Inhalt. Vorwort Benutzerhinweise... 7

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1 Vorwort Benutzerhinweise Einführung in das Simulationssystem Portunus Installation Portunus Übersicht Menü und Symbolleiste Kontextmenü Modell-Datenbanken Grafische Modellierung mit fertigen Elementen Elemente aus der Bibliothek wählen Elemente auf dem Sheet anordnen und verbinden Parameter der Elemente festlegen und Ausgabegrößen wählen Simulationsparameter festlegen und Simulator starten Modellieren mit eigenen Modellen in VHDL-AMS Simulator und Online-Ausgabe Simulator Online-Ausgabe mit Displays Datenauswertung Übungsbeispiele M1-Schaltung als elektrisches Netzwerk Erzeugung eines PWM-Signals mit einem Zustandsgraphen Bewegungsgleichung in Blockdiagramm-Darstellung Halbleiter-Ventilbauelemente Aufbau und statische Kennlinien Dioden-Struktur Bemessung von Ventil-Bauelementen Durchlasseigenschaften Schalteigenschaften Transistor-Schalteigenschaften Schaltfrequenz Ausschaltvorgang einer Leistungsdiode Schaltvorgänge eines IGBT

2 10 Inhalt 1.3 Thermische Eigenschaften Einfluss erhöhter Temperatur Begrenzung der Betriebstemperatur Anwendungsbereiche der Ventilbauelemente Eigenschaften des idealen Ventils Betrieb der Ventile Verluste und Erwärmung Thermisches Ersatzschaltbild Thyristor-Durchlass-Verlustleistung Kühlmitteltemperatur Gehäusetemperatur Erhöhte Kühlmitteltemperatur Kurzzeit- und Impulsbelastbarkeit Sperrschichttemperatur bei einem Einschaltvorgang Dauergrenzstrom eines Thyristors bei Impulsbelastung Sperrschichttemperatur bei Aussetzbetrieb Thyristor-Schaltverluste Höherer Dauergrenzstrom bei reduzierten Schaltverlusten Temperaturabhängigkeit des IGBT-Dauergrenzstroms Frequenzabhängigkeit des IGBT-Dauergrenzstroms IGBT-Grenzfrequenz Kühlung Kühlmittel Kühlarten Vergleich Luft-/Wasserkühlung Variabler Kühlstrom (Luft) Zündung und Ansteuerung Transistor-Ansteuerung Ansteuerung von IGBT und GTO-Thyristoren Lichtzündung Zündimpulse für einen idealisierten Thyristor Schaltungs- und Messtechnik Schutz und Beschaltung TSE-Beschaltung eines Thyristors Bemessung der TSE-Beschaltung einer Leistungsdiode RCD-Beschaltung Schaltungstechnik Parallelschaltung Folgen eines Zündverzugs Stromaufteilung bei Parallelschaltung

3 11 4 Digitale Simulation Simulationsformen Simulationsmethoden Simulationsziele Modellierung Modellarten Modellierungsebenen Untersuchung eines elektronischen Systems Simulationsverfahren Übertragungsverhalten eines gekoppelten RC-Netzwerks Nicht kommutierende Stromrichter Einpulsstromrichter Einpulstromrichter mit Freilaufdiode Sättigung des Stromrichter-Transformators Elektronische Schalter und Steller für Wechselstrom Systemgrößen eines Wechselstromstellers Strom eines Wechselstromstellers als Funktion des Steuerwinkels Einpuls-Stromrichterverhalten eines Wechselstromstellers Steuerblindleistung und Leistungsfaktor Kenngrößen der W1-Schaltung bei Ohm scher Belastung Grundschwingungsgehalt der Spannung für W1- und W3-Schaltung Leistungsgrößen der W1-Schaltung bei Ohm scher Belastung Stellbereich und Leistungsfaktor der W1-Schaltung Elektronische Schalter und Steller für Drehstrom Drehstromsteller mit Mittelleiter bei ohmsch-induktiver Belastung Ströme der W3-Schaltung mit Mittelleiter W3-Schaltung ohne Mittelleiter Leiterspannungen der W3-Schaltung ohne Mittelleiter Fremdgeführte Stromrichter Mittelpunktschaltungen; Stromglättung Systemgrößen einer M2-Schaltung bei rein Ohm scher Belastung M2-Schaltung bei gemischt ohmsch-induktiver Belastung M2-Schaltung mit rein Ohm scher Belastung und bei idealer Glättung M2-Schaltung mit aktivem Gleichstromkreis Steuerwinkel L an der Lückgrenze Bemessung einer Glättungsinduktivität Spannungs-Oberschwingungen einer Zweipuls-Schaltung Stromwelligkeit als Funktion der Lastkreis-Zeitkonstanten Kommutierung Kommutierungsvorgang der M2-Schaltung

