Delta-Sigma Signalverarbeitung in der Regelungstechnik

In modernen Anwendungen werden überabtastende Analog-zu-Digital Umsetzer eingesetzt. Eine besondere Klasse sind die Delta-Sigma-Analog-zu-Digital Umsetzer (ADU). Sie werden bei sehr hohen Abtastfrequenzen betrieben, in der Regel bei dem 64- bis 1024-fachen der Signalfrequenz, dafür besitzen sie eine sehr geringe Quantisierung, bis zu einem Bit. Mit entsprechenden digitalen Filtern lassen sich mit dem Verfahren Wortbreiten von 12 bis 16 Bit erreichen. Allerdings begrenzt dabei das Filter die erzielbare Kleinsignalbandbreite. Mit der weiterentwickelten und vorgestellten ΔΣ Signalverarbeitung (ΔΣSV) kann auf die Filterung verzichtet werden. In dieser Arbeit werden unterschiedliche Verfahren zur ΔΣSV evaluiert. Das Ergebnis stellen sowohl Klassen für lineare, als auch eine Klasse für nichtlineare Operationen dar, die eine gute Abbildungsqualität besitzen und alle Funktionen aus der jeweiligen Klasse abbilden können. Basierend auf diesen Operationen wird die Strom- und Spannungsregelung einer dreiphasigen Last vorgestellt. Zur Umsetzung der hochfrequenten Bitströme in leistungshalbleitertaugliche Schaltfrequenzen wird ein hysteresebasierter Modulator, der echte Raumzeigermodulation mit beiden Nullvektoren beherrscht, eingesetzt. Für diesen wird ein Schaltfrequenzregler vorgestellt und unterschiedliche Stromregler erprobt. Abschließend wird eine drehgeberlose Geschwindigkeitsregelung in ΔΣSV vorgestellt.