MASTER THESIS - Fachhochschule Nordwestschweiz

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6.3.4 Softswitching Wenn ein MOSFET schaltet, kann durch die Ladung ein grosser Strom während dieser kurzen Zeit entstehen. Daher wird ein Kondensator zwischen Pin „Gate“ und „Source“ angebracht, um diesen Effekt zu minimieren. Abbildung 59 : Softswitching Dieser Kondensator beeinflusst den internen Widerstand des MOSFET. Dieser Widerstand, der ohne Spannung am Pin des MOSFET sehr gross ist, wird während dieses kurzen Augenblicks bis zum Nennwert abklingen. 6.3.5 Schutz gegen kurze Spannungsabfälle 6.3.5.1 Theorie Abbildung 60 : Kondensatoren gegen Spannungsabfall Die Auslösungszeit, muss wie auf Abbildung 51 : Charakteristik für die Benutzung der Batterie Seite 40 gezeigt, definiert werden. Um diese zu berechnen, kann die elektrische Schaltung der Abbildung 52 Seit 41 vereinfacht werden: Nachfolgend wird die Definition gemacht: U → Spannung der Batterie vor einem Spannungsabfall. t0 out C5 10nF C33 30uF t U out + → Spannung der Batterie nach einem Spannungsabfall, welche gleich wie U2 ist. Automatisierung – Kite Windkraftwerk 45 R1 3.3k C3 1uF Q1 IRF530N/TO R5 12k Abbildung 61 : Vereinfachte Schaltung
Gleichungen zu Abbildung 61 der vorhergehenden Seite: ⎡ d U −U C 2 ⎤ U = U = R5 ⋅ i = R5 ⋅ − ⋅U ⋅ C − R5 C R1 C dt R6 ⎡ ⎤ ⎢⎣ ⎥⎦ ⎢⎣ ⎥⎦ & U −U & R5 R6 R6 ( ) C 2 0 = R5 ⋅ −U ⋅ C − − U = −U ⋅ C ⋅ R5 − ⋅ U −U −U C C C C 2 C ⎛ ⎞ ⎝ ⎠ R5 R5 R5 R5 0 = −U& ⋅ C ⋅ R5 − ⋅ U + ⋅U − U = −U& ⋅ C ⋅ R5 −U ⋅ ⎜1 + ⎟ + ⋅U R6 R6 R6 R6 C C 2 C C C 2 Um diese Differentialgleichung zu lösen, ist eine konventionelle Lösung Erster Ordnung gegeben: x y& = a ⋅ y + b ergibt f ( x) E e α⋅ β = ⋅ − α Die Entwicklung der elektrischen Schaltung in der Form der letzten Gleichung: ⎛ ⎞ R5 R5 ⎜1 + ⎟ ⋅U 2 R6 6 R5 R6 R5 U 2 U& ⎝ ⎠ R + ⋅ = −U ⋅ + = −U ⋅ + C C C R5 ⋅C R5 ⋅C R5 ⋅ R6 ⋅C R5⋅ R6 ⋅ C Die Lösung führt zu: R5+ R6 − ⋅t R5 ⋅U R5⋅ R6⋅C 2 U ( t) = E ⋅ e + C R5 + R6 14243 14243 α β Der letzte Variabel „E“ lässt sich mit Einsetzen der Zeit t=0 finden. Die Gleichung wird: R5 ⋅U 2 U ( t ) = E + C 0 R + R 5 6 R5 ⋅U 2 E = U ( t ) − C 0 R5 + R6 Gleichung der Spannung des Kondensators vor einem Spannungsabfall: U ( t ) U t0 = ⋅ C 0 out R5 R5 + R6 Also wird die Gleichung zu: t + R 5+ R 6 t + 5 5 t t R R ⋅U − ⋅ R5 ⋅U 0 out R 5⋅R 6⋅C out U ( t) = U ⋅ − ⋅ e + C out R5 + R6 R5 + R6 R5 + R6 R 5+ R 6 R5 ⎡ − ⋅t t t + 0 R 5 R 6 C t + ⎤ ⋅ ⋅ U ( t) = ⋅ C ⎢( U − U out out ) ⋅ e + U out ⎥ R5 + R6 ⎣ ⎦ 46 25/02/2011
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