Stromrichterschaltungen: Einführung in Die Schaltungen Netzgeführter Stromrichter

ISBN-13: 9783642811319 / Niemiecki / Miękka / 2011 / 434 str.

W. Hartel

Opis

Bei dem Vorhaben, eine Einfiihrung in die Stromrichterschaltungen zu schreiben, erhebt sich als erstes die Frage, ob man bei der Abhandlung des Stoffes den Schwerpunkt auf die Didaktik, also auf eine moglichst verstandliche Darstellung, oder aber auf den praktischen Nutzen, also auf die Bedeutung fUr die Anwendungen legen solI. Fiir die Auswahl des Stoffes und fiir die Art der Darstellung gelten in beiden Fallen unt- schiedliche Gesichtspunkte. . Die Erfahrungen einer achtzehnjahrigen Lehrtatigkeit an der Tech nischen Universitat Miinchen iiber das Thema Stromrichtertechnik haben gezeigt, daB der Umgang mit stiickweise stetigen Vorgangen in auf einanderfolgenden Zeitintervallen - also der Umgang mit den fiir die Stromrichterschaltungen typischen Erscheinungen - bei der Einarbei tung in den Stoff wesentlich groBere Schwierigkeiten bereitet, als die nachtragliche Obertragung der Ergebnisse auf die praktischen Anwen dungen. Daraus wurde der SchluB gezogen, daB offensichtlich ein Bediirfnis nach einer Einfiihrung in die Stromrichterschaltungen besteht, bei der den didaktischen Gesichtspunkten der Vorrang gegeben wird; vielleicht wird durch ein solches Buch sogar eine Liicke im deutsch sprachigen Schrifttum geschlossen.

Spis treści

I Einführung.- 1 Elektrische Ventile.- 2 Bezeichnungen und Grundregeln.- II Netzgeführter Stromrichterbetrieb.- 3 Zweipulsige Mittelpunktschaltung.- 3.1 Wirkungsweise der zweipulsigen Mittelpunktschaltung.- 3.11 Stromführung der Ventile.- 3.12 Ohmsche Last (L = 0).- 3.13 Ideale Glättung (L = ?).- 3.14 Lückender Betrieb bei ohmsch-induktiver Last.- 3.15 Nichtlückender Betrieb bei ohmsch-induktiver Last.- 3.16 Betrieb an der Lückgrenze.- 3.17 Steuerkennlinien.- 3.18 Belastungskennlinie.- 3.2 Wirkung der Kommutierungsinduktivitäten bei idealer Glättung.- 3.21 Einfluß der Kommutierungsinduktivitäten auf den Zeitverlauf der Ströme.- 3.22 Belastungskennlinien und Steuerkennlinie mit Kommutierungsinduktivitäten.- 3.3 Reduktion der Streureaktanzen.- 3.4 Einfluß der Kommutierungsinduktivität bei unvollkommener Glättung.- 3.41 Lückender Betrieb bei unvollkommener Glättung.- 3.42 Nichtlückender Betrieb bei unvollkommener Glättung.- 3.43 Diskussion des Zeitverlaufes der Ströme und Spannungen.- 3.44 Belastungskennlinien.- 4 Zweipulsige Mittelpunktschaltung mit Freilaufventil.- 4.1 Wirkungsweise des Freilaufventiles.- 4.2 Zeitlicher Verlauf der Ströme.- 4.3 Steuerkennlinie.- 4.4 Strommittelwerte.- 4.5 Einfluß der Kommutierungsinduktivitäten bei idealer Glättung.- 4.51 Zwei Kommutierungsintervalle pro Halbwelle (? ? u0).- 4.52 Ein Kommutierungsintervall pro Halbwelle (? ? u0).- 4.53 Belastungskennlinien.- 5 Einphasiger Wechselstromsteller.- 5.1 Wirkungsweise des einphasigen Wechselstromstellers.