Untitled - vdf Hochschulverlag AG an der ETH Zürich

3 Leistungskreis von Frequenzumrichtern mit
selbstgeführten Stromrichtern
3.1 Schaltelemente der selbstgeführten Stromrichter
3.1.1 Idealisierte Schaltelemente
Die Schlüsselelemente eines Stromrichters sind die Leistungshalbleiter, welche als
schnelle statische Schalter eingesetzt werden. Die folgenden Betrachtungen konzentrieren
sich auf die Halbleiter in selbstgeführten Stromrichtern. Bild 3.1 zeigt die entsprechenden
3 Halbleitertypen als Schaltsymbole und ihre idealisierten Kennlinien. Sie repräsentieren
zwei verschiedene Schalter, einer rückwärts leitend, der andere rückwärts sperrend,
sowie eine gewöhnliche Diode. Die idealisierte Betrachtung bedeutet, dass der
Spannungsabfall im leitenden Zustand und der Leckstrom im sperrenden Zustand als null
angenommen werden. Die Schalter werden über ein logisches Schaltsignal s gesteuert:
der Wert s=1 bezeichnet den eingeschalteten und s=0 den ausgeschalteten Zustand. Das
Schaltsignal s(t) in Funktion der Zeit wird als Schaltfunktion bezeichnet. In selbstgeführten
Schaltungen müssen die Schaltelemente die Fähigkeit besitzen, den Strom in Vorwärtsrichtung
(i S >0) abschalten zu können. Halbleiter mit dieser Fähigkeit werden abschaltbar
genannt.
s
i S
i S s=1
u S
s=0
u S
s
i S s=1
s=0
uS Schalter rückwärts leitend Schalter rückwärts sperrend Diode
i S
u S
Bild 3.1.
Idealisierte Leistungshalbleiter
für
einen selbstgeführten
Stromrichter
Die idealisierte Betrachtung beinhaltet im weiteren, dass die Übergänge zwischen dem
ein- und dem ausgeschalteten Zustand, wie in Bild 3.2 links dargestellt, ohne Verzögerung
und mit unendlich steilen Schaltflanken ausgeführt werden können. Der Schalter ist damit
gänzlich verlustlos, sowohl in bezug auf Leit- wie auf Schaltverluste.
i D
i D
u D
u D