Untitled - Semikron

1 Betriebsweise von Leistungshalbleitern
Nullstromschalter (ZCS, Zero Current Switch)
In Nullstromschaltern werden die Leistungshalbleiter ausschließlich aktiv einschaltbar und passiv
ausschaltbar (bei i =0) betrieben. Durch den Verzicht auf einen Steuerfreiheitsgrad gegenüber
S
dem HS ist man in der Lage, durch eine ausreichend große Reiheninduktivität L zum Schalter
K
den aktiven Einschaltvorgang wesentlich verlustärmer ablaufen zu lassen. Das eröffnet die Möglichkeit,
höhere Schaltfrequenzen im Vergleich zum harten Schalten zu realisieren.
Der nur noch vorhandene eine Schaltersteuerfreiheitsgrad erfordert den Einsatz des Steuerverfahrens
„Pulsverschiebungsmodulation (PSM; pulse shift modulation)“. Im konkreten Fall der
Schaltungen mit Nullstromschaltern nennt man das Steuerverfahren auch „Phasenanschnittsteuerung“.
Am Beispiel des Ersatzkommutierungskreises zeigt Bild 1.2.4 die möglichen Schalterkonfigurationen
eines ZCS in IGBT-Technik, die sinngemäß auch für Schaltungen mit ausschließlich
zyklischem Schalten ohne Kommutierung anwendbar sind. Ein typisches Schaltungsbeispiel
ist der stromeingeprägte Parallel Resonant Converter. Der Widerstand R symbolisiert eine
Load
Lastauskopplung parallel zum Schwingkreis. Eine weitere Gruppe von Schaltungstopologien, die
aus-schließlich auf der Basis von Nullstromschaltern arbeiten, sind die netzgeführten Thyristorgleichrichterschaltungen.
LK LK 2
2
V K
iL
(i )
S 1
DC
L K
2
LK 2
S 2
i L
L K
2
S 1
S 2
Parallel Resonant Converter
vK
(v )
AC
R Load
Bild 1.2.4 ZCS Kommutierungskreise und typisches Schaltungsbeispiel
V K
V K
L K
2
L K
2
L K
2
S 1
i L
S 2
S 1
i L
S 2
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