- 5.2 Steuerkennlinien.- 6 Mittelpunktschaltungen mit der Pulszahl p.- 6.1 Wirkungsweise der Mittelpunktschaltungen mit der Pulszahl p.- 6.11 Zündzeitpunkt und Schaltungswinkel.- 6.12 Ohmsche Last.- 6.13 Ideale Glättung.- 6.14 Ohmsch-induktive Last.- 6.2 Steuerkennlinien und Belastungskennlinien.- 6.21 Steuerkennlinien bei verschiedener Belastung.- 6.22 Belastungskennlinien.- 6.3 Einfluß der Kommutierungsinduktivitäten bei idealer Glättung.- 6.31 Einfache Kommutierung.- 6.32 Belastungskennlinien bei einfacher Kommutierung.- 6.33 Grenze zwischen einfacher und mehrfacher Kommutierung.- 6.34 Ströme und Spannungen bei mehrfacher Kommutierung und idealer Glättung.- 6.35 Vollständige Belastungskennlinie der dreipulsigen Mittelpunktschaltung mit gesteuerten Ventilen bei Vollaussteuerung.- 6.36 Vollständige Belastungskennlinie der dreipulsigen Mittelpunktschaltung mit ungesteuerten Ventilen.- 6.4 Einfluß der Kommutierungsinduktivitäten bei unvollkommener Glättung.- 6.41 Zeitverlauf der Ströme im lückenden Betrieb bei unvollkommener Glättung.- 6.42 Zeitverlauf der Ströme im nichtlückenden Betrieb bei unvollkommener Glättung.- 6.43 Belastungskennlinien im Bereich einfacher Kommutierung bei unvollkommener Glättung.- 6.44 Näherungsweise Berechnung der Belastungskennlinien im Bereich einfacher Kommutierung bei unvollkommener Glättung und nichtlückendem Betrieb.- 6.45 Vollständige Belastungskennlinien bei unvollkommener Glättung.- 6.5 Ventilströme.- 6.51 Mittelwert.- 6.52 Effektivwert.- 7 Saugdrosselschaltungen.- 7.1 Zeitverlauf der Ströme und Spannungen bei Vollaussteuerung.- 7.11 Parallelarbeit dreipulsiger Stromrichter.- 7.12 Saugdrosselspannung und Gleichspannung.- 7.13 Saugdrosselstrom und Sternpunktströme.- 7.14 Ventilströme.- 7.2 Betrieb im kritischen Bereich.- 7.21 Saugdrosselspitze.- 7.22 Ungesteuerter Betrieb im kritischen Bereich.- 7.23 Kennlinienverlauf im kritischen Bereich.- 7.3 Einfluß der Kommutierungsinduktivitäten (Belastungskennlinien).- 7.4 Höherpulsige Saugdrosselschaltungen.- 8 Brückenschaltungen.- 8.1 Gemeinsame Eigenschaften der Brückenschaltungen.- 8.2 Vollgesteuerte Zweipulsbrücke.- 8.3 Halbgesteuerte Zweipulsbrücke mit einem ungesteuerten Brückenzweig.- 8.4 Halbgesteuerte Zweipulsbrücke mit einem ungesteuerten Ventilstern.- 8.5 Vollgesteuerte Sechspulsbrücke.- 8.51 Betrieb bei ohmscher Last.- 8.52 Betrieb bei ohmsch-induktiver Last.- 8.6 Einfluß der Kommutierungsinduktivitäten bei der Sechspulsbrücke (ideale Glättung).- 8.61 Vorgänge im ersten Arbeitsbereich (einfache Kommutierung).- 8.62 Vorgänge im zweiten Arbeitsbereich (spontane Zündverzögerung).- 8.63 Vorgänge im dritten Arbeitsbereich (doppelte Kommutierung).- 8.7 Halbgesteuerte Sechspulsbrücke mit einem ungesteuerten Ventilstern.- 8.71 Steuerbereich 0 ? ? ? ?/3.- 8.72 Steuerbereich ?/3 ? ? ? ? (FreilaufWirkung).- 8.73 Steuerkennlinien.