Leistungselektronische Schaltungen: Funktion, Auslegung und Anwendung
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Berlin [u.a.]
Springer Vieweg
2012
|
| Ausgabe: | 3., überarb. und erw. Aufl. |
| Schriftenreihe: | Springer Lehrbuch
|
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XXVII, 1747 S. graph. Darst. 240 mm x 168 mm |
| ISBN: | 9783642301032 3642301037 |
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INHALTSVERZEICHNIS
1 STROMRICHTERSCHALTUNGEN (UEBERSICHT) 1
1.1 GRUNDFUNKTIONEN VON STROMRICHTERN 1
1.2 EINTEILUNG DER STROMRICHTER NACH DER ART DER KOMMUTIERUNG . . 2
2 NETZGEFUEHRTE STROMRICHTER 9
2.1 ZWEIPULS-MITTELPUNKTSCHALTUNG (M2-SCHALTUNG) 9
2.1.1 OHMSCHE LAST 10
2.1.2 IDEALE GLAETTUNG 13
2.1.3 ALLGEMEINE OHMSCH-INDUKTIVE LAST 16
2.1.4 GEGENSPANNUNG IM LASTKREIS 23
2.1.5 NETZGEFUEHRTE KOMMUTIERUNG 28
2.1.6 WECHSELRICHTERBETRIEB 34
2.1.7 WECHSELRICHTERKIPPEN 37
2.2 OBERSCHWINGUNGEN UND NETZRUECKWIRKUNGEN 40
2.2.1 OBERSCHWINGUNGEN AUF DER LASTSEITE 41
2.2.1.1 OHMSCHE LAST 41
2.2.1.2 IDEALE GLAETTUNG 42
2.2.2 OBERSCHWINGUNGEN AUF DER NETZSEITE 46
2.2.2.1 OHMSCHE LAST 46
2.2.2.2 IDEALE GLAETTUNG 48
2.2.3 NETZRUECKWIRKUNGEN 51
2.3 BLINDLEISTUNG UND LEISTUNGSFAKTOR 54
2.3.1 OHMSCHE LAST 54
2.3.2 OHMSCH-INDUKTIVE LAST 56
2.4 TRANSFORMATOR-AUSLEGUNG 60
2.4.1 GLEICHSTROM-VORMAGNETISIERUNG 60
2.4.1.1 M2-SCHALTUNG 61
2.4.1.2 M3-SCHALTUNG 62
2.4.2 TRANSFORMATOR-BAULEISTUNG 67
2.5 DREIPULS-MITTELPUNKTSCHALTUNG (M3) 72
2.5.1 M3-SCHALTUNG MIT NETZTRAFO IN DY-SCHALTUNG 72
2.5.2 M3-SCHALTUNG MIT NETZTRAFO IN YZ-SCHALTUNG 79
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XII INHALTSVERZEICHNIS
2.6 BRUECKENSCHALTUNGEN 81
2.6.1 ZWEIPULS-BRUECKENSCHALTUNG (B2-SCHALTUNG) 82
2.6.2 SECHSPULS-BRUECKENSCHALTUNG (B6-SCHALTUNG) 85
2.6.3 GEGENUEBERSTELLUNG VON MITTELPUNKT- UND BRUECKENSCHALTUNGEN . 90
2.7 HOEHERPULSIGE SCHALTUNGEN 91
2.7.1 SECHSPULS-MITTELPUNKTSCHALTUNG (M6-SCHALTUNG) 91
2.7.2 ZWOELFPULS-BRUECKENSCHALTUNG 92
2.7.3 ZWOELFPULS-SAUGDROSSELSCHALTUNG 94
2.7.4 HOECHSTLEISTUNGS-STELLGLIEDER, BEURTEILUNGS-KRITERIEN 97
2.8 UMKEHRSTROMRICHTER 101
2.8.1 KREISSTROMFREIE GEGENPARALLELSCHALTUNG 104
2.8.2 KREISSTROMBEHAFTETE KREUZSCHALTUNG 107
2.8.3 H-SCHALTUNG 110
2.9 BLINDLEISTUNGSSPARENDE SCHALTUNGEN 116
2.9.1 SCHALTUNGEN MIT FREILAUFDIODE 118
2.9.2 HALBGESTEUERTE SECHSPULS-BRUECKENSCHALTUNG (B6H-SCHALTUNG) . 123
2.9.3 ZU- UND GEGENSCHALTUNG VON TEILSTROMRICHTERN 129
2.9.4 B6-SCHALTUNG MIT HILFSTHYRISTOREN 134
2.9.5 HALBGESTEUERTE ZWEIPULS-BRUECKENSCHALTUNGEN (B2H-SCHALTUNG) 138
2.9.6 FOLGESTEUERUNG VON TEILSTROMRICHTERN 141
2.9.7 LOESCHBARE UNSYMMETRISCHE BRUECKENSCHALTUNGEN 147
2.9.7.1 SEKTORSTEUERUNG 147
2.9.7.2 LOESCHBARE UNSYMMETRISCHE BRUECKENSCHALTUNG (LUB) 149
3 DIREKTUMRICHTER 152
3.1 TRAPEZUMRICHTER 153
3.1.1 EINPHASIGER TRAPEZUMRICHTER 153
3.1.2 MEHRPHASIGER TRAPEZUMRICHTER 154
3.1.3 FREQUENZELASTISCHER TRAPEZUMRICHTER 156
3.2 STEUERUMRICHTER 157
3.3 SCHALTUNGSVARIANTEN DES DIREKTUMRICHTERS 160
3.3.1 WAHL DER UMKEHRSTROMRICHTER 160
3.3.2 SCHALTUNG DER LAST 160
3.3.3 SCHALTUNGSVARIANTEN DES UMRICHTERS 163
3.4 FREQUENZBESCHRAENKUNG BEIM DIREKTUMRICHTER 169
3.5 AUSLEGUNGSKRITERIEN 182
3.6 REGELUNG DER DIREKTUMRICHTER-GESPEISTEN SYNCHRONMASCHINE . . 183
3.6.1 STATIONAERES FLUSSMODELL 186
3.6.2 DYNAMISCHES FLUSSMODELL 189
3.6.3 STROMREGELKREISE YY 192
3.6.4 TRAPEZBETRIEB 192
3.6.5 SYNCHRONMASCHINE 193
3.7 AUSFUEHRUNGSBEISPIELE 193
3.8 MATRIXKONVERTER 195
INHALTSVERZEICHNIS XIII
PROF. DR. J. W. KOLAR, DR. F. SCHAFMEISTER, ETH ZUERICH
3.8.1 EINLEITUNG 195
3.8.2 KONZEPTE DREIPHASIGER AC/AC-KONVERTERSCHALTUNGEN 196
3.8.2.1 AC/AC-KONVERTER MIT ZWISCHENSPEICHER 196
3.8.2.2 AC/AC-MATRIXKONVERTER 201
3.8.2.3 KLASSIFIZIERUNG 203
3.8.3 AC/AC-KONVERTER MIT SPANNUNGSZWISCHENKREIS 206
3.8.3.1 GRUNDFUNKTION 206
3.8.3.2 SPANNUNGSKONVERSION UND RAUMZEIGERMODULATION 208
3.8.3.3 STROMKONVERSION 212
3.8.3.4 FUNKTIONS-ERSATZSCHALTBILD 215
3.8.4 AC/AC-KONVERTER MIT STROMZWISCHENKREIS 216
