10 Brückenschaltungen

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1 10 Brückenschaltungen Übungsziele: Aufbau der netzgeführten BC-Schaltung Aufbau der netzgeführten B6C-Schaltung Vergleich der Gleichspannungen u diα Vergleich der Gleichströme i d Vergleich der Leiterströme i L Fourier-Analyse des Leiterstroms i L Leistungsbilanz Übungsdateien: MATHCAD: SIMPLORER: b.mcd; b6.mcd brl.ssh; b6rl.ssh 10.1 Gemeinsame Eigenschaften Bei Brückenschaltungen arbeiten zwei gleichstromseitig in Reihe geschaltete p- pulsige Mittelpunktschaltungen auf eine gemeinsame Last, mit der sie in Reihe geschaltet sind. Wechselspannungsseitig liegen sie parallel am Netz. Aus zweipulsigen Mittelpunktschaltungen entsteht so die BC-Schaltung. In Bild 10.1 ist die Herleitung der Zweipulsbrücke aus zwei M-Mittelpunktschaltungen gezeigt. Bild 10. zeigt eine B-Brücke im SIMPLORER. Die Brückenschaltungen können im Gegensatz zu Mittelpunktschaltungen ohne Stromrichtertransformator direkt am Netz arbeiten. Sie werden an die jeweilige Leiterspannung U L entweder einphasig als B-Brücke an 30 V oder dreiphasig als B6-Brücke an 400 V angeschlossen. Die Strangspannung U S wird als Bezugsspannung für die Simulation benutzt. Beim einphasigen Anschluss ist U S = 0,5 U L, also 115 V, und bei dreiphasigem Anschluss ist U S = U L / 3, also 30 V. Die maximale Gleichspannung ist durch die Netzspannung vorgegeben. Bei Netzanschluss erreichen Diodenbrücken oder vollgesteuerte B-Brücken eine maximale Spannung U d = 07 V und vollgesteuerte B6-Brücken U d = 548 V. Gegenüber Mittelpunktschaltungen gleicher Pulszahl und gleicher Eingangsspannung haben sie die doppelte Ausgangsspannung. Bei abweichenden Spannungsniveaus müssen die Brücken über Anpassungstransformatoren gespeist werden. Die Brückenschaltungen werden als netzgeführte, gesteuerte Gleichrichterschaltungen mit Stromglättung untersucht. Die symmetrische Steuerung erfolgt über

2 10. Die netzgeführte Einphasenbrücke BC 135 Impulse aus Zündgeneratoren, die um einen Steuerwinkel α auf der Zeitachse verschoben werden können. Komplexere Umformerschaltungen enthalten entweder ungesteuerte oder gesteuerte Diodenbrücken. 10. Die netzgeführte Einphasenbrücke BC Die Ströme und Spannungen der BC-Brücke sind in Bild 10.3 und Bild 10.4 über der Zeit aufgetragen. Man unterscheidet bei den Brücken ebenso wie bei den Mittelpunktschaltungen zwischen den Betriebsarten des nicht lückenden Stroms bei hohen und dem Lückbetrieb bei geringen Lastströmen. Die quantitativen Zeichnungen in Bild 10.3 für den lückenden Betrieb und in Bild 10.4 für den nicht lückenden Betrieb zeigen die Zusammensetzung der Gleichspannung u d aus den Teilspannungen u S1 und u S mit u d = u S1 u S sowie die welligen Ventilströme, die sich an den Knotenpunkten zum Gleichstrom i d addieren. Die Ventile V 1 und V in den beiden Brückenhälften werden zum gleichen Zeitpunkt gezündet und führen bei positiver Spannungshalbwelle gemeinsam den Gleic h- strom i d, während bei negativer Halbwelle die Ventile V 3 und V 4 den Strom übernehmen. Im lückenden Betrieb ist die Stromführungsdauer τ d < π/p; im Beispiel ist diese kleiner als π. Der Gleichspannungsabfall an der Last ist während der Stromlücke Null. N N U S1 U S3 U S4 U S US1 US V1 i v1 i v3 V3 Ud1 Ud V4 i v4 i v V V1 UL V4 Ud V3 Ud V Ld Rd Ld Rd V1 V4 UL Ud Ld Rd V3 V Bild 10.1: Entstehung der B-Schaltung