- 8.8 Erhöhung der Pulszahl durch Kombination mehrerer Brückenschaltungen.- 9 Wechselrichterbetrieb.- 9.1 Allgemeine Aussagen zum Wechselrichterbetrieb.- 9.11 Voraussetzungen für den Wechselrichterbetrieb.- 9.12 Vereinfachungen.- 9.2 Schaltungsreduktion bei idealer Glättung.- 9.3 Wechselrichterbetrieb bei idealer Glättung und ohne Kommutierungsinduktivitäten.- 9.31 Steuerkennlinien und Symmetrie-Eigenschaften des Wechselrichterbetriebes.- 9.32 Wechselrichtertrittgrenze ohne Kommutierungsinduktivitäten.- 9.33 Gleichstromverlauf beim Wechselrichterkippen ohne Berücksichtigung der Kommutierungsinduktivitäten.- 9.4 Wechselrichterbetrieb der p-pulsigen Mittelpunktschaltung mit Kommutierungsinduktivitäten bei idealer Glättung.- 9.41 Zeitverlauf der Ströme und Verlauf der Belastungskennlinien im Wechselrichterbetrieb bei einfacher Kommutierung.- 9.42 Einfluß der Kommutierungsinduktivitäten auf die Wechselrichtertrittgrenze.- 9.43 Grenze zwischen einfacher und mehrfacher Kommutierung.- 9.44 Vollständige Belastungskennlinien der dreipulsigen Mittelpunktschaltung.- 9.5 Wechselrichterbetrieb der sechspulsigen Brückenschaltung mit Kommutierungsinduktivitäten bei idealer Glättung.- 9.6 Einfluß der realen Ventileigenschaften auf die Wechselrichtertrittgrenze.- 9.61 Freiwerdezeit und Schonzeit.- 9.62 Wechselrichterkippen unter Berücksichtigung der Kommutierungsinduktivitäten und der Schonzeit.- III Stromrichter für Gleichstromantriebe.- 10 Gleichrichterbetrieb und Wechselrichterbetrieb mit Gegenspannung.- 10.1 Allgememe Aussagen über den Stromrichterbetrieb mit Gegenspannung.- 10.11 Leistungsquadranten.- 10.12 Betriebskennlinien.- 10.2 Wirkungsweise des Stromrichterbetriebes mit Gegenspannung bei kleinen Gleichströmen.- 10.21 Betrieb bei unwirksamer Steuerung (spontane Zündverzögerung).- 10.22 Betrieb bei wirksamer Steuerung.- 10.23 Betrieb an der Lückgrenze.- 10.24 Betrieb im nichtlückenden Bereich.- 10.25 Verlauf der Belastungskennlinien bei kleinen Gleichströmen.- 10.3 Wirkungsweise des Stromrichterbetriebes mit Gegenspannung bei hohen Gleichströmen.- 10.4 Vollständige Belastungskennlinien beim Stromrichterbetrieb mit Gegenspannung.- 11 Umkehrstromrichter.- 11.1 Prinzipielle Eigenschaften des Umkehrstromrichters.- 11.11 Wirkungsweise des Maschinenumformers.- 11.12 Wirkungsweise des Umkehrstromrichters.- 11.13 Stromrichterkennlinien beim Betrieb des Umkehrstromrichters.- 11.14 Kreisstrom und Kreisspannung.- 11.2 Kreisstromfreier Betrieb.- 11.3 Eigenschaften des Kreisstromes.- 11.31 Bedingungen für die Steuerwinkelsumme.- 11.32 Der Kreisstrom an der Lückgrenze.- 11.33 Lückender Kreisstrom.- 11.34 Nichtlückender Kreisstrom.- 11.4 ?.- 11.43 Kennlinienverlauf bei ?I + ?II < ?.- 11.44 Betriebseigenschaften des kreisstrombehafteten Umkehrstromrichters.- 11.5 Umkehrstromrichterschaltungen.- 11.51 Mittelpunktschaltung.- 11.52 Saugdrosselschaltung.- 11.53 Brückenschaltung.