3.8.4.1 GRUNDFUNKTION 217
3.8.4.2 STROMKONVERSION UND RAUMZEIGERMODULATION 219
3.8.4.3 SPANNUNGSKONVERSION 221
3.8.4.4 PUNKTIONS-ERSATZSCHALTBILD 226
3.8.5 AC/AC-UMRICHTER MIT SPANNUNGSZWISCHENKREIS OHNE ENERGIE
SPEICHER 226
3.8.5.1 GRUNDFUNKTION 226
3.8.5.2 SPANNUNGSUEBERSETZUNGSVERHAELTNIS 228
3.8.6 INDIREKTER MATRIXKONVERTER 231
3.8.6.1 ABLEITUNG DER SCHALTUNGSSTRUKTUR 231
3.8.6.2 SPANNUNGS- UND STROMKONVERSION 234
3.8.6.3 RAUMZEIGERMODULATION 238
3.8.6.4 FUNKTIONS-ERSATZSCHALTBILD 251
3.8.7 VEREINFACHTE SCHALTUNGSTOPOLOGIEN INDIREKTER MATRIXKONVERTER . 256
3.8.7.1 SPARSE MATRIX CONVERTER 256
3.8.7.2 ULTRA-SPARSE MATRIX CONVERTER 257
3.8.7.3 VERY-SPARSE MATRIX CONVERTER 259
3.8.8 DIREKTER MATRIXKONVERTER 260
3.8.8.1 GRUNDFUNKTION 261
3.8.8.2 SCHALTZUSTAENDE 262
3.8.8.3 ROTIERENDE STROM- UND SPANNUNGSRAUMZEIGER 264
3.8.8.4 FESTSTEHENDE STROM- UND SPANNUNGSRAUMZEIGER 266
3.8.8.5 RELATION DER SCHALTZUSTAENDE VON CMC UND IMC 270
3.8.8.6 RAUMZEIGERMODULATION DES CMC 272
3.8.8.7 MEHRSCHRITTKOMMUTIERUNG DES CMC 275
3.8.9 ERWEITERUNGEN DER MATRIXKONVERTER-GRUNDSTRUKTUREN 279
3.8.9.1 INDIREKTE DREIPUNKT-MATRIXKONVERTER 279
3.8.9.2 IMC MIT NACH EINGANGSPHASEN GETRENNTEN ZWISCHENKREISEN . . . 282
3.8.9.3 MATRIXKONVERTER IN VOLLBRUECKENSCHALTUNG 283
3.8.9.4 HYBRIDE MATRIXKONVERTER 286
3.8.10 DISKUSSION 289
3.8.10.1 AUSGANGSSPANNUNGSBEREICH UND BETRIEBSEIGENSCHAFTEN 290
XIV INHALTSVERZEICHNIS
3.8.10.2 MODULATION 290
3.8.10.3 KOMMUTIERUNG 291
3.8.10.4 ZWISCHENKREISKONDENSATOR UND RIDE-THROUGH 291
YY3.8.10.5 EMV-FILTER 292
3.8.10.6 VERLUSTE UND EFFIZIENZ 292
3.8.10.7 KOMPLEXITAET DER SCHALTUNG UND REALISIERUNGSAUFWAND 293
3.8.10.8 KUEHLUNG UND BAUGROESSE 294
3.8.10.9 REGELUNG 294
3.8.10.10 STILLSTAND UND GLEICHHEIT VON EIN-UND AUSGANGSFREQUENZ . . . .
295
3.8.11 AUSBLICK 295
4 UNTERSYNCHRONE STROMRICHTERKASKADE (USK) 297
4.1 AUFBAU UND FUNKTION 297
4.2 QUASISTATIONAERE REGELUNG DER UNTERSYNCHRONEN KASKADE . 312
4.3 DIE USK UND NETZRUECKWIRKUNGEN 317
4.4 AUSLEGUNG DER UNTERSYNCHRONEN KASKADE 321
4.4.1 ASYNCHRONMASCHINE MIT SCHLEIFRINGLAEUFER 321
4.4.2 ANLASSWIDERSTAND . . . 325
4.4.3 GLEICHRICHTERBRUECKE 330
4.4.4 WECHSELRICHTERBRUECKE 332
4.4.5 ZWISCHENKREISDROSSEL 337
4.4.6 BLINDLEISTUNGSKOMPENSATION 339
4.4.7 SCHALTSPANNUNGSSCHUTZ 340
4.4.8 VORFLUTEN DER DIODEN 341
4.5 SONDERAUSFUEHRUNGEN 343
4.5.1 UMSCHALTBARE KASKADE 343
4.5.2 ZWOELFPULSIGE AUSFUEHRUNG 345
4.5.3 SCHALTUNGEN BEI NETZUNTERBRECHUNGEN UND NETZUMSCHALTUNGEN . 347
4.6 ZUSAMMENFASSUNG 347
5 STROMRICHTERMOTOR 349
5.1 PRINZIPIELLE FUNKTION 349
5.1.1 DREHMOMENTVERLAUF 355
5.1.2 EINFLUSS DER ZWISCHENKREISDROSSEL 357
5.1.3 ERREGUNG DER SYNCHRONMASCHINE 360
5.2 STEUERUNG UND AUSLEGUNG 361
5.2.1 LASTGEFUEHRTE KOMMUTIERUNG 362
5.2.2 AUSLEGUNG DES SYSTEMS 366
5.2.3 SCHONZEITREGELUNG DER THYRISTOREN 371
5.3 REGELUNG DES STROMRICHTERMOTORS 372
5.4 AUSFUEHRUNGSBEISPIEL 375
INHALTSVERZEICHNIS XV
6 SELBSTGEFUEHRTE WECHSELRICHTER MIT EINGEPRAEGTEM STROM
(I-UMRICHTER) 376
6.1 PRINZIPIELLES SYSTEMVERHALTEN 376
6.2 KOMMUTIERUNG DES SELBSTGEFUEHRTEN WECHSELRICHTERS 378
6.3 AUSLEGUNGSGANG BEIM I-UMRICHTER MIT PHASENFOLGELOESCHUNG . . 391
6.3.1 KRITISCHE BETRIEBSZUSTAENDE 391
6.3.2 BEANSPRUCHUNG DER UMRICHTERELEMENTE 395
6.3.2.1 KOMMUTIERUNGS-KONDENSATOR 395
6.3.2.2 THYRISTOREN 397
6.3.2.3 DIODEN 399
6.3.2.4 KOMMUTIERUNGSDROSSELN. STUFENDROSSELN 399
6.3.2.5 ENTLASTUNGSSCHALTUNGEN (TSE-BESCHALTUNGEN) 401
6.3.2.6 UMRICHTER MIT ZUSATZSCHALTUNG 404
6.3.3 AUSLEGUNG DER EINSPEISUNG 405
6.3.3.1 NETZGEFUEHRTER STROMRICHTER 405
6.3.3.2 ZWISCHENKREISDROSSEL 407
6.3.4 AUSLEGUNG DER ASYNCHRONMASCHINE 414
6.3.4.1 BETRIEB MIT NORMMOTOREN 414
6.3.4.2 STERN- BZW. DREIECKSCHALTUNG DER MASCHINE 417
6.3.4.3 KLEINER STROMHUB 418
6.3.4.4 BEANSPRUCHUNG DER MOTORISOLATION 419
6.3.5 ANWENDUNGSBEISPIELE 420
6.4 STEUER- UND REGELVERFAHREN 423
6.5 WEITERENTWICKLUNGEN DER SELBSTGEFUEHRTEN I-UMRICHTER 425
6.5.1 I-UMRICHTER MIT ABSCHALTBAREN BAUELEMENTEN 425
