Untersuchung eines mittelfrequent schaltenden DC/DC-Konverters für Traktionsanwendungen:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Dresden
TUDpress, Verlag der Wissenschaften
2015
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| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS
KURZFASSUNG 1
ABSTRACT 2
1 EINLEITUNG 3
2 STAND DER TECHNIK UND AUSGANGSPUNKT DER ARBEIT 5
2.1 KONVENTIONELLES TRAKTIONSSYSTEM 5
2.2 TRAKTIONSLOESUNGEN OHNE 16,7 HZ TRANSFORMATOR 6
2.2.1 DIREKTUMRICHTER 6
2.2.2 KASKADIERTER VIERQUADRANTENSTELLER 8
2.2.3 MODULARER MULTI-LEVEL KONVERTER 10
2.2.4 ALTERNATIVE TOPOLOGIE OHNE MITTCLFREQUENZTRANSFORINATOREN 10
2.3 INSULATED GATE BIPOLAR TRANSISTOR 12
2.3.1 HARTES SCHALTEN 12
2.3.2 WEICHES SCHALTEN 14
2.3.3 IGBT TECHNOLOGIEN 15
2.4 AUSGANGSPUNKT UND ZIELE DER ARBEIT 17
3 UNTERSUCHUNG DES DC/DC-KONVERTERS UND DER LEISTUNGSHALBLEITER 18
3.1 SERIENRESONANZKONVERTER 18
3.2 TESTSTAND FUER DEN QUASI-STATIONAERCN BETRIEB 20
3.2.1 PARAMETER DES TESTSTANDES 20
3.2.2 BETRIEBSWEISE 21
3.2.3 GEMESSENE GROESSEN 23
3.2.4 MESSUNG DER KOLLEKTOR-EMITTERSPANNUNG 24
3.2.5 MESSUNG DES KOLLEKTORSTROMES 25
3.3 VERGLEICH VERSCHIEDENER IGBTS UND BETRIEBSARTEN 27
3.3.1 PRINZIPIELLER VERLAUF VON STROM UND SPANNUNG DER HALBLEITER IM
SERIENRE
SONANZKONVERTER 27
3.3.2 VARIATION DER HAUPTFELDINDUKTIVITAET 31
3.3.3 EINFIUSS DES AUSSCHALTZEITPUNKTCS AUF DIE HALBLEITERVERLUSTE 41
3.3.4 6,5 KV UND 3,3 KV IGBTS 45
3.3.5 GEZIELTES EINBRINGEN VON REKOINBINATIONSZENTREN (BESTRAHLUNG) 47
3.4 SCHALTUNG ZUR ERZWUNGENEN LADUNGSTRAEGERAUSRAEUMUNG (FES) 49
3.4.1 GRUNDSCHALTUNG 49
3.4.2 BETRIEB DER FES 50
3.4.3 EINFIUSS DER FES AUF DIE HALBLEITERVERLUSTE 54
3.4.4 EINSATZ DER FES 57
3.4.5 WEITERENTWICKLUNG DER FES 58
I
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4 AUSLEGUNG DES DC/DC-KONVERTERS FUER DIE MITTELFREQUENZTOPOLOGIE 60
4.1 BEWERTUNG DER SCHALTUNGSVARIANTEN ANHAND EINES FAHRSPIELS GO
4.1.1 ABLEITUNG DES SIMULATIONSMODELLS EINES MODULS 60
4.1.2 BERECHNUNG DER VERLUSTLEISTUNG DER HALBLEITER 63
4.1.3 ALLEINIGE VERWENDUNG VON 3,3 KV IGBTS 69
4.1.4 BESTIMMUNG DER ENERGIEEFFIZIENZ FUER EIN TYPISCHES
NAHVERKEHRSFAHRSPIEL . 71
4.2 EINSATZ VON MEHRPUNKTTOPOLOGIEN AUF DER PRIMAERSEITE DES
DC/DC-KONVERTERS . . 75
4.2.1 GEGENUEBERSTELLUNG MOEGLICHER MEHRPUNKTTOPOLOGIEN 75
4.2.2 KOMMUTIERUNGEN 76
4.2.3 SYMMETRIE DER PRIMAERSEITIGEN ZWISCHENKREISKONDENSATOREN 79
4.2.4 EXPERIMENTELLE UEBERPRUEFUNG 82
4.2.5 VERLUSTVERTEILUNG ZWISCHEN INNEREN UND AEUSSEREN IGBTS 89
4.2.6 VERGLEICH DER TOPOLOGICN 95
5 KONZEPTE ZUR MEHRSYSTEMFAEHIGKEIT 96
5.1 ANFORDERUNGEN AN TRAKTIONSSYSTCMC IM GRENZUEBERSCHREITENDEN VERKEHR
96
5.2 AUSGEWAEHLTE REALISIERUNGEN DER MEHRSYSTEMFAEHIGKEIT 97
5.2.1 R.EALISIERUNGSMOEGLICHKEITEN FUER 15 KV UND 25 KV AC TRAKTIONSNETZE
. ... 97
5.2.2 REALISIERUNGSNIOEGLICHKEITEN FUER 3 KV UND 1,5 KV DC TRAKTIONSNETZE
.... 98
5.3 REALISIERUNGSMOEGLICHKEITEN BEI EINSATZ DER MF-TOPOLOGIE 101
5.3.1 15 KV UND 25 KV AC TRAKTIONSNETZ 101
5.3.2 3 KV UND 1,5 KV DC TRAKTIONSNETZ 103
5.3.3 BEWERTUNG DER VARIANTEN 106
6 ZUSAMMENFASSUNG 108
II
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