- 11.54 Ankerkreisumschaltung und Feldkreisumschaltung.- IV Stromrichtertransformatoren am Drehstromnetz.- 12 Grundgleichungen und Ersatzschaltungen der Stromrichtertransformatoren am Drehstromnetz.- 12.1 Grundgesetze.- 12.11 Reduktion der Aufgabenstellung.- 12.12 Beziehungen zwischen den Wicklungsströmen.- 12.13 Jochleitfähigkeit.- 12.14 Beziehungen zwischen den Wicklungsspannungen.- 12.2 Verkettete Drosselspulen.- 12.3 Reduktionsgleichungen und Ersatzschaltpläne für die Mittelpunktschaltungen und die Saugdrosselschaltung.- 12.31 Ableitung der Reduktionsgleichungen.- 12.32 Ersatzschaltpläne.- 12.33 Wirkung des Jochflusses.- 12.4 Reduktionsgleichungen und Ersatzschaltpläne für die sechspulsigen Brückenschaltungen.- 12.5 Reduktionsgleichungen und Ersatzschaltpläne bei verschiedenen Windungszahlen auf der Netzseite und Ventilseite.- 13 Netzseitige Ströme der Stromrichtertransformatoren; Bauleistung.- 13.1 Bauleistung der Stromrichtertransformatoren.- 13.2 Netzseitige Ströme und Bauleistung der Mittelpunktschaltungen und der Saugdrosselschaltung: Netzseitiger Stern.- 13.21 Berechnung der netzseitigen Ströme und der Jochdurchflutung bei netzseitigem Stern.- 13.22 Saugdrosselschaltung mit netzseitigem Stern.- 13.23 Sechspulsige Mittelpunktschaltung mit netzseitigem Stern.- 13.24 Dreipulsige Mittelpunktschaltung mit netzseitigem Stern.- 13.3 Netzseitige Ströme und Bauleistung der Mittelpunktschaltungen und der Saugdrosselschaltung: Netzseitiges Dreieck.- 13.31 Berechnung der netzseitigen Ströme und der Jochdurchflutung bei netzseitigem Dreieck.- 13.32 Saugdrosselschaltung mit netzseitigem Dreieck…..- 13.33 Sechspulsige Mittelpunktschaltung mit netzseitigem Dreieck.- 13.34 Dreipulsige Mittelpunktschaltung mit netzseitigem Dreieck.- 13.4 Netzseitige Ströme und Bauleistung der sechspulsigen Brückenschaltung.- 14 Einfluß der Netzinduktivitäten, der Transformatorstreuung und des Jochflusses auf den Stromrichterbetrieb bei einfacher Kommutierung und idealer Glättung.- 14.1 Allgemeine Aussagen zur einfachen Kommutierung.- 14.11 Vergleichbarkeit der Schaltungen.- 14.12 Verlauf der Ströme und Spannungen bei einfacher Kommutierung und idealer Glättung.- 14.2 Ersatzschaltungen und Gleichspannungsverlust bei einfacher Kommutierung.- 14.21 Einfache Kommutierung bei der Saugdrosselschaltung.- 14.22 Einfache Kommutierung bei der sechspulsigen Mittelpunktschaltung.- 14.23 Einfache Kommutierung bei der dreipulsigen Mittelpunktschaltung.- 14.24 Sechspulsige Brückenschaltungen.- 14.3 Verzerrung der Spannungen auf der Netzseite und auf der Ventilseite der Transformatoren durch Kommutierungseinbrüche.- 14.31 Kommutierungseinbrüche bei der Saugdrosselschaltung.- 14.32 Kommutierungseinbrüche bei den sechspulsigen Mittelpunktschaltungen.- 14.33 Kommutierungseinbrüche bei den dreipulsigen Mittelpunktschaltungen.- 14.34 Kommutierungseinbrüche bei den sechspulsigen Brückenschaltungen.