Dreiphasen-Dreischalter-Dreipunkt- Pulsgleichrichtersystem

Kapitel 2: Vergleich von PWM Gleichrichterkonzepten 29
da die Eingangströme nicht symmetrisch sind. Diese Schaltungsstruktur kann daher nur
angewendet werden, wo die EN61000-3-2 und EN61000-3-4 nicht verlangt werden.
I N(n) / A
10
1
IN(n) / A
0.1
0.01
3
2
1
0
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Frequenz f / kHz
3S Boost n = 2...40
Limit IEC61000-3-4
Limit IEC61000-3-2
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40
Ordnung n der Harmonischen
Abb.2.11: Frequenzspektrum der Eingangsströme iN (a) und Harmonische
n = 2…40 im Vergleich zu den zulässigen Grenzwerten nach EN61000-3-
2 und EN61000-3-4 (vgl. (b)) für eine Eingangsspannung von UN,l-l =
400V und eine Ausgangsleistung von PO = 10.5kW für den „3S Boost“.
Im Folgenden werden die Berechnungsformeln für die mittleren und effektiven
Strombelastungen der Leistungshalbleiter präsentiert, um im Anschluss eine
Wirkungsgradprädiktion des Systems durchführen zu können. Es werden rein
rechteckförmige Ströme unter Vernachlässigung des Stromrippels und eine konstante
Schaltfrequenz angenommen. Die Richtigkeit der Formeln wird mit der Simulation
überprüft.
Die Sperrspannungsbeanspruchung der Halbleiter wird durch die Ausgangsspannung
UO (zuzüglich der transienten Überspannungen beim Schalten) definiert. Das
vorliegende System kann mit IGBTs als Leistungstransistoren Si mit einer
Spannungsfestigkeit von 1200V (APT45GP120B2DQ2) realisiert werden, wobei die
antiparallelen Dioden DS,i bereits im Gehäuse integriert sind (Gehäuse T-MAX
entspricht TO247 ohne Montageloch). Als Freilaufdioden Di werden ultraschnelle soft
recovery Dioden mit einer Spannungsfestigkeit von 1000V (APT40DQ100B) im
TO-247 Gehäuse verwendet.
(a)
(b)