6.5.2 SCHALTZUSTAENDE IM I-WECHSELRICHTER MIT ABSCHALTBAREN BAUELE
MENTEN 431
6.5.3 SCHALTENTLASTUNG FUER BLOCKIERFAEHIGE GTOS 433
6.5.4 KOMMUTIERUNGSVORGANG 434
6.6 ABSCHLIESSENDE BEMERKUNGEN 438
7 GLEICHSPANNUNGSWANDLER (GLEICHSTROMSTELLER) 444
7.1 PRINZIP DES GLEICHSPANNUNGSWANDLERS (TIEFSETZSTELLER) 445
7.2 GLEICHSPANNUNGSWANDLER MIT NICHT ABSCHALTBAREN BAUELEMENTEN 447
7.2.1 GLEICHSPANNUNGSWANDLER-GRUNDSCHALTUNG (TROEGER-SCHALTUNG) . 447
7.2.2 SPERRSPANNUNGSFREIE GLEICHSPANNUNGSWANDLER-SCHALTUNG . 453
7.2.3 WEITERE SCHALTUNGS-ABWANDLUNGEN MIT LOESCHKREIS 461
7.3 GLEICHSPANNUNGSWANDLER MIT ABSCHALTBAREN BAUELEMENTEN . . . 465
7.3.1 GLEICHSPANNUNGSWANDLER-GRUNDSCHALTUNG MIT GCT/GTO . . . 465
7.3.2 GLEICHSPANNUNGSWANDLER MIT GTO UND RCD-BESCHALTUNG . . . 468
7.3.3 SCHALTUNG MIT ZUSAETZLICHEM SPANNUNGSBEGRENZER 473
7.3.4 VERLUSTFREIE ENTLASTUNGSSCHALTUNGEN NACH BOEHRINGER 477
7.3.4.1 VERLUSTFREIE ENTLASTUNGSSCHALTUNG (1) NACH BOEHRINGER 478
XVI INHALTSVERZEICHNIS
7.3.4.2 VERLUSTFREIE AUSCHALT-ENTLASTUNG (2) NACH BOEHRINGER 483
7.3.4.3 VERLUSTFREIE ENTLASTUNGSSCHALTUNG (3) NACH BOEHRINGER 486
7.3.5^ VERLUSTFREIE ENTLASTUNGSSCHALTUNG NACH MARQUARDT 492
7.3.6 ZUSAMMENFASSUNG ENTLASTUNGSSCHALTUNGEN 496
7.4 GRUNDLEGENDE STEUERUNG UND REGELUNG VON GLEICHSPANNUNGS
WANDLERN 498
7.4.1 PULSWEITENSTEUERUNG 498
7.4.2 PULSFOLGESTEUERUNG 500
7.4.3 ZWEIPUNKTREGELUNG DES GLEICHSPANNUNGSWANDLERS 500
7.5 GLEICHSTROMSTELLERSCHALTUNGEN FUER EIN- UND MEHR-QUADRANT-BETRIEB 503
7.5.1 MOTORISCHER EIN-QUADRANT-BETRIEB 503
7.5.2 GENERATORISCHER EIN-QUADRANT-BETRIEB 505
7.5.3 ZWEI-QUADRANT-BETRIEB MIT ANKERSTROMUMKEHR 507
7.5.4 ZWEI-QUADRANT-BETRIEB MIT ANKERSPANNUNGSUMKEHR 508
7.5.5 VIER-QUADRANT-BETRIEB 512
7.5.6 INTERLEAVED-WANDLER 515
7.6 LEISTUNGSFAKTOR-KORREKTUR 516
7.7 WEITERE ABWANDLUNGEN DER GLEICHSTROMSTELLER-SCHALTUNGEN . . . 528
PROF. DR. M. REDDIG, AUGSBURG
7.8 DREIPHASIGE PULSGLEICHRICHTERSYSTEME 532
PROF. DR. J. W. KOLAR UND THOMAS FRIEDLI, ETH ZUERICH
7.8.1 EINLEITUNG 533
7.8.2 KLASSIFIZIERUNG UNIDIREKTIONALER DREIPHASIGER GLEICHRICHTERSYSTEME
538
7.8.3 PHASENMODULARE GLEICHRICHTER 542
7.8.3.1 Y-RECTIFIER 544
7.8.3.2 ZL-RECTIFIER 548
7.8.3.3 DISKUSSION 551
7.8.4 DIREKT DREIPHASIGE PULSGLEICHRICHTERTOPOLOGIEN 552
7.8.4.1 SYSTEME MIT HOCHSETZSTELLER-CHARAKTERISTIK 554
7.8.4.2 SYSTEME MIT TIEFSETZSTELLER-CHARAKTERISTIK 572
7.8.4.3 SYSTEME MIT HOCH- UND TIEFSETZSTELLER-CHARAKTERISTIK 582
7.8.5 DIMENSIONIERUNG DER LEISTUNGSHALBLEITER UND EMV-FILTERUNG . . 583
7.8.5.1 DIMENSIONIERUNG DER LEISTUNGSHALBLEITER 586
7.8.5.2 GEGENTAKT- UND GLEICHTAKT-EMV-FILTER 586
7.8.6 VERGLEICHENDE GEGENUEBERSTELLUNG 591
7.8.6.1 DEFINITION DER KENNWERTE 593
7.8.6.2 VERGLEICH DES ACTIVE SIX-SWITCH BOOST-TYPE PFC RECTIFIER. DES
^-SWITCH RECTIFIER UND DES VLENNA RECTIFIER 596
7.8.6.3 VERGLEICH DES ACTIVE SIX-SWITCH BUCK-TYPE PFC RECTIFIER UND DES
SWISS RECTIFIER 597
7.8.7 SCHLUSSFOLGERUNGEN 599
INHALTSVERZEICHNIS XVII
8 SELBSTGEFUEHRTE WECHSELRICHTER MIT EINGEPRAEGTER SPANNUNG
(U-WECHSELRICHTER) 603
8.1 EINFUEHRUNG 603
8.2 ZWEIPUNKT-WECHSELRICHTER 604
8.2.1 GRUNDFREQUENZTAKTUNG UND DREHSPANNUNGSSYSTEM ' 604
8.2.2 SPANNUNGSSTEUERUNG 609
8.2.3 KOMMUTIERUNGSSCHALTUNGEN 611
8.3 U-UMRICHTER MIT VARIABLER ZWISCHENKREISSPANNUNG 613
8.3.1 ZWEIPUNKT-WECHSELRICHTER MIT GLEICHSTROMSTELLER 614
8.3.1.1 UNGESTEUERTE NETZSEITIGE DIODENBRUECKE 614
8.3.1.2 GLEICHSTROMSTELLER 616
8.3.1.3 ZWEIPUNKT-WECHSELRICHTER - FUNKTIONSWEISE 616
8.3.2 KOMMUTIERUNG DES WECHSELRICHTERS MIT SUMMENLOESCHUNG . 620
8.3.3 NETZGEFUEHRTER STROMRICHTER ALS EINSPEISE-STELLGLIED 623
8.3.4 VSC ZU BACK TO BACK UMRICHTER (BBC) 625
8.3.4.1 GRUNDLAGEN 625
8.3.4.2 ZWISCHENKREIS-AUSLEGUNG 629
8.3.4.3 ANSTEUERUNGEN 632
8.3.4.4 REGELUNG 633
8.3.4.5 KOSTEN-NUTZEN-ANALYSE 636
8.3.4.6 FACTS-KONFIGURATION 639
8.3.4.7 SIMULATIONSVERFAHREN 641
8.3.4.8 REGELUNG - REALISIERUNG 642
8.3.4.9 PFC-GLEICHRICHTER 648
8.3.4.10 SONDEREFFEKTE . . 650