3 Brückenschaltungen Bild 10.: B-Schaltung im SIMPLORER Die Ventilströme berechnen sich aus den Spannungsgleichgewichtsbedingungen so wie bei der Mittelpunktschaltung. Die mathematische Beschreibung bildet die Grundlage der Berechnung im MATH- CAD-Programm. Für den Lückbetrieb gilt die Gleichung (10.) des Ventilstroms für die Dauer von τ d und für den nicht lückenden Betrieb die Gle ichung (10.3) für die Dauer des Periodizitätsintervalls π/p. U L Rd I = und ρ = = cot( ϕ) (10.1) R + ω Ld d ( ω L ) d ð p x α + i ( ) = cos( ) sin ( ) e V x I x ϕ α ϕ (10.) ð p x α + sin ( ) ( α ϕ) i = e V ( x) I cos x ϕ (10.3) ρð 1 e In Bild 10.3 sind die Ventilströme i v nach Gleichung (10.) gezeichnet. Sie sind am Anfang der Stromführungsdauer und am Ende Null. Aus den Abschnitten der Ventilströme bildet sich der Gleichstrom i d und Leiterwechselstrom i L. Die Gleichspannung u d hat in diesem Fall negative Momentanwerte, weil ein Glättungsspeicher vorhanden ist. Im Bereich der Stromlücke ist auch die Spannung Null.

4 10. Die netzgeführte Einphasenbrücke BC 137 Bild 10.3: B-Schaltung im lückenden Betrieb In Bild 10.4 sind die Ventilströme i v nach Gleichung (10.3) gezeichnet. Sie sind am Anfang und am Ende des Periodizitätsintervalls von 180 gleich. Aus den Abschnitten der Ventilströme bilden sich der Gleichstrom i d mit seinem arithme tischen Mittelwert I d und der Leiterwechselstrom i L. Die Gleichspannung u d hat in diesem Fall negative Momentanwerte, weil ein Glä t- tungsspeicher vorhanden ist. Er hat keine Lücken. Die Spannung ist nicht symmetrisch zu ihrem Nulldurchgang. Das wird durch den ohmschen Widerstand bewirkt. L Bild 10.4: B-Schaltung im nicht lückenden Betrieb

5 Brückenschaltungen 10.3 Beispiele für die BC-Schaltung Beispiel 1 (MATHCAD) Mit der MATHCAD-Datei b.mcd wird eine BC-Schaltung an einer einphasigen Wechselspannung von U L := 30 V beispielhaft im nicht lückenden Bereich untersucht. Die Bezugsspannung ist dann U S = 115 V. Mit dem Steuerwinkel α := 30 und dem Lastwiderstand R d := 10 Ω wird das Beispiel nach der Eingabe der Parameter in den Eingabebereich der MATHCAD-Datei berechnet. Mit ZP := werden in Bild 10.6 zwei Perioden der Netzfrequenz ausgegeben. Bild 10.5: Eingabe in Datei b.mcd Bild 10.6: Entstehung der Brückenspannung bei α = 30

6 10.3 Beispiele für die BC-Schaltung 139 Bild 10.7: Spannungsmittelwerte bei α = 30 Bild 10.7 zeigt die Teilspannungen u S1 und u S, aus denen sich die Brückenspannung u d im gesteuerten Betrieb zusammensetzt. Die Ventilumschaltungen erfolgen vom natürlichen Zündzeitpunkt um den Steuerwinkel α = 30 verzögert. Da es sich um den nicht lückenden Betrieb handelt, fließt der Ventilstrom über das gesamte Periodizitätsintervall π/p; dies entspricht einer Stromführungs dauer von τ d = 180. Der Gleichspannungsmittelwert U d bei Vollsteuerung (α = 0) berechnet sich für die B-Schaltung aus U di = 1,8 U S. Er ist nur abhängig von der Pulszahl der Gleichspannung und wird deswegen als Bezugswert auf der Gle ichspannungsseite verwendet. Der gesteuerte Wert U diα = U di cos(α) verkleinert sich in Abhängigkeit vom Steuerwinkel α. Im Lückbereich gilt dies nicht mehr. Es ergeben sich dann größere Mittelwerte U diαlück > U diα. Der arithmetische Mittelwert der Gleichspannung U diα und der Effektivwert der Leiterspannung U L sind als zeitunabhängige Geraden in Bild 10.7 eingetragen. Zum Vergleich ist der Momentanwert u S gestrichelt gezeichnet. Die Ergebnisse der Rechnung sind zusammen mit ihren Eingangsparametern unter den Bildern angegeben.

