Holdings: Leistungselektronik für Bachelors

Leistungselektronik für Bachelors: Grundlagen und praktische Anwendungen

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Bibliographic Details
Main Author:	Probst, Uwe (Author)
Format:	Book
Language:	German
Published:	München Hanser [2020]
Edition:	4., aktualisierte und erweiterte Auflage
Subjects:	Leistungsgleichrichter Leistungselektronik Leistungshalbleiter Antriebstechnik elektromobilität Elektronik Elektrotechnik Energietechnik erneuerbare energien Schalttransistoren FBETLEIS: Leistungselektronik FBLEHR: Lehrbuch ELEK2020 Lehrbuch
Online Access:	Inhaltsverzeichnis
Physical Description:	414 Seiten Illustrationen, Diagramme
ISBN:	9783446463172 3446463178

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adam_text	INHALT EINFUEHRUNG IN DIE LEISTUNGSELEKTRONIK ..................................... 13 1.1 GRUNDLAGEN ................... 13 1.2 EIGENSCHAFTEN DES SCHALTBETRIEBS ............................................................ 15 1.2.1 GLEICH-, WECHSEL-, MISCHGROESSEN .................................................. 16 1.2.2 ARITHMETISCHER MITTELWERT .......................................................... 17 1.2.3 EFFEKTIVWERT ................................................................................. 19 1.2.4 GESAMTEFFEKTIVWERT, KLIRRFAKTOR, FORMFAKTOR UND WELLIGKEIT ..... 22 1.2.5 UEBERSCHLAEGIGE BERECHNUNG BEI EINFACHEN KURVENVERLAEUFEN ...... 24 1.3 LEISTUNGSBILANZ BEI STROMRICHTERN .......................................................... 29 1.3.1 LEISTUNGSFAKTOR BEI SINUSFOERMIGEN GROESSEN ................................ 29 1.3.2 FOURIER-ANALYSE .......................................................................... 31 1.3.3 BLINDLEISTUNG BEI STROMRICHTERN ................................................. 32 1.4 BETRIEBSQUADRANTEN .................................................................................. 38 1.5 LOESUNGEN .................................................................................................. 39 LEISTUNGSHALBLEITER .................................................................... 44 2.1 GRUNDLAGEN DER HALBLEITERPHYSIK ............................................................ 44 2.1.1 EIGENLEITFAEHIGKEIT ........................................................................ 47 2.1.2 DOTIERUNG .................................................................................... 48 2.1.3 FELD- UND DIFFUSIONSSTROM .......................................................... 50 2.1.4 KOMBINATION VON P- UND N-DOTIERTEN HALBLEITERN ZUM PN-UEBERGANG ............................................................................... 50 2.1.4.1 RAUMLADUNGSZONE BEIM STROMLOSEN PN-UEBERGANG .... 51 2.1.4.2 RAUMLADUNGSZONE BEIM PN-UEBERGANG IN DURCHLASSRICHTUNG ...................................................... 53 2.1.4.3 RAUMLADUNGSZONE BEIM PN-UEBERGANG IN SPERRRICHTUNG ............................................................. 54 2.1.5 PIN-UEBERGANG ............................................................................. 54 2.2 NEUE HALBLEITERMATERIALIEN ...................................................................... 56 2.2.1 HALBLEITER MIT GROSSEM BANDABSTAND ............................................ 56 2.2.2 ANWENDUNGSGEBIETE ................................................................... 57 2.3 VERGLEICH VON IDEALEN UND REALEN SCHALTERN ........................................... 58 2.4 DIODE ........................................................................................................ 62 2.5 THYRISTOR ................................................................................................... 65 8 INHALT 2.6 TRANSISTOREN .............................................................................................. 68 2.6.1 MOSFET (UNIPOLAR-TRANSISTOR) .................................................... 68 2.6.2 BIPOLAR-TRANSISTOR ....................................................................... 