Dreiphasen-Dreischalter-Dreipunkt- Pulsgleichrichtersystem

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50 Kapitel 2: Vergleich von PWM Gleichrichterkonzepten P / W 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Transistoren Freilaufdioden Netzdioden Induktivitäten Transformator Ausgangskond. Eigenbedarf Zusatzverluste 320V 400V 530V (a) P / W 160 Abb.2.26: Aufteilung der Verluste des „Minnesota Rectifier“ nach Tab.2.17 für unterschiedliche Eingangsspannungen 320, 400 und 530V bei einer Ausgangsleistung von 10.5kW (a) und für 166, 208 und 480V bei 5.25kW Ausgangsleistung (b). 140 120 100 80 60 40 20 0 Transistoren Freilaufdioden Netzdioden Induktivitäten Transformator Ausgangskond. Eigenbedarf Zusatzverluste 166V 208V 480V Die Hauptteile des Gleichrichtervolumens sind in Tab.2.18 aufgelistet und in Abb.2.27 grafisch dargestellt. Die resultierende Leistungsdichte beträgt ρ = 1.52kW/dm 3 , das Leistungsgewicht nur ca. 470W/kg. Diese schlechten Werte resultieren direkt aus dem großen Volumen und Gewicht des Niederfrequenztransformators, der mit 50Hz betrieben wird. Das Konzept ist daher für 50/60Hz Netze nicht besonders interessant, kann aber von Interesse bei Hochgeschwindigkeitsturbinen oder im Bereich der Luftfahrt sein, wo die Speisefrequenz im Bereich 400Hz … 800Hz liegt und daher das Transformatorvolumen und -gewicht entsprechend geringer ausfällt. Kühlkörpertemperatur TH= 90 °C Umgebungstemperatur TA= 50 °C Benötigter Kühlkörper RTH= 0.191 °C/W AAVID Typ S101/120PG Thermischer Widerstand RTH= 0.189 °C/W Kühlkörpervolumen VH= 0.480 dm 3 Lüftervolumen VF= 0.300 dm 3 Induktivitäten VL= 0.386 dm 3 Transformator VT= 4.400 dm 3 Ausgangskondensatorvolumen VC= 0.486 dm 3 Eigenstromversorgung, Leiterplatten, etc. Vaux= 0.750 dm 3 Steuerplatine Vcon= 0.100 dm 3 Gesamtvolumen V= 6.902 dm 3 Leistungsdichte ρ= 1.52 kW/dm 3 Tab.2.18: Berechnung der Leistungsdichte des „Minnesota Rectifier“. (b)
Kapitel 2: Vergleich von PWM Gleichrichterkonzepten 51 V / dm 3 5 4 3 2 1 0 Kühlkörper Lüfter Induktivitäten Transformator Kondensatoren Zusatzvol. Steuerung Minnesota R. Abb.2.27: Aufstellung der Einzelvolumina der Leistungskomponenten des „Minnesota Rectifier“. Der Transformator beansprucht beinahe 65% des Gesamtvolumens.
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Kurzfassung Moderne Stromversorgung
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