Charakterisierung der Gleichtaktstörquellen eines Pulswechselrichters zur Bewertung von Entstörfiltern im Traktionsnetz elektrischer Kfz-Antriebe

Abstract

Dieser Beitrag zeigt eine Methode zur Bestimmung der Eingangsimpedanzen eines Pulswechselrichters über die Messung der Streuparameter des passiven Prüflings. Eine Analyse der Kurvenverläufe und der dominanten Einflussfaktoren erlaubt eine einfache und schnelle Netzwerkmodellierung von Hochvolt-Pulswechselrichter. Bei einer Nachfolgegeneration von Hochvolt-Pulswechselrichter kann dieses Netzwerkmodell ohne weitere Validierungsmessung direkt an die neuen Gegebenheiten angepasst werden. Zeitbereichmessungen der Störspannung bei unterschiedlichen Kabelbaumeingangsimpedanzen ermöglichen einen Rückschluss auf die Quellimpedanz der Gleichtaktstörquellen innerhalb des Prüflings. Diese ergeben eine hohe Übereinstimmung zwischen der Eingangsimpedanz des passiven Prüflings mit der Quellimpedanz in einem typischen Betriebspunkt. Da die passiven Bauelemente die Quellimpedanz dominieren, haben die schaltenden Leistungshalbleiter einen geringen Einfluss auf den Verlauf der Quellimpedanz und bestimmen lediglich die Amplitude der idealen Störspannungsquelle des Thevenin-Äquivalents. Die Messung des Vorwarts-Transmissionsfaktor einer Filtermaßnahme im Ω-System ist nicht ausreichend, um die Einfugedampfung von Entstörmaßnahmen in Hochvoltsystemen abschatzen zu können. Die Messungen von Quellimpedanz sowie Eingangsimpedanz des Hochvoltkabelbaums zeigen, dass diese signifikant von 50 Ω abweichen. Das fuhrt zu einer erheblichen Veränderung der Einfugedampfung eines Entstörfilters im Hochvoltbordnetz verglichen mit der im 50 Ω-System. Da die Last- und Quellimpedanzen die Ursache dieser Abweichung sind, lasst sich die Einfugedampfung in Abhängigkeit der Impedanzverhältnisse berechnen. Die vorgestellte Methode erlaubt es, aus der Kenntnis der Netzimpedanzen sowie der Streuparameter eines Filters die Einfügedämpfung für beliebige Systeme zu bestimmen und damit elektromagnetische Verträglichkeitsmaßnahmen für Hochvoltsysteme zu optimieren, bevor es zu Abnahmemessungen gekommen ist. Der aufwendige und wenig effiziente Ansatz des Trial-and-Error, welcher mangels Alternativen durchaus verbreitet ist, lässt sich damit vermeiden.