73 2.6.3 IGBT ............................................................................................. 74 2.6.4 PARASITAERE ELEMENTE .................................................................... 80 2.6.5 SCHALTVERHALTEN ............................................................................ 84 2.6.6 LATCH-UP ...................................................................................... 88 2.6.7 ERSATZSCHALTBILD ........................................................................... 88 2.6.8 GEMEINSAMKEITEN VON TRANSISTOREN ........................................... 89 2.7 GAN-TRANSISTOREN ...................................................................................... 92 2.8 ABSCHALTBARE THYRISTOREN ......................................................................... 95 2.8.1 GATE-TURN-OFF-THYRISTOR (GTO) .................................................... 95 2.8.2 INTEGRATED-GATE-COMMUTATED-THYRISTOR (IGCT) .......................... 96 2.9 SCHUTZ VON LEISTUNGSHALBLEITERN .............................................................. 96 2.9.1 SPANNUNGSBELASTBARKEIT ............................................................. 97 2.9.2 UEBERSPANNUNGSSCHUTZ ................................................................ 98 2.9.3 SCHUTZ GEGEN UEBERSTROM UND KURZSCHLUSS ................................. 103 2.9.4 EIN- UND AUSSCHALTENTLASTUNG BEI TRANSISTOREN ......................... 104 2.10 ERWAERMUNG UND KUEHLUNG VON LEISTUNGSHALBLEITERN ............................... 107 2.10.1 DURCHLASSVERLUSTE BEI THYRISTOREN UND DIODEN ......................... 108 2.10.2 VERLUSTE BEI TRANSISTOREN ............................................................ 110 2.10.2.1 DURCHLASSVERLUSTE ........................................................ 110 2.10.2.2 SCHALTVERLUSTE .............................................................. 112 2.10.3 WAERMETRANSPORT UND AUSLEGUNG DER KUEHLUNG .......................... 113 2.11 DATENBLATTANGABEN FUER DIODEN UND TRANSISTOREN .................................... 119 2.11.1 VERWENDETE KURZZEICHEN UND INDIZES IN DATENBLAETTERN ............. 119 2.11.2 ANGABE VON KENNDATEN UND GRENZWERTEN .................................. 121 2.11.3 GLEICHRICHTERDIODEN .................................................................... 122 2.11.3.1 GRENZWERTE (ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS) .................. 122 2.11.3.2 KENNDATEN (CHARACTERISTICS) ....................................... 124 2.11.4 THYRISTOREN .................................................................................. 125 2.11.4.1 GRENZWERTE .................................................................. 126 2.11.4.2 KENNDATEN ................................................................... 126 2.11.5 TRANSISTORMODULE ......................................................................... 128 2.11.5.1 GRENZWERTE FUER TRANSISTOR-MODULE ............................. 129 2.11.5.2 KENNDATEN ................................................................... 130 2.12 LOESUNGEN .................................................................................................. 134 Q STROMRICHTERSCHALTUNGEN MIT DIODEN UND THYRISTOREN ....... . 139 3.1 EINPULS-GLEICHRICHTER ML ......................................................................... 139 3.1.1 AUFBAU DER SCHALTUNG ................................................................. 139 3.1.2 FUNKTIONSWEISE DER UNGESTEUERTEN MIU-SCHALTUNG .................. 140 3.1.3 FUNKTIONSWEISE DER GESTEUERTEN MIC-SCHALTUNG ....................... 142 3.2 ZWEIPHASIGE MITTELPUNKTSCHALTUNG M2 ................................................... 145 3.2.1 AUFBAU UND FUNKTIONSWEISE ...................................................... 145 3.2.2 STROMGLAETTUNG ............................................................................. 149 3.2.3 STEUERGESETZ IM NICHT LUECKENDEN BETRIEB ................................... 153 INHALT 9 3.3 DREIPHASIGE MITTELPUNKTSCHALTUNG M3 .................................................... 