8.3.4.11 PRAKTISCHE HINWEISE 655
8.4 PULSVERFAHREN, PULSWEITENMODULATION 658
8.4.1 RANDBEDINGUNGEN 658
8.4.2 ZWEIPUNKTREGELUNG 659
8.4.3 PULSWEITENMODULATION 660
8.4.4 UNTERSCHWINGUNGSVER FAHREN 665
8.4.5 SINUS-DREIECK-MODULATION ALLGEMEIN 670
8.4.5.1 SINUS-DREIECK PWM MIT ZWISCHENPULSVERSCHIEBUNG . 676
8.4.6 INJEKTION VON HARMONISCHEN IN DAS GRUNDSCHWINGUNGSSIGNAL . . 678
8.4.7 RECHTECK-DREIECK-MODULATION 682
8.4.8 RECHTECK-DREIECK-PWM; OBERSCHWINGUNGEN 683
8.4.9 UEBERMODULATION - UEBERSTEUERUNG 694
8.4.10 RAUMZEIGERMODULATION 696
8.4.11 UEBERMODULATION - RAUMZEIGERMODULATION 701
PROF. DR. A. M. KHAMBADKONE, THE NATIONAL UNIVERSITY OF SINGAPORE
8.4.12 PWM MIT ABGETASTETEM SOLLWERTSIGNAL 705
8.4.13 DIREKTE PWM 707
8.4.14 OPTIMIERTE PULSMUSTERERZEUGUNG 708
8.4.15 WECHSELRICHTER-SPANNUNGSFEHLER 718
XVIII
INHALTSVERZEICHNIS
8.5 MEHRPUNKT-WECHSELRICHTER 721
8.5.1 DREIPUNKT-WECHSELRICHTER, PRINZIPIELLE FUNKTION 721
8.5.2 NULLPUNKT-STABILISIERUNG '. . . 730
8.5.3 SPANNUNGSBEANSPRUCHUNG UND LEISTUNG 731
8.5.4 DIODE-CLAMPED-WECHSELRICHTER, REALISIERUNG 732
8.5.5 AKTIVER NP-WECHSELRICHTER 733
8.5.6 IMBRICATED-MEHRPUNKT-WECHSELRICHTER 734
8.5.6.1 5L-FC-CI-WECHSELRICHTER 736
8.5.7 KASKADIERTE MEHRPUNKT-WECHSELRICHTER 743
8.5.8 HYBRIDE-MEHRPUNKT-WECHSELRICHTER 745
8.5.9 MODULARE MEHRPUNKT-UMRICHTER (M2C) 748
PROF. DR. R. MARQUARDT, MUENCHEN
8.5.9.1 EINLEITUNG 748
8.5.9.2 EIGENSCHAFTEN UND GRENZEN DER GRUNDSCHALTUNGEN 749
8.5.9.3 GRUNDLAGEN MODULARER MEHRPUNKT-UMRICHTER 751
8.5.9.4 STEUERUNG DER DC-SEITE 772
8.5.9.5 DIMENSIONIERUNG DER HALBLEITER 777
8.5.9.6 FEHLERTOLERANZ UND REDUNDANZ 778
8.5.10 MODULATIONSVERFAHREN FUER MEHRPUNKT-WECHSELRICHTER 780
8.5.11 BLOCKBETRIEB MEHRPUNKT-WECHSELRICHTER 781
8.5.12 PULSWEITENMODULATION MEHRPUNKT-WECHSELRICHTER 783
8.5.13 RAUMZEIGERMODULATION, MEHRPUNKT-WECHSELRICHTER 787
8.6 ANWENDUNGS - ASPEKTE 789
8.6.1 MULTI-LEVEL TOPOLOGIEN IN DER HOCHLEISTUNGSELEKTRONIK 791
DR. P. K. STEIMER, ABB, SCHWEIZ
8.6.1.1 HALBLEITERTECHNOLOGIE - HOCHLEISTUNGSELEKTRONIK 791
8.6.1.2 TOPOLOGIEN FUER DIE HOCHLEISTUNGSELEKTRONIK 796
8.6.1.3 NEUTRAL-POINT CLAMPED TOPOLOGIEN 796
8.6.1.4 FLYING CAPACITOR TOPOLOGIEN 796
8.6.1.5 AKTIVE NEUTRAL POINT MULTI-LEVEL TOPOLOGIE 798
8.6.1.6 MULTI-LEVEL UMRICHTER, ZELLEN-AUFBAU UND EINSPEISUNG 798
8.6.1.7 MULTI-LEVEL UMRICHTER, ZELLEN AUFBAU 802
8.6.1.8 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 805
8.6.2 BESCHALTUNGS-MINIMIERUNG 806
8.6.2.1 BESCHALTUNG - AUSGANGSSITUATION 806
8.6.2.2 VARIANTEN MIT IGCT UND SI-DIODEN 809
8.6.2.3 IGBT-DIODE (MOSFET-DIODE) 814
8.6.2.4 MESSERGEBNISSE EINES IGBT 823
8.6.3 MOSFET- UND IGBT-GATETREIBER 836
DR. HABIL. R. HERZER, SEMIKRON, NUERNBERG
8.6.3.1 KOMPONENTEN UND GRUNDPRINZIPIEN EINES LEISTUNGSELEKTRONISCHEN
SYSTEMS 836
8.6.3.2 GRUNDLAGEN VON GATETREIBERN 838
8.6.3.3 ANSTEUERUNG UND SCHALTVERHALTEN 841
INHALTSVERZEICHNIS
XIX
8.6.3.4 INTEGRIERTE POTENTIALTRENNUNG UND SEKUNDAERSEITIGE VERSORGUNG .
850
8.6.3.5 GATETREIBER MIT GALVANISCHER ISOLATION FUER MITTLERE UND HOHE
LEIS
TUNGEN 852
8.6.3.6 GATETREIBER MIT ERWEITERTER DIGITALER SIGNALVERARBEITUNG FUER
HOHE
LEISTUNGEN 858
8.6.3.7 GATETREIBER FUER NIEDRIGE LEISTUNGEN OHNE GALVANISCHE ISOLATION .
861
8.6.3.8 GRUNDLEGENDE KONZEPTE UND FUNKTIONEN HOCHSPANNUNGSFESTER
TREIBER-ICS (BIS 1200V) 862
8.6.3.9 GATETREIBER IN PN-ISOLATION 864
8.6.3.10 GATETREIBER IN SOI-TECHNOLOGIE 866
8.6.3.11 GATETREIBER MIT MULTI-CHIP-INTEGRATION FUER 1200V 869
8.6.3.12 TREIBER- UND IGBT/FWD-INVERTER-INTEGRATION AUF EINEM CHIP
(SINGLE CHIP INVERTER) 872
8.6.4 ELEKTRISCHE BELASTUNG DER LEISTUNGSHALBLEITER BEIM SCHALTEN . .
873
PROF. DR. H. G. ECKEL, DIPL.-ING. J. BOEHMER, ROSTOCK
8.6.4.1 ELEKTRISCHE BELASTUNG DER LEISTUNGSHALBLEITER BEIM SCHALTEN IM
NORMALEN BETRIEB 873
8.6.4.2 SCHALTBELASTUNGEN BEIM ABSCHALTEN VON IGBT 874
8.6.4.3 SCHALTBELASTUNGEN BEIM REVERSE-RECOVERY VON DIODEN 890
8.6.4.4 BESONDERE SCHALTBEDINGUNGEN 893