7 Brückenschaltungen Bild 10.8: Gleichstrom bei α = 30 Bild 10.8 zeigt den periodisch schwankenden Gleichstrom. Da der Strom i d wellig ist, weicht er von seinem Mittelwert I d, ab, der als Gerade gestrichelt gezeichnet ist. Eine zu hohe Welligkeit kann sich im Gleichstromverbraucher durch zusätzliche Wärmeentwicklung schädlich auswirken. Durch Vergrößern des Glättungsspeichers L d wird der Gleichstrom geglättet. Die Kurvenform der Spannung ändert sich nicht. Grundsätzlich hat auch eine höhere Pulszahl p den gleichen Effekt. Sie ist durch den Gleichrichtertyp vorgegeben und lässt sich nachträglich nicht ändern. Deswegen kann vor Ort die Welligkeit nur über den induktiven Speicher beeinflusst werden. Je besser die Glättung vorgesehen ist, desto kleiner darf der Laststrom werden, ohne dass er lückt. Bild 10.9: Sperrspannung bei α = 30

8 10.3 Beispiele für die BC-Schaltung 141 Da von idealen Ventilen ausgegangen wird, fällt an ihnen während der Stromführung keine Spannung ab. Sobald sie sperren, liegt an den Ventilen die Sperrspannung u V. Bild 10.9 zeigt, dass die Sperrspannung im Vergleich zur gestrichelten Vergleichsspannung u S den doppelten Scheitelwert erreicht. Durch die im Beispiel gewählte Aussteuerung von α = 30 wird sie in einem Zeitbereich positiv, der genau dem Steuerwinkel entspricht. Der negative Zeitabschnitt verringert sich entsprechend. Er darf nicht kleiner als 30 werden, da sonst das Ventil nicht mehr sicher sperren kann. Die Steuergrenze bei α = 150 heißt Wechselrichtertrittgrenze. Sie muss stets im Wechselrichterbetrieb beachtet werden, um das sogenannte Rückzünden des Stromrichters zu vermeiden. Bild 10.10: Leiterstrom bei realer Glättung und α = 30 Der Leiterstrom auf der Wechselspannungsseite setzt sich aus den vier Ventilströmen i v zu einem Wechselstrom i L zusammen. Für ihn werden verschiedene Strommittelwerte definiert, die über den Gleichstrommittelwert I d berechnet werden. Bei idealer Glättung L d, ist der Strom rechteckförmig und setzt sich aus Blöcken der Halbperiode 180 o zusammen. Seine Kurvenform bleibt unabhängig vom Steuerwinkel α erhalten. Sein Effektivwert ist I = I d und der seiner Grundschwingung I 1 folgt aus der Gle ichung (10.4).

9 14 10 Brückenschaltungen I 1 = I d (10.4) ð Bei realer Glättung wird die Form des Leiterstroms durch den Steuerwinkel verändert. Die Effektivwerte des Gesamtstroms I und seiner Grundschwingung I 1 sind in Bild als Geraden gezeichnet und ihre Werte in der Legende ausgegeben. Die Grundschwingung i 1 ist im Vergleich zum Leiterstrom i L aufgetragen. Der Grundschwingungsgehalt g i gilt als Beurteilungskriterium für die Güte von verzerrten Wechselgrößen. Bei idealen unverzerrten Sinusgrößen wird g i = 1. Der Leiterstrom enthält alle ungeradzahligen Oberschwingungen der Ordnung ν = n ± 1. Da die Leiterspannung u L sinusförmig angenommen wurde, trägt nur die Grundschwingung des Leiterstromes i 1L zur Wirkleistungsübertragung bei. Die Phasenverschiebung zwischen der Grundschwingung des Leiterstroms und der Spannung ist nur bei idealer Glättung gleich dem Steuerwinkel: ϕ 1 = α. Zusätzliche Leistungsanalysen können durch Simulation mit beiden Programmen nach der Vorgehensweise bei der einphasigen Wechselwegschaltung W1 durchgeführt werden. Bild 10.11: Ströme und Spannungen bei α = 30 (Programm SIMPLORER) Beispiel (SIMPLORER) Bei gleichen Eingabeparametern (wie Beispiel 1) in die Datei brl.ssh folgen aus der SIMPLORER-Simulation der Schaltung aus Bild 10. die im QuickView Bild dargestellten Kurven. Im Zeitabschnitt zwischen 0 ms und 60 ms sind die Einschwingvorgänge abgeklungen, da zum Vergleich mit den Ergebnissen aus der

