Untitled - vdf Hochschulverlag AG an der ETH Zürich

3.3 Schaltungen von selbstgeführten Stromrichtern 57
3.3.2 Zweistufige Stromrichter für Spannungszwischenkreis-Umrichter
Die zweistufigen Schaltungen sind die Standardtopologien für U-Stromrichter. Die Bezeichnung
zweistufig kommt daher, dass der Stromrichter die Ausgangsspannung zwischen
zwei diskreten Niveaus umschalten kann.
3.3.2.1 Einphasige Halbbrücke
Die Basis für alle weiteren Schaltungen ist die einphasige Halbbrücke, entsprechend
einem einzelnen Brückenzweig nach Bild 3.21. Dabei muss der Mittelpunkt des Zwischenkreises
existieren und zugänglich sein. Da dies in der Praxis meistens nicht der Fall
ist, kommt die Schaltung in dieser Form kaum zur Anwendung. Ihre in Kapitel 3.3.1 beschriebene
Funktion und die zugehörigen Gleichungen sind jedoch für das Verständnis
der weiteren Schaltungen von grosser Bedeutung.
3.3.2.2 Einphasige Brücke
Die Brücke gemäss Bild 3.23 ist die gebräuchliche Schaltung für alle einphasigen Anwendungen.
Sie besteht aus zwei Brückenzweigen, zwischen welche die Last geschaltet wird.
Der Mittelpunkt des Zwischenkreises ist nicht angeschlossen.
id ud /2
sA+ 0
u d/2
i s
d A-
S A+
S A-
s B+
s B-
S B+
S B-
i A
A
uAB B
u A0 u B0
0
id ud/2 SA +1
-1
+1
iA A
uAB SB B
ud/2 -1
uA0 uB0 Bild 3.23. Einphasige zweistufige Brücke für U-Stromrichter,
links: Schaltung mit idealisierten Elementen, rechts: Ersatzschaltung mit Umschaltern
Beide Brückenzweige werden so betrieben, wie in Kapitel 3.3.1 erklärt wurde: es ist immer
eines der Schaltelemente eingeschaltet und das andere ausgeschaltet. Die Schaltung
lässt sich deshalb, wie in Bild 3.23 rechts dargestellt, mit Hilfe von zwei Umschaltern modellieren.
Die Transformationsgleichungen haben die Form:
uAB ( sA – sB) ud = ----
2
id ( sA – sB) iA =
----
2
(3.60)
(3.61)
Die Ausgangsspannung (Phasenspannung) kann bei der Brückenschaltung 3 Schaltniveaus
annehmen, nämlich +u d , 0 und -u d . Stehen beide Umschalter in derselben Position
i d
0