Dreiphasen-Dreischalter-Dreipunkt- Pulsgleichrichtersystem

6 Kapitel 1: Einleitung
Dies führt zu der Motivation, zuerst die dem Stand der Technik entsprechenden
dreiphasigen Schaltungsstrukturen anhand gleicher Voraussetzungen einem objektiven
Vergleich zu unterziehen, um die Eigenschaften des vorgeschlagenen Dreischalter-
Dreipunkt-Pulsgleichrichtersystems (VIENNA Rectifier) im direkten Vergleich zu
alternativen Topologien beurteilen zu können. In Kapitel 2 werden dazu der
Leistungsfaktor, die Stromverzerrung (THDI), der Wirkungsgrad und die
Leistungsdichte für acht unterschiedliche Gleichrichtersysteme errechnet bzw. durch
digitale Simulation ermittelt.
In Kapitel 3 wird der Frage nachgegangen, ob die vorgeschlagene Struktur des
Dreischalter-Dreipunkt-Pulsgleichrichtersystems bereits optimal ist, oder ob alternative
Brückenzweigstrukturen bessere Ergebnisse liefern könnten. Es wird auch die
Möglichkeit einer Einschaltentlastung diskutiert und experimentell verifiziert.
Bisher hat sich die Forschung zum Thema der Regelung des Eingangsstroms des
VIENNA Rectifier nur auf theoretische Betrachtungen und Simulationen beschränkt. Es
existierten praktische Versuchsaufbauten basierend auf einem Toleranzbandregler,
sowie eine industrielle Realisierung basierend auf einem integrierten Schaltkreis für
Einphasen-PFCs (Power Factor Correction) [14], die sogar einen Phasenausfall
beherrschen soll. Die folgenden Kapitel 4 und Kapitel 5 beschäftigen sich daher mit
zwei unterschiedlichen Methoden der zuverlässigen Regelung des Systems, die beide
den Phasenausfall und die Phasenwiederkehr bei ohmschen Netzverhalten ohne
Umschaltung der Reglerstruktur beherrschen: In ersterem Fall wird ein „Average
Current Mode Controller“ näher untersucht und im zweiten Fall wird versucht, die zur
Generierung der Stromsollwerte notwendigen Analogmultiplizierer durch eine
einfachere Reglerstruktur zu vermeiden.
Kapitel 6 präsentiert die unterschiedlichen Möglichkeiten zur Messung der
Drosselströme und stellt sich der Frage, ob es möglich ist, eine Beobachtung des
Eingangsstroms durch Messung des Stroms zum Ausgangsspannungsmittelpunkt als
Alternative zu den kostenintensiven Stromwandlern zur Messung der eingangseitigen
Drosselströme vorzusehen, um damit den Sensoraufwand verringern zu können.
Eine relativ große Unsicherheit stellt die elektromagnetische Verträglichkeit des
vorgeschlagenen Systems dar, da die Ausgangsspannung einen hohen Gleichtaktanteil
mit Schaltfrequenz aufweist. Dazu sollen in Kapitel 7 die Störquellen identifiziert und
entsprechende Entstörmaßnahmen getroffen werden. Schließlich stellt sich in Kapitel 8