Untitled - vdf Hochschulverlag AG an der ETH Zürich

i d
U d
i a,d
i b,d
i c,d
Stromrichter a
Stromrichter b
Stromrichter c
i A
u a,AB
i A
u b,AB
i A
u c,AB
1 : n
1 : n
1 : n
15.1 Serieschaltung von Stromrichtern 287
Bild 15.1. Serieschaltung von 3 Stromrichtern
links: Prinzip einphasig, rechts: Transformator für dreiphasige Serieschaltung
i L
Im Normalfall sind die Stromrichter auf der DC-Seite parallel geschaltet. Dadurch ist
auf einfache Weise sichergestellt, dass sie alle mit derselben Gleichspannung versorgt
werden. Die Aufteilung der Lastspannung auf die einzelnen Stromrichter kann dann mit
Hilfe der Modulatoren rein gesteuert erfolgen. Prinzipiell ist es jedoch auch möglich, dass
die Zwischenkreise ebenfalls seriegeschaltet sind oder sogar völlig getrennt sind. Ein Beispiel
für den ersten Fall ist die Speisung des Zwischenkreises für einen dreistufigen
Stromrichter mit zwei zweistufigen Netzstromrichtern (Bild 3.27).
Die Regelung des Gesamtsystems ist besonders einfach: da der Ausgangsstrom für alle
Stromrichter identisch ist, kann er durch einen einzigen Regler eingestellt werden. Dasselbe
gilt für die Regelung der Zwischenkreisspannung auf der Speiseseite des Umrichters,
wenn die Zwischenkreise seriegeschaltet sind.
In dreiphasigen Schaltungen wird der Transformator in Bild 15.1 rechts verwendet. Die
Wicklungen für die Teilstromrichter sind unter sich in Stern geschaltet. Lastseitig sind die
Teilwicklungen einer Phase in Serie geschaltet und als ganzes in Stern angeordnet. Es ist
auch möglich, anstelle von Sternschaltungen überall Dreieckschaltungen zu verwenden.
Bezugsgrössen: Für die folgenden Betrachtungen ist es sinnvoll, neben den bisher verwendeten
Bezugsgrössen UB und IB (Kapitel 5.2.1.3), die hier für die Teilstromrichter gelten,
für die Lastseite angepasste Bezugsgrössen B und U' I' B zu definieren:
U' B
= knUB , I'B (15.2)
Liegt am Ausgang aller Teilstromrichter UB an, so ergibt sich an der Last gerade B . U'
Desgleichen entspricht IB auf der Stromrichterseite I'
B in der Last.
Spezialfälle von Serieschaltungen: Die in Kapitel 3.3.2.2 eingeführte einphasige Brükkenschaltung
ist, wie Bild 15.2 verdeutlicht, im Prinzip eine Serieschaltung von zwei
Halbbrücken. Allerdings fehlt der Transformator und die Lastspannung entspricht nicht
der Summe, sondern der Differenz der beiden Teilspannungen.
Auch für dreiphasige Schaltungen lässt sich eine Serieschaltung ohne Transformator realisieren.
Sie ist in Bild 15.3 dargestellt. Die Last muss dazu pro Phase über zwei Anschlussklemmen
verfügen (z.B. beide Klemmen jeder Maschinenwicklung). Dadurch
u L
L k
e
a
b
c
u a,U
u b,U
u c,U
IB = ----, k = Anzahl Stromrichter
n
u L,U