modulare dreiphasen- pulsgleichrichtersysteme - ETH Zürich

1 Einleitung
1.1 Überblick
Ein wachsender Markt für AC/DC-Stromversorgungen mit geregelter Ausgangsspannung bei
einem weiten Eingangsspannungsbereich insbesondere für die Energieversorgung von
Vermittlungsstellen der Nachrichten- und Datenübertragung, die vorliegenden Standards,
Richtlinien, und Empfehlungen (IEEE-519, IEC-555, EN61000-3-2; [Key93], [Red01],
[Red95]) hinsichtlich der Limitierung von niederfrequenten Netzstromoberschwingungen und
eines optimalen Leistungsbezugs mit einem Leistungsfaktor nahe λ=1 , sowie wirtschaftliche
Aspekte hinsichtlich Baugrösse / Platzbedarf, Gewicht, Wirkungsgrad, Kosten und Ausfallsicherheit
haben den Bedarf an Gleichrichtersystemen mit Leistungsfaktorkorrektur stark
angehoben.
In den letzten 10-15 Jahren ist ein verstärkter Trend von passiven bzw. niederfrequentgetakten
Gleichrichtersystemen hin zu hochfrequent getakten aktiven Systemen sowohl für
einphasige Applikationen bis zu einem Leistungsbereich von typisch 1,5kW als auch für
dreiphasige Systeme im Leistungsbereich ab 1,5kW bis etwa 10kW zu erkennen. Treibender
Faktor dieser Entwicklung ist vor allem der Wunsch nach immer kleineren Baugrössen, d.h.
höherer Leistungsdichte und verbesserter Regeldynamik. Die technologischen Fortschritte in
der Halbleiterindustrie und in der Verbindungstechnik führen einerseits auf eine stetig
ansteigende Performance der Leistungshalbleiter mit geringeren Leit- und Schaltverlusten und
einer höheren Sperrspannungsfestigkeit, anderseits sind deren Stückkosten aufgrund der
Massenproduktion stark gefallen. Im Gegensatz dazu ist für passive Komponenten ein
stagnierender Preisverlauf festzustellen ([Bos92]), wodurch aktive Systeme mit neuester
Halbleitertechnologie, hoher Schaltfrequenz, kleinen passiven Komponenten in der
Konvertertopologie und einem EMV-Eingangsfilter für die Begrenzung der
leitungsgebundenen Störaussendung ([EN01a], [EN01b]) verstärkt als die vorrangige Lösung
angesehen werden.
Aus der Historie heraus ist ein grosser Teil der im Einsatz befindlichen aktiven Dreiphasen-
Pulsgleichrichtersysteme noch auf der Topologie eines bidirektionalen Sechsschalter-
Hochsetzstellers ([Ert86], [Mao96]), der aus der Antriebstechnik durch Umkehrung der
Einsatzfunktion bzw. der Energierichtung eines Wechselrichters entstanden ist, aufgebaut.