8.6.4.5 ELEKTRISCHE BELASTUNG DER LEISTUNGSHALBLEITER IN FEHLERFAELLEN .
. 896
8.6.4.6 AUSGANGSSEITIGE KURZSCHLUESSE AUF DER GLEICHSPANNUNGSSEITE . . .
897
8.6.4.7 AUSGANGSSEITIGE KURZSCHLUESSE AUF DER WECHSELSPANNUNGSSEITE . .
899
8.6.4.8 KURZSCHLUSSVERHALTEN DES IGBTS 900
8.6.4.9 KURZSCHLUSSVERHALTEN VON DIODEN 906
8.6.4.10 KURZSCHLUESSE IM UMRICHTER 907
8.6.4.11 KOMPONENTEN DER ANSTEUERSCHALTUNG ZUR BEHERRSCHUNG DER KURZ
SCHLUSSFAELLE 910
8.6.5 SCHALTUNGSSPEZIFISCHE BELASTUNGEN DER BAUELEMENTE 913
PROF. DR. A. LINDEMANN, DIPL.-ING. F. GRIEGER, MAGDEBURG
8.6.5.1 GRUNDLAGEN 913
8.6.5.2 BELASTUNGEN DER BAUELEMENTE IN BESONDEREN BETRIEBSZUSTAENDEN 921
8.6.5.3 ZUVERLAESSIGKEIT 922
8.6.5.4 SCHALTUNGSSPEZIFISCHE BELASTUNGEN 934
8.7 AUSLEGUNG EINES DREHSTROMANTRIEBS MIT PULSWECHSELRICHTER . . . 936
8.7.1 BEMESSUNG DER FREQUENZGESTEUERTEN ASYNCHRONMASCHINE . 936
8.7.2 DIMENSIONIERUNG DES PULSWECHSELRICHTERS 937
8.7.3 PULSATIONSMOMENTE 941
8.7.4 GLEICHSPANNUNGS-ZWISCHENKREIS 942
8.7.5 EINGANGSSCHALTUNGEN UND BREMSBETRIEB 942
8.7.6 ANWENDUNGSBEREICHE DER PULSWECHSELRICHTER 944
8.8 SELBSTGEFUEHRTE THYRISTOR-WECHSELRICHTER MIT PHASENLOESCHUNG . . 944
8.8.1 SCHALTUNG UND ARBEITSWEISE 946
8.8.2 DIMENSIONIERUNG DER SCHALTUNG (UEBERSICHT) 952
XX INHALTSVERZEICHNIS
8.8.3 GRUNDGLEICHUNGEN DER KOMMUTIERUNG 954
8.8.4 KOMMUTIERUNGSBEDINGUNG 956
8.8.5 THERMISCHE BELASTUNG DER LASTTHYRISTOREN 958
8.8.5.1 SCHALT- UND KOMMUTIERUNGSSTROMVERLUSTE 959
8.8.5.2 LASTSTROMVERLUSTE (DURCHLASSVERLUSTE) 959
8.8.5.3 GESAMTE VERLUSTLEISTUNG IN DEN LASTTHYRISTOREN 964
8.8.6 BESTIMMUNG DER KOMMUTIERUNGSELEMENTE : 965
8.8.7 KRITERIEN ZUR AUSWAHL DER KOMMUTIERUNGSELEMENTE 965
8.9 BESCHALTUNG VON LEISTUNGSHALBLEITERN 969
8.9.1 RCD-SCHUTZBESCHALTUNG MIT UEBERLAUFKONDENSATOR 970
8.9.1.1 EINSCHALTVORGANG 972
8.9.1.2 AUSSCHALTEN GROSSER LASTSTROEME 973
8.9.1.3 AUSSCHALTEN KLEINER LASTSTROEME 974
8.9.2 UNSYMMETRISCHE BESCHALTUNG 976
8.9.2.1 EINSCHALTVORGAENGE 976
8.9.2.2 AUSSCHALTEN GROSSER POSITIVER LASTSTROEME 979
8.9.2.3 AUSSCHALTEN GROSSER NEGATIVER LASTSTROEME 981
8.9.2.4 AUSSCHALTEN KLEINER LASTSTROEME 982
8.9.3 SYMMETRISCHE SCHUTZBESCHALTUNG 984
8.9.3.1 EINSCHALTVORGANG 984
8.9.3.2 AUSSCHALTEN GROSSER LASTSTROEME 986
8.9.3.3 AUSSCHALTEN KLEINER LASTSTROEME 987
8.9.4 VERGLEICH DER SCHUTZBESCHALTUNGEN 989
8.9.5 ABSCHLIESSENDE HINWEISE 990
8.10 AUSLEGUNGSBEISPIEL FUER EINEN U-WECHSELRICHTER 993
8.10.1 EINFUEHRUNG 993
8.10.2 ORIENTIERENDE FESTLEGUNG DER ZWISCHENKREISSPANNUNG 994
8.10.3 WEITERFUEHRENDE UEBERLEGUNGEN ZUR BESTIMMUNG DER SPERRSPAN
NUNG DER HALBLEITER 998
8.10.4 SCHUTZKONZEPT EINES U-UMRICHTERS 999
8.10.5 ORIENTIERENDE FESTLEGUNG DES ABZUSCHALTENDEN STROMS 1000
8.10.6 WEITERFUEHRENDE UEBERLEGUNGEN ZUM ABSCHALTBAREN STROM UND ZUR
BESCHALTUNG 1001
8.10.7 QUERVERGLEICH DER BISHERIGEN ERGEBNISSE 1005
8.10.8 AUSLEGUNG DES ZWISCHENKREISKONDENSATORS 1006
8.10.9 SICHERHEITSFAKTOREN 1007
8.10.10 VERLUSTE, SCHALTFREQUENZEN, KUEHLUNG 1008
8.10.11 ZUSAMMENFASSUNG 1019
8.11 ZUSATZBEANSPRUCHUNGEN DER DREHFELDMASCHINE 1020
PROF. DR. A. BINDER, DARMSTADT
8.11.1 EINLEITUNG . . ., 1020
8.11.2 SPANNUNGSREFLEXIONEN AN DEN MASCHINENKLEMMEN 1021
8.11.2.1 AUSBREITUNG VON ELEKTROMAGNETISCHEN WELLEN AUF VERLUSTFREIEN
MASCHINENZULEITUNGEN BEI REFLEXIONSKOEFFIZIENTEN R = 1 . . . . 1021
INHALTSVERZEICHNIS XXI
8.11.2.2 AUSBREITUNG VON ELEKTROMAGNETISCHEN WELLEN AUF VERLUSTFREIEN
MASCHINENZULEITUNGEN BEI REFLEXIONSKOEFFIZIENTEN |R| 1 . 1029
8.11.2.3 KRITISCHE LAENGE DER MASCHINENZULEITUNG 1031
8.11.3 TRANSIENTE SPANNUNGSVERTEILUNG IN DER MASCHINENWICKLUNG . . .
1035
8.11.4 BEANSPRUCHUNG DER WICKLUNGSISOLIERUNG BEI UMRICHTERSPEISUNG .
1039
8.11.5 UMRICHTERBEDINGTE LAGERSTROEME IN ELEKTRISCHEN MASCHINEN . . .
1045
8.11.5.1 GLEICHTAKTSPANNUNG DER STATORWICKLUNG GEGEN ERDE 1045
8.11.5.2 ENTLADESTROEME IN DEN LAGERN 1050
8.11.5.3 KAPAZITIVE UMLADESTROEME 1050
8.11.5.4 HOCHFREQUENTER UEBER DIE LAGER FLIESSENDER KREISSTROM 1051
8.11.5.5 HOCHFREQUENTER ROTOR-ERDSTROM 1053