154 3.3.1 M3-SCHALTUNG BEI OHMSCHER LAST ............................................... 154 3.3.1.1 STEUERGESETZ IM NICHT KICKENDEN BETRIEB ................... 160 3.3.1.2 STEUERGESETZ IM LUECKBETRIEB ...................................... 161 3.3.2 M3-SCHALTUNG BEI IDEALER GLAETTUNG ............................................. 162 3.3.3 GLAETTUNGSDROSSEL ......................................................................... 166 3.3.4 WECHSELRICHTERBETRIEB ................................................................ 168 3.3.5 AUSWIRKUNG UND BERECHNUNG DER KOMMUTIERUNG ..................... 170 3.3.5.1 KOMMUTIERUNG BEI NETZGEFUEHRTEN STROMRICHTERN ...... 170 3.3.5.2 AUSWIRKUNG DER UEBERLAPPUNG .................................... 174 3.3.5.3 WECHSELRICHTERGRENZE ................................................. 177 3.3.5.4 GLEICHSPANNUNGSERSATZSCHALTBILD FUER MITTELWERTE ..... 178 3.3.6 MITTELPUNKTSCHALTUNGEN MIT VERBUNDENEN ANODEN ................... 180 3.3.7 NETZSTROEME UND TRANSFORMATORBAULEISTUNG ............................... 182 3.4 BRUECKENSCHALTUNGEN NETZGEFUEHRTER STROMRICHTER ............ 184 3.4.1 VOLLGESTEUERTE DREHSTROMBRUECKENSCHALTUNG B6C ....................... 185 3.4.2 BRUECKENSCHALTUNG B2C ............................................................... 189 3.5 UMKEHRSTROMRICHTER ................................................................................ 192 3.6 LOESUNGEN .................................................................................................. 195 Q GLEICHSTROMSTELLER ...................................................................... 203 4.1 EINFUEHRUNG ............................................................................................... 203 4.2 TIEFSETZSTELLER ........................................................................................... 206 4.2.1 GRUNDSCHALTUNG .......................................................................... 206 4.2.2 REALER TIEFSETZSTELLER .................................................................. 208 4.2.3 DIMENSIONIERUNG DES LC-FILTERS ................................................. 209 4.2.4 STROMWELLIGKEIT .......................................................................... 210 4.2.5 BETRIEB MIT KICKENDEM STROM ..................................................... 214 4.3 HOCHSETZSTELLER ......................................................................................... 219 4.3.1 GRUNDLEGENDE ARBEITSWEISE ....................................................... 219 4.3.2 BETRIEB MIT KICKENDEM STROM ..................................................... 223 4.4 MEHRQUADRANTENSTEILER ............................................................................ 224 4.4.1 ZWEIQUADRANTENSTEILER MIT STROMUMKEHR .................................. 225 4.4.2 ZWEIQUADRANTENSTEILER MIT SPANNUNGSUMKEHR ......................... 227 4.5 VOLLBRUECKE ................................................................................................ 233 4.5.1 ALLGEMEINE EINFUEHRUNG .............................................................. 234 4.5.2 PULSWEITENMODULATION ................................................................ 237 4.5.2.1 PULSWEITENMODULATION MIT ZWEI SPANNUNGSNIVEAUS (PWM2)........................................................................ 238 4.5.2.2 PWM MIT DREI SPANNUNGSNIVEAUS (PWM3) ............... 241 4.6 ANSTEUERSCHALTUNGEN FUER MOS-TRANSISTOREN ........................................... 251 4.6.1 GRUNDLAGEN .......................................................................... 251 4.6.2 CMOS-GATTER............................................................................... 253 4.6.3 GEGENTAKTSTUFE ........................................................................... 254 4.6.4 BESCHLEUNIGTES ABSCHALTEN ......................................................... 254 4.6.5 TREIBER-ICS .................................................................................. 255 4.6.6 POTENZIALFREIE ANSTEUERUNG MIT IMPULSUEBERTRAGER .................... 