Dreiphasen-Dreischalter-Dreipunkt- Pulsgleichrichtersystem

18 Kapitel 2: Vergleich von PWM Gleichrichterkonzepten
800
400
uN,ij / V 0
-400
-800
U O / V
u U / V
u S / V
800
600
400
200
0
30
20
10
iN / A 0
-10
-20
-30
U O
i N,R i N,S i N,T
0 5 10 15 20
t / ms
(a)
U O
i N,R i N,S i N,T
0 5 10 15 20
t / ms (b)
Abb.2.3: Simulation des „1S Boost“ für eine Netzperiode. Dargestellt sind
die Außenleiterspannungen uN,ij (ij = RS, ST, TR), die Ausgangsspannung
UO, die Umrichtereingangsspannung für den Hochsetzsteller uU, die
Spannungsbeanspruchung des Leistungstransistors uS und die Netzströme
iN,i (i = R, S, T) für eine Eingangsspannung von UN,l-l = 400V, eine
Ausgangsleistung PO = 10.5kW (a) und eine Eingangsspannung von
UN,l-l = 208V und eine Ausgangsleistung von PO = 5.25kW (b).
In Abb.2.3 ist das Systemverhalten (Simulationsergebnis) mit einem Regler nach
Abb.2.2 und Simulationsparametern nach Tab.2.2 dargestellt. Die Eingangsströme sind
rechteckförmig und weisen innerhalb der positiven und der negativen
Phasenspannungshalbschwingung einen Stromflusswinkel von 2π/3 (120°) auf. Der
Leistungsfaktor eines Gleichrichters mit einem rechteckförmigen Eingangsstrom, o.a.
Stromflussdauer und vernachlässigtem Stromrippel beträgt theoretisch λ = 3/π = 0.955
bei einer Stromverzerrung von THDI = 31.1%. Die Simulation liefert mit einem
Leistungsfaktor von λ = 0.9531 und einer Stromverzerrung THDI = 31.74% Werte, die
sehr nahe an der Theorie liegen.
Das Frequenzspektrum der Eingangsströme ohne EMV Filter ist in Abb.2.4(a)
dargestellt. Die Grundschwingung (1. Harmonische) des Eingangsstroms beträgt
IN(1),rms = 15.8A. Der Hauptanteil des Stromrippels liegt bei Frequenzen im Bereich
20 … 30kHz, daher wird für die Berechnung der Schaltverluste eine mittlere