Untitled - vdf Hochschulverlag AG an der ETH Zürich

u d
i d
i d
s A+
s A-
S A+
S A-
s B+
s B-
S B+
S B-
i A
u AB
A
B
3.3 Schaltungen von selbstgeführten Stromrichtern 67
u d
id sA+=1 sB+=1 iA i d
s A-=1 s B-=1
Bild 3.31.
Einphasige Brücke für
I-Stromrichter,
links: Schaltung mit
idealisierten Elementen,
rechts Ersatzschaltung
mit Umschaltern
Stromrichter je die beiden oberen (sA+ / sB+ ) und unteren (sA- / sB- ) Elemente. Der Strom
im Zwischenkreis id und die ausgangsseitige Spannung uAB sind bedingt durch die im Bild
angedeutete äussere Beschaltung des Stromrichters geglättet und können keine Sprünge
ausführen. Daraus ergeben sich die folgenden Bedingungen für die beiden oberen Schaltelemente:
1. sA+ =1 und sB+ =0: der Strom id aus dem positiven Leiter des Zwischenkreises wird auf
die Klemme A geleitet.
2. sA+ =0 und sB+ =1: der Strom id aus dem positiven Leiter des Zwischenkreises wird auf
die Klemme B geleitet.
3. sA+ =0 und sB+ =0: dieser Zustand würde den Zwischenkreisstrom unterbrechen und ist
deshalb verboten.
4. sA+ =1 und sB+ =1: der Strom id aus dem positiven Leiter des Zwischenkreises fliesst je
nach Vorzeichen der Spannung uAB entweder zu der Klemme A oder B. Da der I-Stromrichter
am Ausgang das Verhalten einer Stromquelle aufweisen soll, ist diese Situation
unerwünscht.
Damit ergeben nur die erste und zweite Schaltkombination sinnvolle Betriebszustände.
Sie geben den beiden Schaltern sA+ und sB+ das Verhalten eines Umschalters wie er in der
Ersatzschaltung in Bild 3.31 rechts dargestellt ist. Dasselbe gilt für die beiden unteren
Schalter sA- und sB- . Die Schaltfunktionen der beiden Schalterpaare müssen die folgenden
Bedingungen einhalten:
sA+ + sB+ = 1, sA- + sB- = 1
(3.84)
Es ist dabei durchaus erlaubt, dass der Zwischenkreisstrom über einen der Brückenzweige
kurzgeschlossen wird und nicht über die Last fliesst.
Die Transformationsgleichungen für den Phasenstrom und die Zwischenkreisspannung
haben die folgende Form:
iA = ( sA+ – sA-)id= – ( sB+ – sB- ) id (3.85)
ud = ( sA+ – sA-)uAB =
– ( sB+ – sB-) uAB (3.86)
Der Stromrichter verhält sich am Ausgang wie eine Stromquelle, wobei der Strom iA die
drei Schaltniveaus id , 0 und -id aufweisen kann. Die Eigenschaften sind dual zu denjenigen
der einphasigen Brücke mit Spannungszwischenkreis: der Strom beim I-Stromrichter
entspricht der Ausgangsspannung beim U-Stromrichter. Der geschaltete Verlauf der Zwi-
A
u AB
B