modulare dreiphasen- pulsgleichrichtersysteme - ETH Zürich

306 4 Bewertung und Vergleich mit direkten Dreiphasensystemen
4.1.4 Besonderheiten des Delta-Rectifier
Durch den modularen Aufbau mit Einphasen-PFC-Einheiten, die in Dreieckschaltung an das
Dreiphasennetz angeschlossen sind, kann bei Phasenausfall eine höhere Ausgangsleistung als
bei direkten Dreiphasensystemen bereitgestellt werden. Bei Phasenfall werden die zwei
Module, die an dieser Phase angeschlossen sind, in Serie geschaltet. Damit kann bei
entsprechender Auslegung der Regelung (s. Kapitel 2.4.2.4 und nachfolgende Kapitel) über
die Serienschaltung bei Einhaltung des Modulnennstromes 1/3 der Gesamtleistung übertragen
werden, womit insgesamt 2/3 = 66,7% der Nennleistung an den Ausgang geliefert werden
können. Im Gegensatz dazu kann bei direkten Dreiphasensystemen (und auch beim Y-
Rectifier) nur noch 1/ 3 =57,7% der nominellen Leistung übertragen werden (zwei Module
liegen in diesem Fall in Serie an der verketteten Eingangsspannung).
Der grosse Vorteil des modularen Aufbaus liegt aber darin, dass beim Delta-Rectifier mittels
einer einfachen schaltungstechnischen Massnahme auch bei Phasenausfall 100% der
Nennleistung übertragen werden kann, ohne die einzelnen Module überdimensionieren zu
müssen. Dafür werden die Eingangsdiodenbrücken der Module durch Dreiphasen-
Thyristorbrücken ersetzt (zusätzlich 2 Ventile pro Modul), mit welchen die Umschaltung auf
die beiden verbleibenden Netzphasen durchgeführt werden kann (Bild 2.17 auf S. 68 zeigt
diese Erweiterung). Damit kann der Delta-Rectifier auf Systemebene mit einer hohen
Versorgungssicherheit auf Nennleistungsniveau gegen Phasenausfälle ausgestattet werden.
Voraussetzung für diesen Betrieb ist, dass die beiden verbleibenden Netzphasen die um 3
erhöhte Leistung bereitstellen können. Der Eingangsstromrippel nimmt dabei aufgrund der
fehlenden Rippelstromreduktion durch den Nullstrom maximal den dreifachen Wert des
Modulstromrippels (s. Bild 4.8(a)) an. Eine Reduktion des Eingangsstromrippels wäre in
diesem Fall jedoch durch eine um 120° in der Pulsperiode versetzte Taktung der Module
möglich. Mit der Parallelschaltung der drei Module an die beiden Netzphasen liegt weiterhin
keine Systemverkopplung zwischen den Modulen vor, womit keine Vorkehrungen zur
Vermeidung einer Systeminstabilität notwendig sind.
Durch den modularen Aufbau wird die übertragene Leistung auf drei Einheiten aufgeteilt,
deren Ausgänge zueinander auf unterschiedlichem, schaltfrequentem Potenzial liegen. Für die
Bildung eines gemeinsamen „Leistungs-Tors“ müssen daher an die Zwischenkreise des
Gleichrichtersystems DC/DC-Ausgangsstufen mit Potenzialtrennung angeschlossen werden,
deren Ausgänge parallel geschaltet sind (s. Bild 1.4 (a) auf S. 23). Der Einsatz des Delta-
Rectifier - und somit auch des Y-Rectifier - ist also für Anwendungen sinnvoll, die eine