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Leistungselektronische Schaltungen

  • Dierk Schröder
Chapter

Zusammenfassung

In diesem Kapitel werden die leistungselektronischen Stellglieder für die Gleichstrommaschinen GNM vorgestellt. Außerdem werden einführend der Direktumrichter, der Stromrichtermotor und die Varianten des I-Umrichters angesprochen, die die Struktur des netzgeführten Stellglieds verwenden. Eine ausführliche Darstellung der Stellglieder für Umrichterantriebe erfolgt in Kapitel 10. Es erfolgte eine Überarbeitung der Reihenfolge der Stellglieder und eine deutliche Erweiterung des Umfangs der Darstellungen.

Die Stellglieder für die GNM sind die netzgeführten Stellglieder und die DC-DC-Wandler, die Stellglieder für die ASM sind heute vorwiegend die U-Umrichter, mit Einschränkungen der Direktumrichter sowie der I-Umrichter, bei SM wird ebenso der U-Umrichter sowie der Stromrichtermotor verwendet. Da die Funktion der leistungselektronischen Stellglieder wesentlich von der Funktion der leistungselektronischen Bauelemente abhängig ist, werden von der Diode, dem Thyristor, dem MOSFET, dem IGBT und dem IGCT die Strukturen, die Kennlinien und das Schaltverhalten vorgestellt. Anschließend werden die Grundprinzipien der netzgeführten Stellglieder, die die Wechsel- oder die Dreh-Spannung in eine variable Gleichspannung wandeln, erläutert: die Pulszahl, die lastabhängigen Verläufe der Spannungen und Ströme, der Steuerwinkel, die Kommutierung und Überlappung, der Gleich- und Wechselrichterbetrieb, das Wechselrichterkippen, das Netzverhalten mit Verschiebungs- und Leistungs-Faktor und den Umkehr-Stromrichter. Mit diesen Kenntnissen werden die Strom- und Drehzahl-Regelung für in dem Drehmoment und der Drehzahl variable Gleichstromantriebe erläutert. Aufgrund des von der Theorie abweichenden Verhaltens der Stromregelung werden die Großsignal-Approximation des Stellglieds sowie der adaptive Stromregler lückendem Strom ergänzend erklärt. Eine weitere Verbesserung kann durch die prädiktive Stromregelung erzielt werden. Führungs- und Störverhalten werden zusätzlich behandelt.

Es folgen ausführliche Erklärungen zu den DC-DC-Wandlern, die eine feste Gleichspannung in eine variable Gleichspannung wandeln. Die Varianten sind: Tiefsetzsteller, Hochsetzsteller, Zweiquadrantsteller mit Umkehr des Ankerstroms oder der Ankerspannung und Vierquadrant-Steller. Es werden jeweils die Funktion und die Steuer-Verfahren behandelt.

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© Springer-Verlag GmbH Deutschland 2017

Authors and Affiliations

  1. 1.Technische Universität MünchenMünchenDeutschland

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