8.11.6 SYSTEMAUSLEGUNG VON UMRICHTERGESPEISTEN DREHSTROMANTRIEBEN
BEI GROSSEM DU/DT 1054
8.11.6.1 KAPAZITIVE LADESTROEME DER MASCHINENZULEITUNGEN 1054
8.11.6.2 UMRICHTERAUSGANGS-FILTER 1056
8.11.6.3 MOTOREINGANGSIMPEDANZEN ZUR REFLEXIONSVERMEIDUNG 1064
8.11.6.4 MASSNAHMEN ZUR VERRINGERUNG ODER VERMEIDUNG VON UMRICHTERBE
DINGTEN LAGERSTROEMEN 1066
8.11.6.5 FEHLERSTROMSCHUTZSCHALTER BEI UMRICHTERGESPEISTEN ANTRIEBEN . .
1070
9 RESONANT SCHALTENTLASTETE WANDLER 1072
9.1 DIE ZELLENSTRUKTUR DER GLEICHSPANNUNGSWANDLER .'
1075
9.2 RESONANTE SCHALTENTLASTUNG: GRUNDUEBERLEGUNGEN 1082
9.2.1 EINFUEHRUNG 1082
9.2.2 NULLSPANNUNGSSCHALTER (ZVS) 1083
9.2.3 NULLSTROMSCHALTER (ZCS) 1087
9.2.4 QUASI-RESONANTE UND MULTI-RESONANTE WANDLER - EINE GEGENUEBER
STELLUNG 1089
9.3 QUASI-RESONANTE ZELLWANDLER 1091
9.3.1 DIE QUASI-RESONANTEN WANDLERZELLEN IN DER PHASENEBENE 1091
9.3.2 QUASI-RESONANT ZERO-VOLTAGE-SWITCHING (QR ZVS) 1093
9.3.3 QUASI-RESONANT ZERO-CURRENT-SWITCHING (QR ZCS) 1113
9.3.4 DIE GLEICHUNGEN ALLER QUASI-RESONANTEN ZELLEN 1125
9.3.5 BEWERTUNG DER QUASI-RESONANTEN ZELLEN 1126
9.4 MULTI-RESONANTE ZELLWANDLER 1136
9.4.1 DIE MULTI-RESONANTE ZVS-WANDLERZELLE IM PHASENRAUM 1137
9.4.2 DIE VIER BETRIEBSMODI 1143
9.5 RESONANTE BRUECKENSCHALTUNGEN 1164
9.5.1 ERWEITERTE RESONANZ-BRUECKENSCHALTUNGEN 1170
9.5.1.1 SERIEN-PARALLEL-RESONANZ-BRUECKENSCHALTUNG (LCC) 1170
9.5.1.2 LLC-BRUECKENSCHALTUNG 1172
9.5.2 MODULATIONSSTRATEGIEN FUER SERIEN-PARALLEL RESONANZ WANDLER . .
1174
9.5.3 ANALYSE RESONANTER SCHALTUNGEN 1175
9.5.4 SERIEN-RESONANZ-WANDLER BEI INDUKTIVER BETRIEBSWEISE (ZVS) . 1179
XXII INHALTSVERZEICHNIS
9.5.5 SERIEN-PARALLEL-RESONANZ-WANDLER MIT KAPAZITIVEM AUSGANGSFILTER
1183
9.5.5.1 SERIEN-PARALLEL-RESONANZ-WANDLER BEI INDUKTIVER BETRIEBSART
(ZVS)1183
9.5.5.2 SERIEN-PARALLEL-RESONANZ-WANDLER ZUR ANSTEUERUNG VON HOCH
SPANNUNGSKASKADEN 1189
9.5.6 SERIEN-PARALLEL-RESONANZ-WANDLER MIT INDUKTIVEM AUSGANGSFILTER
BEI OPTIMIERTER MODULATION 1196
9.5.6.1 MODELLBILDUNG IM FREQUENZBEREICH 1197
9.5.6.2 MODELLBILDUNG IM ZEITBEREICH BEI STATIONAEREM BETRIEB 1199
9.5.6.3 VERGLEICH VON MODELLIERUNGSTECHNIKEN 1205
9.5.7 LLC-WANDLER 1205
9.5.8 LLCC-RESONANZ-BRUECKENSCHALTUNG ZUR ANSTEUERUNG PIEZOELEKTRI
SCHER AKTUATOREN 1212
9.5.9 ZUSAMMENFASSUNG RESONANTE GLEICHSPANNUNGSWANDLER 1217
9.6 TRANSIENT-RESONANTE GLEICHSPANNUNGSWANDLER 1219
9.6.1 EINFUEHRUNG 1219
9.6.2 DIE TRANSIENT-RESONANTEN SCHALTER 1220
9.6.3 TRANSIENT-RESONANTE ZELLWANDLER 1222
9.6.4 TRANSIENT-RESONANTE BRUECKENWANDLER 1236
9.7 DREIPHASIGE RESONANTE WECHSELRICHTER 1252
9.7.1 EINFUEHRUNG 1252
9.7.2 DER ARCPI (AUXILIARY RESONANT COMMUTATED POLE INVERTER) . . 1264
9.7.3 DER NLRPI (NON LINEAR RESONANT POLE INVERTER) 1270
9.7.4 DER MACRDCLI (MODIFIED ACTIVE CLAMPED RESONANT DC LINK
INVERTER) 1276
9.7.5 DER PRDCLI (PARALLEL RESONANT DC LINK INVERTER) 1280
9.7.6 ZUSAMMENFASSUNG RESONANTER DREIPHASEN-WECHSELRICHTER . 1283
10 LEISTUNGSELEKTRONISCHE BLINDLEISTUNGS-KOMPENSATION 1284
10.1 EINFUEHRUNG: VERBRAUCHER-KOMPENSATION IN INDUSTRIENETZEN . . . 1284
10.2 SPANNUNGSSTABILISIERUNG IN UEBERTRAGUNGSNETZEN 1291
10.3 BLINDLEISTUNGSQUELLEN 1297
10.3.1 SYNCHRONMASCHINEN 1297
10.3.2 PARALLELKONDENSATOREN 1297
10.3.3 SERIENKONDENSATOREN 1298
10.4 DYNAMISCHE BLINDLEISTUNGSQUELLEN 1299
10.4.1 SAETTIGBARE SPULEN 1299
10.4.2 NETZGEFUEHRTE STROMRICHTER-STELLGLIEDER 1305
10.4.3 THYRISTOR-GESCHALTETE KONDENSATOREN 1306
10.4.4 THYRISTOR-GESTEUERTE SPULE (TCR) 1307
10.5 HERKOEMMLICHE STEUER- UND REGELVERFAHREN 1308
10.6 WEITERFUEHRENDE UEBERLEGUNGEN - STELLGLIEDER 1318
10.7 SELBSTGEFUEHRTE STELLGLIEDER ALS KOMPENSATOR 1321
10.8 WEITERE UEBERLEGUNGEN - PRAEDIKTIVE SIGNALVERARBEITUNG . 1323
10.9 FLEXIBLE AC TRANSMISSION SYSTEMS (FACTS) 1331
INHALTSVERZEICHNIS XXIII
10.9.1 NEUERE ENTWICKLUNGEN BEI FACTS 1335
10.9.2 STATCOM 1340
PROF. DR. H. P. NEE, H. XIE AND L. AENGQUIST, KTH, STOCKHOLM, SWEDEN
10.9.3 INTRODUCTION 1340
10.9.4 STATCOM, STANDARD SOLUTION 1343
