ms (Spanne 200 μs) des Sprungleistungsverhaltens (11 kW) des AC/DC-Wandlers mit der Stromsensorbandbreite als Parameter.

Abbildung 2-9 Gezoomter Teil bei t = 3 ms (span 200 μs)

Es wurden mehrere Simulationen durchgeführt, bei denen lediglich die Bandbreite des Stromsensors geändert wurde. Es wurden Vergleiche des Spitzenstroms im Schaltknotenpunkt durchgeführt, wenn der Wandler bei Volllast arbeitet und unvorhersehbare Spannungseinbrüche im Stromnetz auftritt. Abbildung 2-10 zeigt das Einschwingverhalten bei Eingangsspannungstransienten mit Stromsensoren mit 6 kHz, 30 kHz und 60 kHz. Mit einem 6 kHz-Stromsensor wird der Strom im Jahr L2 relativ zum Einschwingverhalten eines 30 kHz-Stromsensors (10-mal höher als die Bandbreite des Stromregelkreises) um mehr als 2 A (bis zu einem ungefähren Spitzenwert von 33 A) überschwingen. Eine zusätzliche Erhöhung der Strommessbandbreite (von 30 kHz auf 60 kHz) bringt keinen zusätzlichen Vorteil (beide Kurven überschneiden sich).

Abbildung 2-10 zeigt den vergrößerten Teil bei t = 26 ms (Bereich 200μs) des Einschwingverhaltens des AC/DC-Wandlers bei Spannungseinschwingung mit der Stromsensorbandbreite als Parameter.

Abbildung 2-10 Gezoomter Teil bei t = 26 ms (Spanne 200 μs)

Um die verfügbare Bandbreite des Stromregelkreises optimal zu nutzen, muss die Messbandbreite mindestens 10-mal höher als die Bandbreite des Regelkreises sein. Durch die Anwendung dieser Richtlinie wird die Auflösung der Strommessung maximiert, da der Messbereich für die Überstromerkennung nicht geopfert werden muss.