10 10.4 Die netzgeführte Dreiphasenbrücke B6C 143 mathematischen Analyse nur der eingeschwungene Zustand interessant ist. Über die im Netzwerk (Bild 10.) vorhandenen Messgeräte wird über VML die Teilspannung u S1 und über VMd die Gleichspannung u d im Maßstab 1:1 ausgegeben. Der Leiterstrom i L wird über den Strommesser AMVL im Maßstab 1:5 und der Strom i d direkt am Widerstand I Rd mit Maßstab 1:10 abgegriffen Die netzgeführte Dreiphasenbrücke B6C Die B6C-Sechspulsbrücke (Bild 10.1) kann man sich aus der gleic hstromseitigen Reihenschaltung zweier M3-Schaltungen entstanden denken. Bild zeigt die Teilspannungen u d1 und u d, aus deren Differenz die Gesamtspannung u d folgt. Man kann hier erkennen, wie aus zwei dreipulsigen Systemen die sechspulsige Gleichspannung konstruiert wird. Sie ist gegenüber der dreipulsigen Spannung in der Phase so verschoben, dass zu Zeitpunkten, bei denen in den M3-Schaltungen ihre Maxima liegen, die Spannung der B6-Brücke ihre Minima hat. Die Leiterströme sind wegen der ideal angenommenen Glättung blockförmig mit einer Stromführungszeit von 10 bei einer Strompause von 60. Bild 10.1: B6C-Schaltung

11 Brückenschaltungen Bild 10.13: Systemgrößen bei idealer Glättung Im Sperrzustand folgen die Spannungen u v den Leiterspannungen u L. Im leitenden Zustand ist u v Null. Der Maximalwert der Sperrspannungen in der B6C-Schaltung ist Uˆ v = 3U S, 45 U S.

12 10.4 Die netzgeführte Dreiphasenbrücke B6C 145 Bild 10.14: B6C-Brücke im SIMPLORER Bild zeigt das Netzwerk der Brücke im SIMPLORER. Mit den Messgeräten lassen sich entsprechende Kanäle von Strom und Spannung aufzeichnen. Nur an Widerständen können die Werte direkt abgegriffen werden. Der Laststrom am Widerstand wird z.b. über den Ausdruck I Rd für die Ausgabe vorbereitet. Da die Spannung an der Reihenschaltung der Lastwiderstände gemessen werden soll, ist dort der Spannungsmesser VMd angeschlossen. Das versorgende Drehstromsystem wird durch drei gesteuerte Spannungsquellen nachgebildet. Die Thyristoren sind über Zündimpulse gesteuert, die sich über den Ste uerwinkel α verschieben lassen. Bild 10.15: Zündimpulse für die B6C-Brücke Die Zündimpulse in Bild entsprechen nicht den wirklichen energetischen Zuständen. Sie wurden mit Hilfe der Zustandsgraphen im SIMPLORER erzeugt und bilden die Grundlage der Schaltfolge in der Simulation. Die Bezeichnungen

13 Brückenschaltungen der Zündimpulse mit Z1 bis Z6 beziehen sich auf die Thyristornummern im Schaltbild. Im Zustand Z := 1 folgt ein Durchschalten des Thyristors, wenn gleichzeitig der Spannungsabfall über dem Ventil positiv ist. Der Nulldurchgang des Ventilstroms i V schaltet den Halbleiter wieder ab. Die 60 -Doppelimpulse verhindern ein vorzeitiges Abschalten der Thyristoren bei der Stromübernahme eines Ventils in der anderen Phase. Gleichzeitig ist immer ein Ventil in jedem Brückenzweig leitend. Wenn z.b. der Strom vom Ventil 1 auf das Ventil kommutiert, kommt es zu einem Spannungseinbruch, der zum Löschen des Ventils 1 führen kann. Deswegen muss genau zu diesem Zeitpunkt Ventil 1 wieder gezündet werden. Der Lückbetrieb, der z.b.beim Anfahren einer elektrischen Maschine auftritt, erfordert ebendfalls eine Zündwiederholung. Damit ein Stromfluss überhaupt zustande kommt muß darauf geachtet werden, dass der Haltestrom innerhalb der Zündimpulsdauer erreicht wird, da das Ventil sonst wieder sperrt. Die Halbleiter müssen innerhalb ihrer normalen Stromführungsdauer von τ d = 10 erneut eingeschaltet werden. Die Ventile sind im Vergleich mit einer gleichpulsigen M6-Mittelpunktschaltung doppelt so gut strommäßig ausgelastet. Der Ventilstrom i v der Brücke hat eine Stromführungsdauer τ d = 10 und folgt nicht dem Periodizitätsintervall von 60. Der Einfluss der Glättung auf den Ventilstrom bei ohmscher Last lässt sich mit Gleichung (10.6) für den Lückbetrieb und mit Gleichung für (10.8) den nicht lückenden Betrieb bestimmen. Der Ventilstrom berechnet sich im Lückbetrieb aus den Gleichgewichtsbedingungen der Spannung im Bereich π/3 + α x α + τ d : US R I = und ρ = = cot( ϕ) (10.5) R + ω Ld ( ω L ) d ð p x α + ( ) ( ) ð ð 3 i = = + + v1 x iv6 x 6I cos x ϕ cos x ϕ e (10.6) 6 6 Die Stromführungsdauer τ d kann aus Gleichung (10.6) bestimmt werden, da für x = τ d die Ströme an der Stelle x = τ d i v1 (τ d ) und i v6 (τ d ) = 0 werden. Es folgt die transzendente Bestimmungsgleichung (10.7) für die Stromführungsdauer τ d : ð 6 ρτ d 0 = cos α ϕ + τd cos α ϕ e (10.7) Sie wird in MATHCAD mit dem Newtonschen Näherungsverfahren gelöst. Die Nullstelle τ d wird mit der im Programm integrierten Wurzel-Funktion berechnet. ð 6

