Leistungselektronik: Einführung in Schaltungen und ... - Furys-Mod

116 5 WS/GS-Umrichter mit eingeprägtem Gleichstrom (WS/GS-I-Umrichter)den Ventilen erfolgt. Diese Zeitpunkte sind durch die Schnittpunkte der Spannungenu U , u V , u W gekennzeichnet und werden natürliche Steuerzeitpunkte, auch natürlicheZündzeitpunkte, genannt. Einer von ihnen (Stromübergabe 5–1 in Abb. 5.2), ist inAbb. 5.3 mit α = 0 gekennzeichnet.Da auch weiterhin I d = const und eine ideale Stromübergabe angenommenwerden, behalten die Ströme i T1 , i T3 , i T5 ihre Form. Sie sind jetzt gegenüber derDiodenschaltung um den Winkel α verzögert. Dasselbe gilt für den Netzstrom i U .Die Gleichspannung u d (Abb. 5.3) besteht weiter aus π/3 langen Abschnitten derAußenleiterspannungen. Sie sind ebenfalls um den Winkel α gegenüber der Diodenschaltungverschoben. Den Einfluss der Anschnittsteuerung auf die Sperrspannungder Thyristoren zeigt der Zeitverlauf der Spannung u T1 .In Abb. 5.4 ist für weitere Steuerwinkel der Zeitverlauf der Spannung u d aufgezeichnet.Es wird dabei weiter vorausgesetzt, dass der Strom I d vollständig geglättetist.Der arithmetische Mittelwert kann auch für die Anschnittsteuerung durch Integrationeines Intervalls berechnet werdenU dα = 1π/3∫α+π/6α−π/6√2 U cos ωt dωt =3π√2 U cos α = Udi cos α. (5.6)Die Abhängigkeit des arithmetischen Mittelwertes der Gleichspannung bei AnschnittsteuerungU dα ist in Abb. 5.5 gezeigt. Es zeigt sich, dass die oben getroffeneWahl für α = 0 dazu führt, dass bei α = 0 der größte Wert von U dα erreicht wird.Die Voraussetzungen, unter denen die Beziehung (5.6) abgeleitet wurde, seiennoch einmal wiederholt: Vollständig geglätteter Strom I d , symmetrische dreiphasigeWechselspannung, symmetrische Ansteuerung aller Ventile, idealer Stromübergangzwischen den idealen Ventilen.Für den Steuerwinkel α>π/2 wird U dα negativ. Da die Stromrichtung nichtgeändert wurde, bedeutet das eine Umkehr der Richtung des Energieflusses. Das istpraktisch nur ausführbar, wenn auf der GS-Seite eine Spannungsquelle angeschlossenwird. Dann arbeitet der Stromrichter für απ/2imWechselrichterbetrieb.Wird auf der GS-Seite nur ein Ohm’scher Widerstand angeschlossen, so sind dieZeitverläufe von i d und u d gleich. Der Strom i d ist dann nicht geglättet. Das zeigtdie Abb. 5.6 für zwei verschiedene Steuerwinkel. Für α>π/3 treten im Strom i dLücken auf. Die Ventilschaltung bildet den Strom i d auf die Netzseite ab, wie er alsi U dargestellt ist.Die Abb. 5.7 verdeutlicht den Zeitverlauf des Stromes i d bei nicht vollständigerGlättung. Dabei ist in Abb. 5.7b die Glättungsinduktivität L d so groß angenommen,dass bei dem gewählten Steuerwinkel keine Lücken in i d auftreten. In Abb. 5.7a istdie Induktivität L d so gewählt, dass Lücken im Strom i d auftreten. Die SteuerkennlinieU dα = f (α) für den Fall einer Ohm’schen Belastung auf der GS-Seite istebenfalls in Abb. 5.5 mit eingezeichnet worden.