10.9.4.1 BUS VOLTAGE RESPONSE WHEN THE RESISTIVE LOAD IS SWITCHED ON
1343
10.9.4.2 BUS VOLTAGE RESPONSE WHEN THE RESISTIVE LOAD IS SWITCHED OFF
1346
10.9.4.3 REMARKS ON ACCENTUATED PHASE JUMPS DUE TO REACTIVE POWER
SUPPORT 1347
10.9.5 COST ESTIMATION 1350
10.9.6 DESIGN OF A CONVERTER INTERFACE 1353
10.9.6.1 DUAL THYRISTOR INTERFACE TOPOLOGY 1353
10.9.7 SYSTEM SPECIFICATIONS AND COMPARISON METHOD 1353
10.10 METHOD OF COST ESTIMATION 1355
10.10.1 CAPACITORS AS ES 1356
10.10.1.1 WITH THYRISTOR CONVERTER INTERFACE 1356
10.10.1.2 WITH DIRECT CONNECTION 1357
10.10.2 SUPERCAPACITORS AS ES 1357
10.10.2.1 WITH THYRISTOR CONVERTER INTERFACE 1359
10.10.2.2 WITH DIRECT CONNECTION 1360
10.10.3 BATTERIES AS ES 1361
10.10.3.1 WITH THE THYRISTOR CONVERTER INTERFACE 1361
10.10.3.2 WITH DIRECT CONNECTION 1362
10.11 COST COMPARISON 1363
10.11.1 CAPACITORS AS ES 1363
10.11.2 SUPERCAPACITORS AS ES 1364
10.11.3 BATTERIES AS ES 1364
10.12 COST COMPARISON WITH CAPACITORS, SUPERCAPACITORS, AND BATTERIES
IN ONE TIME FRAME 1367
10.12.1 DESIGN AND ANALYSIS OF A CONTROLLER 1370
10.12.1.1 CONTROL SYSTEM OVERVIEW 1372
10.12.2 ACTIVE POWER COMPENSATION AND DC-SIDE VOLTAGE CONTROL 1373
10.12.2.1 ACTIVE POWER COMPENSATION 1373
10.12.2.2 CONTROL OF THE ES TERMINAL VOLTAGE
UES
1374
10.12.2.3 CONTROL OF THE VOLTAGE UC
2
ACROSS CAPACITOR C2 1376
11 SONDERGEBIETE DER LEISTUNGSELEKTRONIK 1384
11.1 STROMRICHTER FUER ELEKTRISCHE TRIEBFAHRZEUGE 1386
DR. H.-G. ECKEL, SIEMENS, NUERNBERG
11.1.1 NETZSPANNUNGEN IN DER TRAKTION 1386
11.1.2 TRAKTION FUER DC-NETZE 1388
11.1.2.1 GLEICHSTROMSTELLER MIT GLEICHSTROMMOTOR 1388
11.1.2.2 STROMZWISCHENKREISUMRICHTER MIT ASM 1389
11.1.2.3 SPANNUNGSZWISCHENKREISUMRICHTER MIT ASM 1389
XXIV INHALTSVERZEICHNIS
11.1.3 TRAKTION FUER AC-NETZE 1392
11.1.3.1 ANTRIEBSSYSTEME MIT WECHSELSTROM- UND MISCHSTROMMOTOR . . .
1392
11.1.3.2 ANTRIEBSSYSTEME MIT DREHSTROMMOTOR 1395
11.1.4 ANTRIEBSSYSTEME FUER MEHRERE NETZSPANNUNGEN 1399
11.1.4.1 MEHRSYSTEMSTROMRICHTER FUER AC 15 KV UND 25 KV 1399
11.1.4.2 MEHRSYSTEMSTROMRICHTER FUER AC UND DC 750 V / 1500 V . 1399
11.1.4.3 MEHRSYSTEMSTROMRICHTER FUER AC UND DC 3000 V 1399
11.1.4.4 MEHRSYSTEMSTROMRICHTER FUER AC, DC 3000 V UND DC 1500 V . . 1404
11.1.5 DIESELELEKTRISCHE SYSTEME 1407
11.1.6 UMRICHTERTECHNIK 1408
11.1.6.1 LEISTUNGSHALBLEITER IN DER TRAKTION 1408
11.2 THREE-PHASE ACTIVE FILTERS FOR POWER CONDITIONING 1409
PROF. DR. H. AKAGI, TOKYO INSTITUTE OF TECHNOLOGY, JAPAN
11.2.1 INTRODUCTION 1409
11.2.2 VOLTAGE HARMONICS IN POWER SYSTEMS 1410
11.2.2.1 HARMONIC-PRODUCING LOADS 1410
11.2.2.2 VOLTAGE THD AND 5TH-HARMONIC VOLTAGES 1411
11.2.3 TRADITIONAL PASSIVE FILTERS 1412
11.2.3.1 CIRCUIT CONAGURATIONS 1413
11.2.3.2 CONSIDERATION TO INSTALLATION 1413
11.2.4 PURE ACTIVE FILTERS FOR POWER CONDITIONING 1414
11.2.4.1 CIRCUIT CONFIGURATIONS OF SHUNT AND SERIES ACTIVE ALTERS 1414
11.2.4.2 THREE-PHASE VOLTAGE-SOURCE AND CURRENT-SOURCE PWM CONVERTERS
1416
11.2.4.3 THREE-PHASE PURE ACTIVE ALTERS 1417
11.2.4.4 TRENDS IN PURE ACTIVE ALTERS 1418
11.2.5 SERIES ACTIVE FILTERS 1419
11.2.5.1 SYSTEM CONUEGURATION 1420
11.2.5.2 OPERATING PRINCIPLE 1420
11.2.5.3 DESIGN AND EFFECT OF SWITCHING-RIPPLE ALTERS 1421
11.2.5.4 EXPERIMENTAL RESULTS - SERIES ACTIVE FILTERS 1423
11.2.6 HYBRID ACTIVE FILTERS FOR HARMONIC-CURRENT FILTERING 1423
11.2.6.1 CIRCUIT CONAGURATIONS 1423
11.2.6.2 EXPERIMENTAL WAVEFORMS 1425
11.2.7 LOW-VOLTAGE TRANSFORMERLESS HYBRID ACTIVE FILTERS 1427
11.2.7.1 THE 480 V HYBRID ACTIVE ALTER 1428
11.2.7.2 THE 480 V PURE ACTIVE ALTER 1430
11.2.7.3 DESIGN OF THE 480 V HYBRID ACTIVE ALTER 1432
11.2.7.4 COMPARISONS BETWEEN THE 480 V HYBRID AND PURE ALTERS 1433
11.2.8 THE 400 V HYBRID ACTIVE FILTER 1436
11.2.8.1 SYSTEM CONAGURATION 1436
11.2.8.2 START-UP PROCEDURE 1437
11.2.8.3 STEADY-STATE PERFORMANCE OF THE PASSIVE ALTER USED ALONE .
1437
11.2.8.4 STEADY-STATE PERFORMANCE OF THE HYBRID ALTER 1437
11.2.8.5 TRANSIENT-STATE PERFORMANCE OF THE HYBRID ALTER 1439
