Dreiphasen-Dreischalter-Dreipunkt- Pulsgleichrichtersystem

Kapitel 2: Vergleich von PWM Gleichrichterkonzepten 31
η = 97.85% bei einer Eingangsspannung von 400V ein guter Wirkungsgrad des
Gesamtsystems erreicht. In Abb.2.13(a) sind die Einzelverluste für eine Ausgangs-
leistung von PO = 10.5kW und einen Spannungsbereich von 320 … 530V, in
Abb.2.13(b) für eine Ausgangsleistung von PO = 5.25kW und einen Spannungsbereich
von 166…480V grafisch dargestellt. Die Verluste der Halbleiter belaufen sich auf
PV ≈ 170W, d.h. ein Kühlkörper mit einem thermischen Widerstand von
RTH = 0.235K/W (∆T = 40K) ist ausreichend. Das Volumen des vorgeschlagenen
Kühlkörpers von AAVID Thermalloy mit der Typenbezeichnung S101/120PG beträgt
VH = 0.48dm 3 . Der Lüfter beansprucht ein Volumen von VF = 0.3dm 3 incl. nicht
nutzbarem Raum zufolge der unterschiedlichen Grundfläche des Kühlkörpers und des
Lüfters (vgl. Tab.2.11).
Der Nachteil des Systems sind die großen Eingangsinduktivitäten mit einem Wert von
L = 750µH bei einer effektiven Strombelastung von über 20A und einem Spitzenstrom
von über 25A. Die Induktivitäten können dann gleich ausgeführt werden wie die
Induktivität des „1S Boost“, nur benötigt man jetzt drei Induktivitäten mit einem
Gesamtvolumen von VL = 0.69dm 3 . Die Ausgangskondensatoren (12 Stück) besitzen
ein Volumen von VC = 0.486dm3 und für die Eigenstromversorgung,
Überspannungsbegrenzungsschaltungen, 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 = 2.8dm 3 , bei einer Ausgangsleistung von 10.5kW resultiert daraus
eine Leistungsdichte von ρ = 3.74kW/dm 3 .
Tab.2.10 zeigt den Vergleich der Strombelastung des Netzes, der Leistungstransistoren,
der Freilaufdioden und der Ausgangskondensatoren bei der Simulation und der
Rechnung. Der Fehler beträgt max. 4.4% beim Mittelwert und 3.2% beim Effektivwert
des Transistorstroms, was für eine Wirkungsgradprädiktion und Dimensionierung
ausreichend genau ist.