XII Optoelektronik

Weitere Magazine

Empfehlungen

Info

450 Elektronik Geht der Laststrom von einem Stromweg auf einen anderen Stromweg über, ohne daß vorher der Strom im abgebenden Ventil Null geworden ist, so bezeichnet man diesen Vorgang als Kommutierung .Jenach Ursache spricht man von netzgeführten oder lastgeführten Stromrichtern; zusammen bilden sie die Gruppe der fremdgeführten Stromrichter. 1,0 0,5 0 –0,5 –1,0 0 U d α U do Induktive Last Aktive Last Widerstandslast Induktive Last Wechselrichterbetrieb G leichrichterbetrieb 30 60 90 120 150 a 180 grd Bild XV-16 Lastabhängige Steuerkennlinieneiner B2C-Schaltung Die Ausgangsspannung U d des vollgesteuerten B2- Stromrichters (B2C) hängt nicht nur vom Phasenanschnittwinkel a , sondern auch von der Lastart ab. Bei der Last unterscheiden wir zwischen Widerstandslast, induktiver Last und aktiver Last. Unter aktiver Last ist das Betreiben eines Stromrichters auf eine Gegenspannung, zum Beispiel Akkumulator oder induzierte Spannung U 0 eines Gleichstrommotors, zu verstehen. Die lastabhängigen Steuerkennlinien nach Bild XV-16 beschreiben das Verhältnis von gesteuerter Gleichspannung U d a zu ungesteuerter Gleichspannung U d 0 bei verschiedenen Lastarten. Man erkennt, daß die Ausgangsspannung U d a bei idealer induktiver Last bei einem Phasenanschnittwinkel α = 90 ° zu Null wird. Wird der Phasenanschnittwinkel bei aktiver Last α >90 ° ,geht der B2-Stromrichter (B2C) inden lastgeführten Wechselrichterbetrieb über. Bei großen Gleichstromleistungen wird der Gleichstrom dem Drehstromnetz entnommen. Beispielhaft L1 L2 L3 L1 V1 L2 V2 L3 V3 N I d U d L U L U R Bild XV-17 M3C-Schaltung mit ohmsch-induktiver Last R L werden die M3C-Gleichrichterschaltung (gesteuerte Dreipulsmittelpunktschaltung) und die vollgesteuerte Sechspulsbrückengleichrichterschaltung (B6C) erläutert. Bild XV-17 zeigt eine M3C-Schaltung mit ohmschinduktiver Last an einem Dy-Transformator mit herausgezogenem Sternpunkt. Bei einem Phasenanschnittwinkel α =0° arbeitet diese Schaltung als ungesteuerter Gleichrichter M3 (Thyristoren durch Dioden ersetzt). Es ist immer das Stromventil leitend, dessen Anoden-Katoden-Spannung das positivste Potential besitzt. Bei idealer Stromglättung ergeben sich Stromblöcke mit einer Länge von 120° , während die Gleichspannung U d nur eine sehr geringe Welligkeit aufweist (TabelleXV-2). Bei rein ohmscher Last können die Thyristoren V1 bis V3 erst 30° nach dem Nulldurchgang der Sternspannungen gezündet werden, da erst dann die Ventilspannungen positiv werden. Ein Impulssteuergerät muß je Periode drei um 120 ° phasenverschobene Impulse an die Gates liefern. Bei einem Phasenanschnittwinkel α ≤ 30° arbeitet diese Schaltung bei ohmscher Last nach Bild XV-18 imnichtlückenden Betrieb, bei einem Phasenanschnittwinkel 30 ° ≤ α ≤ 150° dagegen im lückenden Betrieb. Ist die Induktivität Lnach Bild XV-17 ausreichend groß, wird I d vollständig geglättet, und es treten keine Lücken auf. Bild XV-19 zeigt den Verlauf von U d ( ω t ) und I d ( ω t )bei α 1 = 0 ° , α 2 = 30° , α 3 = 60° und α 4 =90 ° im Gleichrichterbetrieb. Die Spannung U d α wird bei α 4 =90 ° zu Null. a) b) U e U e a 30° 30° a 180° 150° 180° 360° 360° v t Bild XV-18 M3C-Schaltung mit ohmscher Lastbei a) nichtlückendem und, b) lückendem Betrieb v t
