Dreiphasen-Dreischalter-Dreipunkt- Pulsgleichrichtersystem

Kapitel 8: DC/DC Ausgangsstufe 203
eingesetzt wird. Sekundärseitig wäre wegen des hohen Ausgangsstroms von bis zu
210A eine Parallelschaltung der beiden DC/DC Konverter zu bevorzugen.
Eine mögliche Alternative stellt die in Abb.8.1(b) [89] dargestellte Struktur dar, wobei
die Komplexität gegenüber zwei in Serie geschalteter Vollbrückenschaltungen
wesentlich geringer ist. Vorteilhafterweise können hier IGBTs mit einer
Sperrspannungsfestigkeit von 600V eingesetzt werden. Als Nachteil ist auch hier zu
erwähnen, dass die Forderung nach der Verhinderung eines Brückenkurzschlusses oder
von Transformatorsättigung nicht erfüllt werden kann.
Eine weitere Möglichkeit stellt die asymmetrische Halbbrückenschaltung Abb.8.1(c)
dar. Ein Brückenkurzschluss durch Ansteuerfehler ist bei dieser Topologie nicht
möglich und Transformatorsättigung kann einfach durch eine Tastverhältnisbegrenzung
von δ < 50% verhindert werden. Allerdings wird bei dieser Struktur der Transformator
nur unidirektional magnetisiert, d.h. im Vergleich zu den vorher erwähnten Topologien
wird der ferromagnetische Kern auf den ersten Blick schlechter ausgenützt. Diese
schlechtere Ausnutzung ist aber keineswegs ein Faktor zwei, da bei den
vorangegangenen Topologien einerseits eine gewisse Reserve zur Vermeidung der
Kernsättigung eingehalten werden muss und andererseits evtl. die Eisenverluste im
Kern der begrenzende Faktor für die Magnetisierung sind. Bei der gegenständlichen
Realisierung wurde eine maximale Induktion von Bmax = 300mT gewählt, den
Transformator für eine Vollbrückenschaltung könnte man z.B. für eine maximale
Induktion von 200mT, d.h. einen bidirektionalen Induktionshub von 400mT,
dimensionieren. Damit ergibt sich für die asymmetrische Halbbrückenschaltung eine
schlechtere Ausnutzung des Eisens von nur 25%.
Die Konverterstruktur, die nach o.a. Ausführungen ausgewählt wurde, ist in Abb.8.2
abgebildet. Um Leistungshalbleiter mit einer Sperrspannungsfestigkeit von nur 600V
bei einer Pulsgleichrichterausgangsspannung von 800V verwenden zu können, müssen
auf der Eingangsseite zwei Konvertersysteme (a und b) in Serie geschaltet werden. Die
Ausgänge der Konvertersysteme sind an der Freilaufdiode parallel geschaltet, damit der
hohe Ausgangsstrom (208A) erzeugt werden kann [90]. Die Transformatoren werden
unidirektional magnetisiert und benötigen keine Mittelanzapfung. Vorteilhafterweise
benötigt das System nur eine Ausgangsinduktivität L [91], d.h. es muss kein
Zusatzaufwand zur Symmetrierung des Ausgangsstromes zwischen beiden
Konvertersystemen betrieben werden. Der Ausgangsstromrippel wird durch in der
Schaltfrequenz um 180° verschobenen Betrieb der Einzelsysteme minimiert.