256 4.7 LOESUNGEN .......................................................................................... 260 10 INHALT B UMRICHTER MIT GLEICHSPANNUNGS-ZWISCHENKREIS ....................... 272 5.1 EINFUEHRUNG ................................................................................................ 272 5.2 EINPHASIGE SPANNUNGSEINPRAEGENDE WECHSELRICHTER ................................ 275 5.2.1 HALBBRUECKE MIT GRUNDFREQUENZTAKTUNG .................................... 275 5.2.2 VIERQUADRANTENSTEILER MIT GRUNDFREQUENZTAKTUNG .................... 278 5.2.3 STEUERVERFAHREN ZUR VERSTELLUNG VON FREQUENZ UND AMPLITUDE . 281 5.2.3.1 PULSAMPLITUDENMODULATION ......................................... 281 5.2.3.2 VIERQUADRANTENSTELLER MIT UNTERSCHWINGUNGSVERFAHREN ...................................... 281 5.2.4 ANWENDUNGEN ............................................................................. 293 5.3 DREIPHASIGER SPANNUNGSEINPRAEGENDER WECHSELRICHTER ........................... 293 5.3.1 GRUNDLEGENDER AUFBAU UND STEUERVERFAHREN ............................ 293 5.3.1.1 GRUNDFREQUENZTAKTUNG ................................................. 294 5.3.1.2 UNTERSCHWINGUNGSVERFAHREN ........................................ 302 5.3.1.3 RAUMZEIGERMODULATION ............................................... 309 5.3.1.4 WEITERE STEUERVERFAHREN .............................................. 316 5.3.1.5 FLATTOP-VERFAHREN .......................................................... 318 5.3.2 ERGAENZENDE KOMPONENTEN .......................................................... 319 5.4 EINSATZGEBIETE UND ANWENDUNGEN ........................................................... 320 5.4.1 ELEKTRONISCHE ANTRIEBSTECHNIK ................................................... 321 5.4.2 NETZEINSPEISUNG REGENERATIV ERZEUGTER ENERGIEN ...................... 322 5.5 LOESUNGEN .................................................................................................. 324 Q MEHRPUNKT-WECHSELRICHTER ........................................................ 329 6.1 GRUNDLAGEN UND SCHALTUNGSVARIANTEN ..................................................... 329 6.2 DREIPUNKT-WECHSELRICHTER ........................................................................ 333 6.2.1 EINPHASIGER DREIPUNKT-HALBBRUECKEN-WECHSELRICHTER ................ 334 6.2.1.1 PULSWEITENMODULATION DER DREIPUNKT-HALBBRUECKE ..... 338 6.2.1.2 STEUERGESETZ UND AUSGANGSSPANNUNG ........................ 342 6.2.1.3 SPANNUNGS- UND STROMVERLAEUFE BEI DER PWM ............... 342 6.2.1.4 BEDEUTUNG DER KLEMMDIODEN ..................................... 343 6.2.2 DREIPHASIGER DREIPUNKT-WECHSELRICHTER .................................... 344 6.2.2.1 SCHALTZUSTAENDE UND AUSGANGSSPANNUNGEN ................ 345 6.2.2.2 SPANNUNGSRAUMZEIGER ................................................ 349 6.2.2.3 MODULATIONSVERFAHREN UND STEUERGESETZ .................... 353 6.2.2.4 AUSWIRKUNG VON VERRIEGELUNGSZEITEN AUF DIE AUSGANGSSPANNUNG ..................................................... 354 6.3 LOESUNGEN .................................................................................................. 358 Q RESONANTES SCHALTEN .................................................................. 363 7.1 MOTIVATION ................................................................................................ 363 7.2 GRUNDLEGENDE ANALYSE VON LC-KREISEN ................................................... 366 7.3 GRUNDSTRUKTUREN FUER WEICHES SCHALTEN ................................................... 375 7.4 TIEFSETZSTELLER MIT ZCS ............................................................................. 379 7.5 TIEFSETZSTELLER MIT ZVS ............................................................................. 386 7.6 LOESUNGEN .................................................................................................. 390 INHALT 11 FACHBEGRIFFE DEUTSCH-ENGLISCH/ENGLISCH-DEUTSCH 393 FORMELZEICHEN UND ABKUERZUNGEN 400 GLOSSAR 404 LITERATUR 407 INDEX 409
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