INHALTSVERZEICHNIS XXV
11.2.9 MEDIUM-VOLTAGE TRANSFORMERLESS HYBRID ACTIVE FILTERS 1440
11.2.10 PRACTICAL APPLICATIONS OF ACTIVE FILTERS 1441
11.2.10.1 APPLICATION TO HARMONIC-CURRENT FILTERING 1441
11.2.10.2 APPLICATION TO VOLTAGE-FLICKER REDUCTION 1441
11.2.11 CONCLUSIONS 1445
11.3 ELEKTRONISCHE ENERGIEWANDLER FUER NETZGEKOPPELTE FOTOVOLTAISCHE
SOLARENERGIEANLAGEN 1446
PROF. DR.-ING. HABIL. PETER ZACHARIAS
11.3.1 EINLEITUNG 1446
11.3.2 GRUNDSAETZLICHE ZIELSTELLUNGEN UND ANFORDERUNGEN 1447
11.3.3 GESTALTUNG DER ENERGIEWANDLUNGSKETTE DC/AC FUER FV-SYSTEME 1453
11.3.4 SITUATION BEI DEN HALBLEITERSCHALTERN 1456
11.3.5 MPP-TRACKING 1459
11.3.6 SCHALTUNGSTOPOLOGIEN FUER NETZGEKOPPELTE FOTOVOLTAIK
WECHSELRICHTER 1461
11.3.6.1 WANDLERSTRUKTUREN ZUR ERFUELLUNG DER NETZSEITIGEN ANFORDERUNGEN
1462
11.3.6.2 GENERATORSEITIGE ANFORDERUNGEN AN PV-WECHSELRICHTER 1465
11.3.7 GUETEKRITERIEN ZUR EINSCHAETZUNG VON TOPOLOGIEN ZUR ENERGIEWAND
LUNG 1472
11.3.8 NETZINTEGRATION VON FOTOVOLTAISCHEN ENERGIELIEFERANTEN 1474
11.3.8.1 DEZENTRALE SPANNUNGSREGELUNG IN NETZEN 1474
11.3.8.2 BLINDLEISTUNGSKOMPENSATION 1477
11.3.8.3 SPITZENLASTABSENKUNG, FLICKERMINDERUNG UND
VERSORGUNGSSICHERUNGL478
11.3.9 NETZSTUETZUNG IM FEHLERFALL 1480
11.3.10 ZUSAMMENFASSUNG 1483
11.4 ELEKTRONISCHE BETRIEBSGERAETE FUER LICHTQUELLEN 1485
DR. F. FRANCK ET AL, OSRAM, MUENCHEN
11.4.1 EINFUEHRUNG 1485
11.4.2 LICHTERZEUGUNG UND GLIEDERUNG WICHTIGER LICHTQUELLEN 1486
11.4.3 GRUNDLAGEN ZUM BETRIEB VON ENTLADUNGSLAMPEN 1497
11.4.4 KONVENTIONELLE BETRIEBSGERAETE (VORSCHALTGERAETE) FUER (HOCHDRUCK-)
ENTLADUNGSLAMPEN 1499
11.4.4.1 KVG FUER NIEDERDRUCKENTLADUNGSLAMPEN 1501
11.4.4.2 KONVENTIONELLE BETRIEBSGERAETE FUER HOCHDRUCK-ENTLADUNGSLAMPEN
1503
11.4.5 ELEKTRONISCHE BETRIEBSGERAETE FUER ENTLADUNGSLAMPEN 1505
11.4.5.1 ELEKTRONISCHE BETRIEBSGERAETE FUER HOCHDRUCK-ENTLADUNGSLAMPEN .
1507
11.4.5.2 EVG FUER NIEDERDRUCKGASENTLADUNGSLAMPEN 1525
11.4.6 ELEKTRONISCHE TRANSFORMATOREN FUER NIEDERVOLT-HALOGENGLUEHLAMPEN
1543
11.4.7 VOR- UND NACHTEILE VON EVG UND KVG 1548
11.4.8 SOLID STATE LIGHTNING (SSL) 1549
11.5 AKUSTISCHE GRUNDLAGEN ZUR GERAEUSCHMESSUNG 1552
F. WITZANI, OSRAM, MUENCHEN
11.5.1 PRAKTISCHES MESSVERFAHREN ZUR BESTIMMUNG DER AKUSTISCHEN
SCHALLLEISTUNG 1557
XXVI
INHALTSVERZEICHNIS
11.5.2 ERMITTLUNG DER SCHALLLEISTUNG AUS DEM MITTLEREN SCHALLDRUCK IN
DER HALBKUGEL 1559
11.5.3 GRUNDLEGENDE MECHANIKEN DER SCHALLERZEUGUNG IN ELEKTRISCHEN
KOMPONENTEN 1559
11.5.4 PRAKTISCHE METHODE ZUR SCHALLLEISTUNGSMESSUNG AN ELEKTRISCHEN
KOMPONENTEN 1563
11.5.5 UMSETZUNG EINER GERAEUSCHREDUZIERUNG MIT MESSTECHNISCHER AUS
WERTUNG 1567
11.5.6 SCHLUSSFOLGERUNG 1571
12 SIMULATION VON LEISTUNGSELEKTRONISCHEN SCHALTUNGEN 1572
VARIABLENUEBERSICHT 1580
LITERATURVERZEICHNIS 1591
ALLGEMEINE LITERATUR (BUECHER) 1591
NETZGEFUEHRTE STROMRICHTER 1596
DIREKTUMRICHTER 1601
MATRIXKONVERTER 1604
UNTERSYNCHRONE KASKADE - USK 1612
STROMRICHTERMOTOR 1614
I-UMRICHTER 1617
GLEICHSPANNUNGSWANDLER 1622
LEISTUNGSFAKTOR-KORREKTUR 1624
ENTLASTUNGSSCHALTUNGEN 1625
DREIPHASIGE PULSGLEICHRICHTERSYSTEME 1630
U-UMRICHTER .'
1638
UEBERMODULATION - RAUMZEIGERMODULATION 1655
DREIPUNKT-WECHSELRICHTER 1657
MULTI-LEVEL TOPOLOGIEN IN DER HOCHLEISTUNGSELEKTRONIK 1660
MODULARE MERPUNKT-UMRICHTER (M2C) 1663
MOSFET- UND IGBT-GATETREIBER 1665
SCHALTUNGSSPEZIFISCHE BELASTUNGEN DER BAUELEMENTE 1668
ELEKTRISCHE BELASTUNG DER LEISTUNGSHALBLEITER BEIM SCHALTEN IM NORMALEN
BETRIEB 1669
ZUSATZBEANSPRUCHUNGEN DER DREHFELDMASCHINE 1671
RESONANT SCHALTENTLASTETE WANDLER 1674
SPANNUNGSSTABILISIERUNG 1683
AKTIVE FILTER 1687
FACTS 1692
TRAKTIONS-ANTRIEBE 1700
TRAKTIONS-ANTRIEBE 1708
INHALTSVERZEICHNIS XXVII
ELEKTRONISCHE ENERGIEWANDLER FUER NETZGEKOPPELTE FOTOVOLTAISCHE
SOLARENER
GIEANLAGEN 1711
ELEKTRONISCHE BETRIEBSGERAETE FUER LICHTQUELLEN 1717
SIMULATION VON LEISTUNGSELEKTRONISCHEN SCHALTUNGEN 1719
STICHWORTVERZEICHNIS 1723 |
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