XV Leistungselektronik 451 Gleichrichterbetrieb Wechselrichterbetrieb a =0° a =30° a =60° a =90° a =120° a =150° 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 U dia Udia U dia U dia 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 Bild XV-19 Verlauf der Verbraucherspannung bei verschiedenen Phasenanschnittwinkeln und Übergang vom Gleichrichterin den Wechselrichterbetrieb Wird der Phasenanschnittwinkel α >90 ° , so wird die Spannung U d α negativ. Nun kann sich zwar die Spannung U d α umpolen, wegen der Stromventile jedoch nicht der Strom I d .Die Schaltung geht in den Wechselrichterbetrieb über. Die bestehenden Strom- und Spannungsverhältnisse sind nur möglich, wenn die angeschlossene Last eine aktive Last, also eine Gleichstrommaschine im Generatorbetrieb ist. Die von der Maschine im Bremsbetrieb erzeugte Energie wird ins Netz zurückgespeist (Nutzbremsung). Die Schaltung funktioniert nur in dieser Weise, wenn weiterhin das Dreistromnetz angeschlossen ist, da durch dieses Netz das periodische Schalten der Thyristoren mitbestimmt wird. Es handelt sich hier um einen netzgeführten Wechselrichter. Aufgrund der nicht unendlich kurzen Kommutierungszeit und der Freiwerdezeit der Stromventile kann der Phasenanschnittwinkel nicht auf α =180° ausgedehnt werden. Bei Erreichen der Wechselrichtergrenze erlangen die Thyristoren ihre Sperrfähigkeit nicht rechtzeitig wieder, so daß mehrere Thyristoren gleichzeitig nochleitend sind. U d a U Strang U L1N U L2N U L3N –UStrang a =120°a =120° a =135° a =150° a =165° Bild XV-20 Fremdgeführter Wechselrichterbetrieb mit Kippvorgang bei α =165° Dieser Umstand führt zu einem sprungartigen Verändern der Ausgangsspannung, wie in Bild XV-20 für α =165° dargestellt ist. Man nennt diesen Vorgang Wechselrichterkippen. Der maximale Anschnittwinkel wird häufig durch den Betreiber auf α max =150° eingestellt. Auch für die M3C-Schaltung läßt sich die lastabhängige Steuerkennlinie berechnen und konstruieren. Sie weist große Ähnlichkeit mit der Kennlinie nach Bild XV-16 auf. Die vollgesteuerte Sechspulsbrückenschaltung B6C nach BildXV-21ist auch hinsichtlich Welligkeit und t L1 L2 L3 V1 L1 L2 L3 V4 V2 V5 V3 V6 U d I d L R L Bild XV-21 VollgesteuerteSechspulsbrückenschaltung (B6C) U L U R Transformatortypenleistung vorteilhafter als die M3- Schaltung. Dahier ein Sternpunkt nicht erforderlich ist (in der Schaltung nach Bild XV-17 führt er den gesamten Strom I d ), wird diese Schaltung fast immer bei höheren Leistungen verwendet. Für den Vergleich einzelner Werte siehe Tabelle XV-2. Die lastabhängige Steuerkennlinie eines B6C-Stromrichters zeigt Bild XV-22. Die Steuerkurven bei rein induktiver oder ohmscher Last liegen in weiten Bereichen übereinander. Für den Betrieb anaktiver Last gelten dieAussagen zur M3C-Schaltung sinngemäß. Halbgesteuerte Stromrichter nach den Schaltungen in Bild XV-23 (B2HK) und in Bild XV-24 (B2HZ) können nur als Gleichrichter eingesetzt werden, da Wechselrichterbetrieb nicht möglich ist. Die Dioden wirken zu bestimmten Zeiten wie Freilaufdioden und reduzieren die Blindleistung um die Hälfte. Diese U d a U do 1,0 0,5 0 –0,5 –1,0 0 Induktive Last Aktive Last Widerstandslast Induktive Last 30 60 90 120 150 180 Bild XV-22 Lastabhängige Steuerkennlinie der B6C-Schaltung U 1 U 2 V1 V2 V4 V3 L d U d U o I d M Wechselrichterbetrieb Gleichrichterbetrieb a grd L Feld Bild XV-23 Halbgesteuerte Stromrichter (B2HK)
Seite 1 und 2: XII Optoelektronik 433 XII Optoelek
Seite 3 und 4: XII Optoelektronik 435 1,2 I Fot I
Seite 5 und 6: XII Optoelektronik 437 schaltbild n
Seite 7 und 8: XII Optoelektronik 439 Je nach Grun
Seite 9 und 10: XIII Analog-Digital-Wandler 441 Opt
Seite 11 und 12: XIII Analog-Digital-Wandler 443 T2
Seite 13 und 14: XIII Digital-Analog-Wandler 445 E 3
Seite 15 und 16: XV Leistungselektronik 447 U 1 ,f1
Seite 17: XV Leistungselektronik 449 U,I U a
Seite 21 und 22: XV Leistungselektronik 453 U 1 U 2
Seite 23 und 24: XV Leistungselektronik 455 Tabelle
Seite 25 und 26: XV Leistungselektronik 457 stromvor
Seite 27: XV Leistungselektronik 459 R 1 R 2

XII Optoelektronik

Erfolgreiche ePaper selbst erstellen

Template löschen?

Als Template speichern?