ETiT IV-Praktikum Versuch Gleichstromsteller - Institut für ...

5 Versuchsvorbereitung
Die folgenden Fragen sollen bei der Vorbereitung auf den Versuch und die Klausur behilflich
sein. Die Antworten sind Teil der Ausarbeitung und sollen ebenfalls abgegeben werden.
1. Skizzieren Sie die Schichtstruktur eines IGBTs und geben Sie die Polung im Leitzustand
an! Wie ist die prinzipielle Funktionsweise?
2. Wie wird die Gleichspannung durch einen Gleichstromsteller geändert? Welche Vor-
und Nachteile hat dies gegenüber anderen Verfahren?
3. Wie sieht das Schaltbild eines Zweiquadrantenstellers mit Stromumkehr aus? Zeichnen
Sie ebenfalls einen Zweiquadrantensteller mit Spannungsumkehr und einen Vierquadrantensteller!
Markieren Sie beim Vierquadrantensteller die beiden zuvor angesprochenen
möglichen Zweiquadrantenstellertypen!
4. Zeichnen Sie die vier Quadranten, beschriften Sie die Achsen und kennzeichnen Sie
die Bereiche „Antreiben“ (Motor) und „Bremsen“ (Generator)!
5. Welche Ventile können im Zweiquadrantenbetrieb mit Stromumkehr (Frage 3) Strom
führen? In welchem der Quadranten befindet man sich jeweils (bitte in Skizze aus
Frage 4 eintragen)?
6. Wie sind die Zusammenhänge zwischen den Ausgangsgrößen des GS , der Drehzahl
und dem Moment der GM?
7. Skizzieren Sie näherungsweise jeweils eine Belastungskennlinie (Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie)
einer fremderregten GM im Motor- und Generatorbetrieb! Tragen Sie
außerdem die Grenzlinien ein! Von welchen Größen hängen die Grenzen ab?
8. Wodurch entsteht die Stromwelligkeit? Welche Folgen hat sie? Welche Frequenzen
erkennt man bei der Fourieranalyse eines pulsweitenmodulierten Stroms?
9. Wie ist der Stromverlauf bei der Strom-Zweipunkt-Regelung (GS mit Stromumkehr)
bei einem sprungförmigen Verlauf von I0 auf –I0 des Stromsollwerts (Skizze)?
10. Welche Steuer- und Regelverfahren für einen GS kennen Sie? Geben Sie jeweils eine
prinzipielle Erklärung (evtl. mit Blockschaltbild und Zeitdiagramm)!
11. Leiten Sie die bezogene Einschaltdauer (Aussteuerung) � als Funktion der Einschaltdauer
tEin, der Frequenz der Dreiecksspannung f∆, der Bezugsspannung UB und der
Sollwertspannung Ud her!
12. Von welcher Größe hängt die Taktfrequenz bei der ZPR ab?
13. Skizzieren Sie die geschlossene Regelstrecke Stromregler - GS - GM - Meßglied!
Tragen Sie die entsprechenden Übertragungsfunktionen ein. Hilfe: Der GS besitzt eine
Verstärkung kGS und eine Totzeit TtGS. Das Meßglied hat PT1-Verhalten.
14. Legen Sie einen PI-Regler für die oben angegebene geschlossene Regelstrecke nach
dem Betragsoptimum aus! Hilfe: Ein Totzeitglied kann hier vereinfachend durch ein
PT1-Glied genähert werden. Die Glättungszeitkonstante ist wesentlich größer als die
beiden anderen Zeitkonstanten (TtGS, T1Mess