Application Manual Power Semiconductors - Deutsche ... - Semikron

5 Applikationshinweise für IGBT- und MOSFET-Module
Network 1
i dm
L K
C K
Module
2
Network 2
i cm1
S 1
2
i L
V K
i dm
i cm2
L K
2
S 2
C K
2
Baseplate
i cm
Z ch
Z N1
Z´N1
Z´N2
Z N2
Heatsink
Z hg
Bild 5.4.3 Ersatzkommutierungskreis mit Störausbreitungswegen [60]
GROUND
Bei einer induktiven Kommutierung schaltet der Schalter S1 auf den leitenden Schalter S2.
Bei einem harten Schaltvorgang (L K
= L Kmin
, C K
= C Kmin
) kommutiert zuerst der Strom mit einem durch
die Halbleitereigenschaften von Schalter 1 vorgegebenen Anstieg. Die Kommutierung endet durch
den Rückstromabriss von Schalter 2, dessen Verlauf gemeinsam mit der den Strom weiterführenden
Induktivität und den wirksamen Kapazitäten C K
die Spannungskommutierung und somit die Spannungsanstiege
bestimmt. In die wirksamen Kapazitäten müssen dabei alle gegenüber dem neutralen
Potential wirksamen Kapazitäten C ∑
mit einbezogen werden. Gemeinsam mit den Impedanzen
der Anschlusspunkte der Kommutierungsspannung gegenüber dem neutralen Potential wirken damit
Parallelimpedanzen zu den Kommutierungskapazitäten. Der Stromanstieg von Schalter 1 zu
Beginn der Kommutierung verursacht in der Kapazität der abgestützten Kommutierungsspannung
und in dem parallelen Netzwerk 1 symmetrisch fließende Ströme i dm
. Der durch den Rückstromabriss
von Schalter 2 und der als Stromquelle wirkenden Induktivität L verursachte Spannungsanstieg
am Ende der Kommutierung treibt durch die Parallelzweige zu den Kommutierungskapazitäten
C K
asymmetrisch über die Erdleitung fließende Ströme i cm
.
Ein Übergang zu weichen Einschaltvorgängen durch Vergrößerung von L K
(ZCS-Schalter, Kap. 5.9)
verringert den Stromanstieg und damit den symmetrischen Störstrom. Gleichzeitig wirken die vergrößerten
L K
in dem Stromkreis des asymmetrischen Störstromes. Die Steilheit des zu Beginn der
Kommutierung wirksamen Spannungsanstieges wird durch die Einschalteigenschaften von Schalter
S1 bestimmt. Den am Ende der Kommutierung einsetzenden Spannungssprung bestimmt das Rückstromverhalten
von Schalter S2. Der Übergang zum weichen Schalten im ZCS-Mode verringert
symmetrische Störströme und verändert das Frequenzspektrum der asymmetrischen Ströme, ohne
dass eine wesentliche Verringerung zu erwarten ist, vgl. Kap. 5.9.
Die kapazitive Kommutierung beginnt mit dem aktiven Ausschalten von Schalter S1.
Bei hartem Schalten (C K
= C Kmin
) bestimmen die parallel zu den Kommutierungskapazitäten wirksamen
Impedanzen zu dem neutralen Potential gemeinsam mit den Halbleitereigenschaften von S1
die Höhe des asymmetrischen Störstromes. Die nach der Spannungskommutierung einsetzende
Stromkommutierung und damit auch der symmetrische Störstrom werden sowohl durch das Ausschaltverhalten
von S1 als auch durch das Einschaltverhalten von S2 bestimmt.
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