Leistungselektronik für Bachelors - Grundlagen und praktische Anwendungen
von: Uwe Probst
Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag, 2008
ISBN: 9783446416246
Sprache: Deutsch
297 Seiten, Download: 8216 KB
Format: PDF, auch als Online-Lesen
geeignet für:
Typ: A (einfacher Zugriff)
| Vorwort | 6 | ||
| Inhaltsverzeichnis | 8 | ||
| 1 Einführung in die Leistungselektronik | 12 | ||
| 1.1 Grundlagen | 12 | ||
| 1.2 Eigenschaften des Schaltbetriebs | 15 | ||
| 1.2.1 Gleich- , Wechsel- , Mischgrößen | 15 | ||
| 1.2.2 Arithmetischer Mittelwert | 16 | ||
| 1.2.3 Effektivwert | 18 | ||
| 1.2.4 Gesamteffektivwert, Klirrfaktor, Formfaktor und Welligkeit | 23 | ||
| 1.2.5 Überschlägige Berechnung bei einfachen Kurvenverläufen | 24 | ||
| 1.3 Leistungsbilanz bei Stromrichtern | 29 | ||
| 1.3.1 Leistungsfaktor bei sinusförmigen Größen | 29 | ||
| 1.3.2 Fourier-Analyse | 31 | ||
| 1.3.3 Blindleistung bei Stromrichtern | 32 | ||
| 1.4 Betriebsquadranten | 39 | ||
| 1.5 Lösungen | 40 | ||
| 2 Leistungshalbleiter | 46 | ||
| 2.1 Vergleich von idealen und realen Schaltern | 46 | ||
| 2.2 Diode | 51 | ||
| 2.3 Thyristor | 55 | ||
| 2.3.1 Eigenschaften, Schaltverhalten und Kennlinien | 55 | ||
| 2.3.2 Spannungsbelastbarkeit und Überspannungsschutz | 57 | ||
| 2.4 Transistoren | 62 | ||
| 2.4.1 MOSFET (Unipolar-Transistor) | 62 | ||
| 2.4.2 Bipolar-Transistor | 66 | ||
| 2.4.3 IGBT | 68 | ||
| 2.4.4 Gemeinsamkeiten von Transistoren | 69 | ||
| 2.5 Abschaltbare Thyristoren | 71 | ||
| 2.5.1 Gate-Turn-Off-Thyristor (GTO) | 71 | ||
| 2.5.2 Integrated-Gate-Commutated-Thyristor (IGCT) | 72 | ||
| 2.6 Erwärmung und Kühlung von Leistungshalbleitern | 73 | ||
| 2.6.1 Durchlassverluste bei Thyristoren und Dioden | 74 | ||
| 2.6.2 Verluste bei Transistoren | 76 | ||
| 2.6.2.1 Durchlassverluste | 76 | ||
| 2.6.2.2 Schaltverluste | 78 | ||
| 2.6.3 Wärmetransport und Auslegung der Kühlung | 80 | ||
| 2.7 Lösungen | 86 | ||
| 3 Stromrichterschaltungen mit Diodenund Thyristoren | 92 | ||
| 3.1 Einpuls-Gleichrichter M1 | 92 | ||
| 3.1.1 Aufbau der Schaltung | 93 | ||
| 3.1.2 Funktionsweise der ungesteuerten M1U-Schaltung | 94 | ||
| 3.1.3 Funktionsweise der gesteuerten M1C-Schaltung | 95 | ||
| 3.2 Zweiphasige Mittelpunktschaltung M2 | 99 | ||
| 3.2.1 Aufbau und Funktionsweise | 99 | ||
| 3.2.2 Stromglättung | 104 | ||
| 3.2.3 Steuergesetz im nicht lückenden Betrieb | 108 | ||
| 3.3 Dreiphasige Mittelpunktschaltung M3 | 110 | ||
| 3.3.1 M3-Schaltung bei ohmscher Last | 110 | ||
| 3.3.1.1 Steuergesetz im nicht lückenden Betrieb | 116 | ||
| 3.3.1.2 Steuergesetz im Lückbetrieb | 117 | ||
| 3.3.2 M3-Schaltung bei idealer Glättung | 118 | ||
| 3.3.3 Glättungsdrossel | 122 | ||
