Antriebssystem für höchste Geschwindigkeiten - Bergische ...
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6. Realisierungsmöglichkeiten <strong>für</strong> die Leistungsendstufe 82<br />
Verstärkern zur Diskussion. Verschiedene Topologien <strong>für</strong> Hochgeschwindigkeitsanwendungen<br />
sind in [38] diskutiert. Eine Lösung mit linearer<br />
Verstärkerstufe ist durchaus denkbar und soll danach der in der<br />
Antriebstechnik üblichen geschalteten Lösung gegenübergestellt werden.<br />
6.1 Geschalteter Verstärker mit Pulsbreitenmodulation<br />
Der durch eine Pulsweitenmodulation angesteuerte geschaltete Verstärker<br />
wird in der Antriebstechnik als Frequenzumrichter bezeichnet. Die Schaltungstopologie<br />
kann in Umrichter mit Spannungszwischenkreis und in<br />
Umrichter mit Stromzwischenkreis unterteilt werden.<br />
Wegen des geringen Schaltungsaufwandes ist der Umrichter mit Spannungszwischenkreis<br />
im Bereich kleiner und mittlerer Leistungen als<br />
Standardtopologie etabliert. Im Weiteren wird daher ausschließlich der<br />
Frequenzumrichter mit Spannungszwischenkreis betrachtet.<br />
Das Grundkonzept des Frequenzumrichters ist es, <strong>für</strong> drehzahlveränderliche<br />
Drehstromantriebe die Amplitude und die Frequenz der Grundschwingung<br />
mit hohem Wirkungsgrad variabel einstellen zu können. Der<br />
Zwischenkreis des Frequenzumrichters dient dabei als Spannungsquelle<br />
und Energiespeicher. Der Umrichter schaltet die Anschlüsse des Motors<br />
auf zwei Spannungspotentiale. Mit Hilfe der maschineneigenen Induktivität<br />
kann durch Variation der Einschaltdauern ein kontinuierlicher – im<br />
Idealfall sinusförmiger – Strom erzielt werden. Zur Speisung der Zwischenkreisspannung<br />
aus dem Netz wird meist eine ungesteuerte Gleichrichterschaltung<br />
eingesetzt.<br />
Diese Schaltung ist sehr wirtschaftlich und robust. Mit dieser Anordnung<br />
ist es jedoch nicht möglich die durch Rückarbeit des Antriebes erzeugte<br />
Energie ins Netz zurückzuspeisen. Dies ist in der vorliegenden Anwendung<br />
wegen der wenigen und sehr kurzen Rückarbeitszyklen nicht erforderlich.<br />
Bild 6.2 zeigt den prinzipiellen Aufbau.<br />
Gleichrichter Zwischenkreis Wechselrichter<br />
~ =<br />
= ~<br />
3 3<br />
Netz Maschine<br />
Bild 6.2: Grundschaltung eines Frequenzumrichters mit<br />
Spannungszwischenkreis
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