1 Einführung und Definitionen 1.1 Entwicklungsgeschichte Grundfunktionen von Stromrichtern 21
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- David Beutel
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1 Inhalt 1 Einführung und Definitionen 1.1 Entwicklungsgeschichte Grundfunktionen von Stromrichtern 21 2 Systemkomponenten 2.1 Lineare Komponenten Halbleiterschalter Netzwerksimulation Nichtlineare Komponenten 27 3 Leistungshalbleiter 3.1 Halbleiterdioden Kennlinie Schaltverhalten Thyristoren Kennlinie Schaltverhalten Thyristordaten Thyristorarten Zweirichtungs-Thyristortriode (TRIAC) Asymmetrisch sperrender Thyristor (ASCR) Rückwärtsleitender Thyristor (RLT) Gate-Assisted-Turn-Off Thyristor (GATT) Abschaltthyristor (GTO) Lichtgesteuerter Thyristor Static-Induction-Thyristor (SITh) Leistungstransistoren Bipolare Leistungstransistoren Aufbau Grundschaltungen Kennlinienfeld Schaltverhalten MOS-Leistungstransistoren Aufbau Kennlinienfeld Ansteuerung und Schaltverhalten Static-Induction-Transistoren(SIT) Insulated-Gate-Bipolar-Transistoren(IGBT) Aufbau Kennlinienfeld Ansteuerung und Schaltverhalten 54
2 6 Inhalt 4 Beschattung, Zündung, Kühlung und Schutzeinrichtungen 4.1 Beschaltung TSE-Beschaltung du/dt-begrenzung Transformator-und Lastbeschaltung Reihenschaltung Parallelschaltung Beschaltung bei GTO-Thyristoren Zündung Zündbereich Steuerimpuls Steuerimpulsgenerator Steuerimpulsgenerator für Thyristor Steuerimpulsgenerator für GTO Steuerimpulsgeneratoren für bipolare und MOS- Leistungstransistoren Steuerleistung Steuerersatz Kühlung Betriebs-und Grenztemperaturen Verluste Thermische Ersatzschaltung Kühlkörper Kühlarten Schutzeinrichtungen Überspannungsschutz Überstromschutz 85 5 Schaltvorgänge und Kommutierung 5.1 Schaltbedingungen in elektrischen Netzwerken Schalten einer Induktivität Schalten eines Kondensators Definition der Kommutierung Natürliche Kommutierung Zwangskommutierung Stromrichtertypen 94 6 Halbleiterschalter und -steller 6.1 Halbleiterschalter für Wechsel-und Drehstrom Halbleiterschalter Schalten von Wechselstrom Schalten von Drehstrom Schalten von Induktivitäten und Kondensatoren 107
3 Inhalt Halbleitersteller für Wechsel-und Drehstrom Stellen von Wechselstrom Stellen von Drehstrom Blind-und Verzerrungsleistung Steuerverfahren Fremdgefiihrte Stromrichter 7.1 Netzgefiihrte Gleich- und Wechselrichter Gleichrichterbetrieb Wechselrichterbetrieb Netzkommutierung Belastungskennlinie Stromrichterschaltungen Stromrichtertransformator Blindleistung Halbgesteuerte Schaltungen Oberschwingungen Netzgeführte Umrichter Umkehrstromrichter Direktumrichter Lastgeführte Wechselrichter Parallelschwingkreis-Wechselrichter Reihenschwingkreis-Wechselrichter Motorgeführte Wechselrichter Selbstgeführte Stromrichter 8.1 Halbleiterschalter für Gleichstrom Einschalten eines Gleichstromkreises Ausschalten eines Gleichstromkreises Halbleitersteller für Gleichstrom Strom-und Spannungsverlauf Transformationsgleichungen Energierücklieferung und Mehrquadrantenbetrieb Kondensatorlöschschaltungen Steuerverfahren Berechnung von Glättungsinduktivität und-kondensator Pulsgesteuerter Widerstand Berechnung einer Kondensatorlöschung Aufstellung einer Energiebilanz Selbstgeführte Wechselrichter Einphasige selbstgeführte Wechselrichter Mehrphasige selbstgeführte Wechselrichter Spannungssteuerung Pulswechselrichter 206
4 8 Inhalt Stromrichter mit Sektorsteuerung Blindleistungsstromrichter Netze für Stromriehter 9.1 Eigenschaften elektrischer Netze Gleichstromnetze Wechsel- und Drehstromnetze Belastungen für Stromrichter 10.1 Widerstand, Induktivität und Kapazität als Last Innnenwiderstand des Stromrichters Motorlast Batterielast Verzerrende Last Betriebsarten und Belastungsklassen Betriebsbedingungen Energetische Verhältnisse 11.1 Energiequellen Zeitlicher Verlauf der Leistung Stromrichtertypen Stromrichter mit wechselstromseitiger Kommutierung Stromrichter mit gleichstromseitiger Kommutierung Kupplung von Netzen Kupplung von Wechselstrom-und Gleichstromnetz Kupplung von Drehstrom-und Gleichstromnetz 252 ; 11.5 Pulszahl Pulsfrequenz Pulsstromrichter mit gleichstromseitiger Kommutierung Pulsstromrichter mit wechselstromseitiger Kommutierung Blindstromkompensation und Symmetrierung von Schieflast Blindstromkompensation Symmetrierung von Schieflast Verluste und Wirkungsgrad Regelungstechnische Verhältnisse 12.1 Begriffe und Benennungen Steuerung Regelung Stromrichter als Stellglied Steuerkette mit Stromrichter als Stellglied 277 : Regelkreis mit Stromrichter als Stellglied 278 c
5 Inhalt Regelkreisglieder Lineare Regelkreisglieder Totzeitglied Kennlinienglied Strukturbild Interne Regelungen Stromrichteranwendungen 13.1 Anwendungsschwerpunkte Industrieantriebe Energieerzeugung Energieverteilung Elektrowärme Elektrochemie Traktion Hausgeräte Leistungsbereich Grenzdaten von Leistungshalbleitern Netzgefühlte Stromrichter Lastgeführte Stromrichter Selbstgeführte Stromrichter Halbleiterschalter und-steiler Frequenzbereich Prüfungen 311 Literaturverzeichnis 314 Sachverzeichnis 337
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