4 12 Inhalt Steuerwinkel max an der Wechselrichter-Trittgrenze Simulation des Wechselrichterkippens Einflüsse auf die Wechselrichtertrittgrenze Induktive Gleichspannungsänderung Stromsteilheit bei Kommutierung Brückenschaltungen Zweipuls-Brückenschaltung bei unterschiedlichen Belastungen Systemgrößen der Drehstrom-Brückenschaltung Daten der Brückenschaltungen B2 und B B6-Schaltung mit verschiedenen Transformatorschaltungen Bemessung eines B6-Stromrichters Zwölfpuls-Schaltung Blindleistungsarme Schaltungen Mittelpunktschaltungen mit Freilaufdiode Systemgrößen der halbgesteuerten Brückenschaltung B2HZ Spannungswelligkeit der B2- und B6-Schaltungen Lastgeführte Stromrichter Kommutierung beim Parallelschwingkreis-Wechselrichter Energiebilanz des Parallelschwingkreis-Wechselrichters Systemgrößen des Parallelschwingkreis-Wechselrichters Stromrichter-Rückwirkungen Spannungsverzerrungen Fourier-Analyse der Netzstrom-Oberschwingungen Kurzschlussleistung und Impedanz des Netzes Impedanz eines Reihenschwingkreises Netzrückwirkung einer B6-Schaltung mit kapazitiver Belastung Strom-Oberschwingungskompensation Gleichrichter mit sinusförmigem Netzstrom Blindleistung Zu- und Gegenschaltung Schein- und Blindleistung zweipulsiger Brückenschaltungen Kompensations-Stromrichter Selbstgeführte Stromrichter Thyristor-Löschung Bemessung der Löschkapazität Elektronische Schalter und Steller für Gleichstrom Bemessung einer Thyristor-Löscheinrichtung Pulsweiten-modulierte Steuersignale für einen Gleichstromsteller Tiefsetzsteller mit ohmsch-induktiver Belastung Strom eines Tiefsetzstellers Spannungswelligkeit des Tiefsetzstellers

5 Strom-Mittelwerte des Tiefsetzstellers Gleichstromsteller beim Betrieb an der Lückgrenze Hochsetzsteller Vierquadrantensteller Selbstgeführte Wechselrichter Wechselrichter-Ausgangsstrom bei verschiedenen Belastungsarten Ventil-Strombelastung einer Wechselrichter-Mittelpunktschaltung Energiebilanz des freien Wechselrichters Sinusbewertete Pulsweiten-Modulation Wechselrichter in einphasiger Brückenschaltung Ansteuersignale für einen dreiphasigen Wechselrichter Ausgangsgrößen eines dreiphasigen Wechselrichters Umrichter Bemessung des Zwischenkreis-Kondensators für U-Umrichter U-Umrichter mit einphasigem Eingang Stromrichter-Antriebe Stromrichter in Regelkreisen Digitale Systeme Kaskadenregelung Tiefsetzsteller mit Drehzahlreglung Vierquadrantensteller mit Lageregelung Gleichstromantriebe Gleichstromsteller-Antriebe Stromrichter mit erhöhter Pulszahl Steuerverfahren bei Vierquadrantenstellern Bemessung der Glättungsinduktivität eines Antriebs Wirkung der Glättungsinduktivität Kreisstrombehafteter Umkehrstromrichter Drehstromantriebe Vergleich von Drehstromantrieben Sanftanlaufschaltung für Asynchronmaschinen Geführter Hochlauf eines Umrichter-Antriebs Sonderfunktionen der Synchronmaschinen