| 3.3.4 Wechselrichterbetrieb | 125 | ||
| 3.3.5 Auswirkung und Berechnung der Kommutierung | 127 | ||
| 3.3.5.1 Kommutierung bei netzgeführten Stromrichtern | 127 | ||
| 3.3.5.2 Auswirkung der Überlappung | 132 | ||
| 3.3.5.3 Wechselrichtergrenze | 135 | ||
| 3.3.5.4 Gleichspannungsersatzschaltbild für Mittelwerte | 136 | ||
| 3.3.6 Mittelpunktschaltungen mit verbundenen Anoden | 138 | ||
| 3.3.7 Netzströme und Transformatorbauleistung | 140 | ||
| 3.4 Brückenschaltungen netzgeführter Stromrichter | 143 | ||
| 3.4.1 Vollgesteuerte Drehstrombrückenschaltung B6C | 143 | ||
| 3.4.2 Brückenschaltung B2C | 148 | ||
| 3.5 Umkehrstromrichter | 152 | ||
| 3.6 Lösungen | 155 | ||
| 4 Gleichstromsteller | 164 | ||
| 4.1 Einführung | 164 | ||
| 4.2 Tiefsetzsteller | 167 | ||
| 4.2.1 Grundschaltung | 167 | ||
| 4.2.2 Realer Tiefsetzsteller | 170 | ||
| 4.2.3 Dimensionierung des LC-Filters | 171 | ||
| 4.2.4 Stromwelligkeit | 172 | ||
| 4.2.5 Betrieb mit lückendem Strom | 177 | ||
| 4.3 Hochsetzsteller | 182 | ||
| 4.3.1 Grundlegende Arbeitsweise | 182 | ||
| 4.3.2 Betrieb mit lückendem Strom | 186 | ||
| 4.4 Mehrquadrantensteller | 188 | ||
| 4.4.1 Zweiquadrantensteller mit Stromumkehr | 188 | ||
| 4.4.2 Zweiquadrantensteller mit Spannungsumkehr | 190 | ||
| 4.5 Vollbrücke | 197 | ||
| 4.5.1 Allgemeine Einführung | 197 | ||
| 4.5.2 Pulsweitenmodulation | 201 | ||
| 4.5.2.1 Pulsweitenmodulation mit zwei Spannungsniveaus (PWM2) | 202 | ||
| 4.5.2.2 PWM mit drei Spannungsniveaus (PWM3) | 205 | ||
| 4.6 Ansteuerschaltungen für MOS-Transistoren | 216 | ||
| 4.6.1 Grundlagen | 216 | ||
| 4.6.2 CMOS-Gatter | 219 | ||
| 4.6.3 Gegentaktstufe | 219 | ||
| 4.6.4 Beschleunigtes Abschalten | 220 | ||
| 4.6.5 Treiber-ICs | 221 | ||
| 4.6.6 Potenzialfreie Ansteuerung mit Impulsübertrager | 223 | ||
| 4.7 Lösungen | 227 | ||
| 5 Umrichter mit Gleichspannungs-Zwischenkreis | 240 | ||
| 5.1 Einführung | 240 | ||
| 5.2 Einphasige spannungseinprägende Wechselrichter | 243 | ||
| 5.2.1 Halbbrücke mit Grundfrequenztaktung | 243 | ||
| 5.2.2 Vierquadrantensteller mit Grundfrequenztaktung | 247 | ||
| 5.2.3 Steuerverfahren zur Verstellung von Frequenz und Amplitude | 250 | ||
| 5.2.3.1 Pulsamplitudenmodulation | 250 | ||
| 5.2.3.2 Vierquadrantensteller mit Unterschwingungsverfahren | 251 | ||
| 5.3 Dreiphasiger spannungseinprägender Wechselrichter | 264 | ||
| 5.3.1 Grundlegender Aufbau und Steuerverfahren | 264 | ||
| 5.3.1.1 Grundfrequenztaktung | 265 | ||
| 5.3.1.2 Unterschwingungsverfahren | 273 | ||
| 5.3.2 Ergänzende Komponenten | 282 | ||
| 5.4 Lösungen | 284 | ||
| A Literaturverweise | 288 | ||
| B Sachwortverzeichnis | 290 | ||
| C Formelzeichen | 296 | ||
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