Dreiphasen-Dreischalter-Dreipunkt- Pulsgleichrichtersystem

212 Kapitel 8: DC/DC Ausgangsstufe
P v,
T = 30.5 W. (8.11)
8.4.2 Ausgangsinduktivität
Beachtet man die phasenversetzte Taktung der beiden Teilsysteme und damit die
effektive Verdopplung der Schaltfrequenz und des Tastverhältnisses und einen
angenommenen Spitze-Spitze-Stromrippel des Drosselstromes von ∆iL,p-p = 0.1IO =
20.8A, ergibt sich ein Induktivitätswert von L = 10.7µH. Bei Verwendung eines
C-Kerns AMCC 20 (Metglas Powerlite Alloy SA1) mit einem Luftspalt von 2mm
resultieren ein Wicklungswiderstand von RL = 476µΩ bzw. Kupferverluste von:
P L
2
v, L,
Cu = IO,
rms ⋅ R ⋅(
1+
α ⋅ ∆T)
= 27.2 W. (8.12)
Die spezifischen Kernverluste des Metglas Powerlite Materials betragen bei
Bpk = 52mT und 50kHz pv,Fe ≈ 15W/kg, mit einer Kernmasse von 0.35kg ergibt das
Pv,L,Fe = 5.3W. Die Gesamtverluste der Ausgangsinduktivität sind daher:
P v,
L = 32.5 W. (8.13)
8.4.3 Leistungstransistoren
Als Leistungstransistoren wurden 600V Warp-Speed IGBTs mit der Typenbezeichnung
IRG4PC50W verwendet. Eine Überlastung der Transistoren S1 und S2 wird durch eine
Parallelschaltung von zwei IGBTs vermieden, wobei die beiden Transistoren alternativ
geschaltet werden, d.h. die Leit- und Schaltverluste eines Elements werden im
Vergleich zur Verwendung nur eines IGBTs halbiert [95]. Die Leitverluste eines
Brückenzweiges betragen:
P v
,
, S,
c = I S,
avg ⋅U
CE sat = 23.9 W. (8.14)
Die Transformatorstreuinduktivität bewirkt, dass am IGBT keine Einschaltverluste
auftreten. Die Einschaltverluste infolge der RCD-Schaltentlastungen werden später
ermittelt. Der Hauptanteil der Schaltverluste tritt beim Ausschalten auf. Mit der
gemessenen Abschaltenergie von Eoff = 0.225mJ (Abb.8.5(b)) bei halber Nennlast
(IC = 18A, Sperrschichttemperatur ≈ 50°C) ergeben sich für einen Brückenzweig die
Schaltverluste bei Nennlast zu:
I S,
off
Pv,
S , s = ⋅ Eoff
⋅ fP
= 10.9 W. (8.15)
I
CE
Folglich ergeben sich die Gesamtverluste der IGBTs für einen Konverter zu: