Netzgeführte Schaltungen
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- Matilde Weiner
- vor 5 Jahren
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Transkript
1 Lehrveranstaltung Leistungselektronik - Grundlagen und Standard-Anwendungen Netzgeführte Schaltungen Prof. Dr. Ing. Ralph Kennel (ralph.kennel@tum.de) Technische Universität München Arcisstraße München
2 ungesteuerter Einweg-Gleichrichter mit ohmscher Last Spannung t Strom t Strom mit Thyristor t
3 ungesteuerter Einweg-Gleichrichter mit ohmsch-induktiver Last
4 ungesteuerter Einweg-Gleichrichter mit ohmsch-induktiver Last
5 ungesteuerter Einweg-Gleichrichter mit ohmsch-induktiver Last und netzseitiger (Streu-)Induktivität
6 gesteuerter Zweiweg-Gleichrichter mit ohmsch-induktiver Last
7 gesteuerter Zweiweg-Gleichrichter mit ohmscher Last
8 gesteuerter Zweiweg-Gleichrichter mit induktiver Last
9 Zweiweg-Gleichrichter Graetz-Brücke
10 Zweiweg-Gleichrichter Graetz-Brücke
11 2 x Dreipuls-Mittelpunktschaltung (M3) (Drehstrom-)Sechspuls-Brücke (B6)
12 (Drehstrom-)Sechspuls-Brücke (B6) Zündwinkel = 0 Zündwinkel = 60
13 B6-Brücke mit kapazitiver Last Achtung! 2 Spannungsquellen arbeiten gegeneinander
14 Blindleistung Prof. Dr. Ing. Ralph Kennel Technische Universität München Arcisstraße München
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16 Quelle:
17 Blindleistung Spannung t Strom t Blindleistung t
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20 Wirkleistung Spannung t Strom t Wirkleistung natürlich, kann dies mathematisch in einen konstanten Term (Wirkleistung) und einen veränderlichen Term (Blindleistung) aufgespalten werden t
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24 Wirkleistung pulsierende Wirkleistung Blindleistung tatsächlich handelt es sich nur um pulsierende Wirkleistung!!! Wirkleistung t
25 P F C = Power Factor Control Leistungsfaktor = P W (Wirkleistung) P S (Scheinleistung)
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32 PFC Spannung Strom bei Diodengleichrichtern und bei vollgesteuerten Gleichrichterbrücken ist der Leistungsfaktor normalerweise cos = 1 heute geht es mehr um Harmonische! t t cos = 1 obwohl das mit PFC nichts zu tun hat, versteht man unter PFC häufig die Kompensation von Harmonischen
33 B4-Brücke mit kapazitiver Last Stromkurvenform
34 B4-Brücke mit kapazitiver Last Stromkurvenform der Einschaltstromimpuls kann durch Ladeschaltung reduziert werden z. B. durch einen Widerstand, der verzögert überbrückt wird
35 B4-Brücke mit kapazitiver Last Stromkurvenform im öffentlichen Netz verboten (wegen der Netzrückwirkungen) Filteraufwand erheblich!
36 Ladestromrichter B4-Brücke mit kapazitiver Last Oberschwingungsspektrum without filtering H1 H3 H5 H7 H9 H11 H13 H15 H17 H19 H21 im öffentlichen Netz verboten (wegen der Netzrückwirkungen) Filteraufwand erheblich!
37 Ladestromrichter 3phasige B6-Diodenrücke mit kapazitiver Last Stromkurvenform Oberschwingungsspektrum andere Lösung : vollgesteuerter Einspeisestromrichter der Filteraufwand wäre erheblich!
38 Ladestromrichter U 0 Netz - - Stromkurvenform - motoring regeneration line current line voltage
39 Ladestromrichter + + U 0 Netz - Oberschwingungsspektrum - with optimized filtering H1 H3 H5 H7 H9 H11 H13 H15 H17 H19 H21
40 Ladestromrichter vollgesteuerter netzseitiger Einspeisestromrichter Stromkurvenform Oberschwingungsspektrum trotzdem!!! auch bei guter einphasiger PFC -Regelung muss entweder die Batterie pulsierend geladen werden (Energieerhaltungssatz!) oder ein Energie-Zwischenspeicher eingesetzt werden
41 Ladestromrichter vollgesteuerter netzseitiger Einspeisestromrichter Stromkurvenform Oberschwingungsspektrum keine noch so trickreiche Regelung kann hieran etwas ändern!!! trotzdem!!! auch bei guter einphasiger PFC -Regelung muss entweder die Batterie pulsierend geladen werden (Energieerhaltungssatz!) oder ein Energie-Zwischenspeicher eingesetzt werden
42 Ladestromrichter vollgesteuerter netzseitiger Einspeisestromrichter Stromkurvenform Oberschwingungsspektrum keine noch so trickreiche Regelung kann hieran etwas ändern!!! oder doch? trotzdem!!! auch bei guter einphasiger PFC -Regelung muss entweder die Batterie pulsierend geladen werden (Energieerhaltungssatz!) oder ein Energie-Zwischenspeicher eingesetzt werden
43 PFC Spannung t Strom wie muss der zugehörige Strom aussehen, damit es zu einem konstanten Leistungsfluss kommt? t Leistung t natürlich kann nach wie vor bei u = 0 und/oder i = 0 keine Leistung übertragen werden (Energieerhaltungssatz!) die mit einem Energiespeicher (Kondensator) zu überbrückende Zeit (= Energien) ist jedoch deutlich kleiner!
44 PFC Spannung t Strom t ist diese Stromkurvenform denn zulässig??? Leistung t berechnen Sie doch einmal das Oberschwingungsspektrum es ist überraschend, wie nahe man dieser Stromkurvenform kommen kann, ohne die zulässigen Grenzwerte für Harmonische zu überschreiten
45 PFC Spannung t Strom t ist diese Stromkurvenform denn zulässig??? Leistung t berechnen Sie doch einmal das Oberschwingungsspektrum Einige Firmen nutzen diesen Effekt, um die Zwischenkreiskapazität zu reduzieren, aber sie hängen das natürlich nicht an die große Glocke.
Blindleistung. Prof. Dr. Ing. Ralph Kennel Technische Universität München Arcisstraße München
Blindleistung Prof. Dr. Ing. Ralph Kennel (ralph.kennel@tum.de) Arcisstraße 21 80333 München P Power F C = Factor Control Power Factor (Leistungsfaktor) = P W (Wirkleistung) P S (Scheinleistung) 15.10.09
Blindleistung. Prof. Dr. Ing. Ralph Kennel Technische Universität München Arcisstraße München
Blindleistung Prof. Dr. Ing. Ralph Kennel (ralph.kennel@tum.de) Arcisstraße 21 80333 München P Power F C = Factor Correction Power Factor (Leistungsfaktor) = P W (Wirkleistung) P S (Scheinleistung) 15.10.09
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