Dreiphasen-Dreischalter-Dreipunkt- Pulsgleichrichtersystem

Kapitel 2: Vergleich von PWM Gleichrichterkonzepten 23
Einer der wesentlichen Nachteile des Systems ist der große erforderliche
Induktivitätswert von L = 1.5mH bei einer effektiven Strombelastung von 25A. Die
Induktivität könnte vorteilhafterweise auf zwei Einzelinduktivitäten aufgeteilt werden,
wobei eine im positiven und eine im negativen Zweig der Schaltung angeordnet werden
sollte. Diese Induktivitäten könnten dann mit Metglas Powerlite C-Kernen [17] mit der
Typenbezeichnung AMCC32 und einem Luftspalt von g = 1mm und einer
Windungszahl N = 48Wdg ausgeführt werden. Das Volumen der beiden Induktivitäten
summiert sich zu VL = 0.46dm 3 . Die Ausgangskondensatoren (12 Stück) besitzen ein
Volumen von VC = 0.486dm3 und für die Eigenstromversorgung, Überspannungs-
begrenzungsschaltungen, die Ansteuerschaltung und die Leiterplatte wird ein Volumen
von Vaux = 0.75dm 3 angenommen. Die Regelung des Systems ist vergleichsweise
einfach und wird mit einem Bauraum von Vcon = 0.1dm 3 in die Berechnung der
Leistungsdichte aufgenommen. Damit ergibt sich ein Gesamtvolumen des Systems von
V = 2.576dm 3 , bei einer Ausgangsleistung von 10.5kW resultiert daraus eine
Leistungsdichte von ρ = 4.08kW/dm 3 .
Tab.2.5 zeigt den Vergleich der Strombelastung des Netzes, des Leistungstransistors,
der Freilaufdiode, der Netzdioden, des Drosselstroms und der Ausgangskondensatoren
durch die Simulation und die Rechnung. Der Fehler beträgt max. 2.8% beim Mittelwert
und 2.2% beim Effektivwert des Transistorstroms. Der Zweck der Berechnung ist
einerseits die Wirkungsgradprädiktion und andererseits die Dimensionierung der
Komponenten, wofür eine Genauigkeit der Stromwerte (nicht des Wirkungsgrades) von
5% ausreichen sollte. Der exakte Wert des Wirkungsgrades kann nur durch eine
experimentelle Analyse eines realisierten Systems ermittelt werden.
Simulation Rechnung Fehler
Eingangsspannung UN,l-l= 400 400 V
Eingangsstrom IN,rms= 16.53 16.58 A -0.3%
Transistorstrom IS,rms= 10.71 10.95 A -2.2%
IS,avg= 5.66 5.83 A -2.8%
Freilaufdiodenstrom IDF,rms= 17.18 17.17 A 0.1%
IDF,avg= 14.58 14.50 A 0.6%
Netzdiodenstrom IDN,rms= 11.69 11.78 A -0.8%
IDN,avg= 6.75 6.79 A -0.6%
Eingangsdrosselstrom IL,rms= 20.25 20.41 A -0.8%
Ausgangskondensatorstrombelastung ICO,rms= 9.1 9.20 A -1.2%
Tab.2.5: Vergleich der Strombelastung bestimmt durch Simulation und
Rechnung. Der maximale Unterschied beträgt 2.8%.