Dreiphasen-Dreischalter-Dreipunkt- Pulsgleichrichtersystem

Kapitel 2: Vergleich von PWM Gleichrichterkonzepten 85
2.10 Zusammenfassung der Ergebnisse des Vergleichs der PWM
Gleichrichterkonzepte
In Tab.2.35 und Tab.2.36 sind die in diesem Abschnitt erarbeiteten charakteristischen
Werte der Gleichrichterkonzepte übersichtlich dargestellt. Es stellt sich heraus, dass es
Schaltungstopologien gibt, die einen Wirkungsgrad η größer 97% aufweisen (1S Boost,
3S Boost, 1S DCM Boost, 12-Puls-Gleichrichter und VIENNA Rectifier) und Systeme
mit einem Leistungsfaktor λ ≈ 1 bzw. einer Stromverzerrung THDI kleiner 7%
(VIENNA Rectifier, Buck+Boost Rectifier, Minnesota Rectifier und Bidirektionaler
Umrichter) gibt. Nur ein Konzept kann die Anforderungen an einen hohen
Wirkungsgrad, geringe Stromverzerrung, guten Leistungsfaktor und hohe
Leistungsdichte erfüllen – der VIENNA Rectifier.
Die Systeme 1S Boost, 3S Boost und 3S DCM Boost können ihre Anwendung dort
finden, wo die nachfolgende Konverterstufe eine auf einen konstanten Wert geregelte
Eingangsgleichspannung unabhängig von Netzspannungsvariationen und/oder für
Anwendungen bei weitem Eingangsspannungsbereich benötigt. Die Standards
EN61000-3-2 und EN61000-3-4 können mit ihnen nicht erfüllt werden.
Die beiden Systeme Minnesota Rectifier und 12-Puls-Gleichrichter können eine
interessante Alternative für Anwendungen im Bereich der Luftfahrt sein, wo die
Frequenz des Versorgungsnetzes bei 400 … 800Hz liegt und damit die Saugdrossel und
die Glättungsinduktivitäten des 12-Puls-Gleichrichters bzw. der Transformator des
Minnesota Rectifier für diese hohe Frequenz ausgelegt werden können, was massiv an
Bauvolumen und Gewicht spart (Transformator-Wachstumsgesetz [41]).
Für Anwendungen wo eine Ausgangsgleichspannung von Null bis zu einem beliebigen
Wert der auch höher als die Netzspannung sein kann, bei Nennstrom versorgt werden
muss (z.B. als Heizstromversorgung für Hochleistungsdruckmaschinen und
Hochleistungsbatterieladegeräte), stellt der Buck+Boost Rectifier eine gute
Realisierungsform dar. Er zeichnet sich durch sehr gute Eigenschaften am
Versorgungsnetz aus, der Wirkungsgrad und die Leistungsdichte sind eher bescheiden.
Der bidirektionale Umrichter wird seine Anwendung dort finden, wo die Rückspeisung
von Energie aus dem Gleichspannungszwischenkreis in das Versorgungsnetz gefordert
wird. Der bidirektionale Umrichter ist die einzige Topologie, die dies bewerkstelligen
kann. Mit ihm lassen sich sehr gute Werte des Leistungsfaktors und der