14 10.5 Beispiele für die B6C-Brücke 147 Gleichung (10.8) ist die Stromzeitfunktion für den nicht lückenden Betrieb, mit der Stromführungsdauer von τ d = π/3 und dem Steuerwinkel α α g im Bereich π/3 + α x π/3 + α. ð ð sin ( α ϕ) ρ x α+ 6 i = = v1( x) iv6( x) 3I cos α+ ϕ e (10.8) ð 6 ρ 1 e 3 Der Leiterstrom i L hat im nicht lückenden Bereich den für Drehstrombrücken typischen Verlauf, der sich aus Stromblöcken mit wechselndem Vorzeichen von τ d = 10 Länge, unterbrochen von stromlosen Pausen von 60 zusammensetzt. Im Lückbereich löst sich der Stromblock auf und bildet zwei Teilströme, die eine Stromführungsdauer τ d < 10 besitzen. Der Leiterstrom ist ein stark verzerrter Wechselstrom und enthält die für Drehstromsysteme typischen ungeradzahligen Oberschwingungen ν = 5; 7; 11; 13. Wie in Drehstromsystemen üblich, entfallen alle durch drei teilbaren Ordnungszahlen. Bei idealer Glättung nehmen die Amplituden der Oberschwingungen mit dem Verhältnis 1/ν ab. Im Leiterstrom der BC- Brücke tritt die dritte und in der B6-Schaltung die fünfte als höchste Oberschwingung auf. Man versucht deswegen diese Anteile durch speziell auf sie abgestimmte Filter zu verringern Beispiele für die B6C-Brücke Beispiel 3 (MATHCAD) Mit der MATHCAD-Datei b6.mcd wird eine B6C-Schaltung an einem dreiphasigen Drehstromsystem der Leiterspannung U L := 400 V im nicht lückenden Betrieb untersucht. Die Phasenspannung als Bezugswert beträgt U S := 30 V. Das Beispiel wird mit der Eingabe des Steuerwinkels α := 30 und des Lastwiderstandes R d := 10 berechnet. Mit ZP := 1 folgen die Grafiken für eine Periode der Ein gangsspannung u S.

15 Brückenschaltungen Bild 10.16: Eingabe in Datei b6.mcd Bild 10.17: Teilspannungen der Brücke In analoger Weise zur BC-Brücke setzt sich die B6C-Brücke aus den zwei Spannungshälften u d = u d1 u d zusammen (Bild 10.17). Im Gegensatz zur BC-Schaltung verdoppelt sich bei der B6C-Schaltung die Pulszahl von 3 auf 6. Bild 10.18: Gleichstrom der B6C-Brücke Die Grafik im Bild zeigt den sechspulsigen Gleichstrom i d, der von seinem idealen Mittelwert I d abweicht. Er setzt sich aus den Stromblöcken der sechs Ventilströme zusammen. Durch Vergrößern des Speichers L d kann die Welligkeit w i

16 10.5 Beispiele für die B6C-Brücke 149 des Gleichstroms verkleinert werden. Den idealen Verlauf zeigt Bild bei sehr großer Glättung. Bild 10.19: Leiterstrom der B6C-Brücke Der Leiterstrom i L nach Bild 10.19, der sich aus jeweils zwei Ventilströmen zusammensetzt, ist ein verzerrter Wechselstrom. Die Stromblöcke in Bild mit der Stromführungsdauer τ d = 10 werden von einer 60 -Pause unterbrochen. Die Kuppen verschwinden bei idealer Glättung, so dass wieder die Rechteckblöcke entstehen. Die Amplitude des Leiterstroms entspricht dann dem Mittelwert I d. Bild enthält sowohl den Strom i L, seinen Grundschwingungsanteil i 1 als auch die konstanten Mittelwerte I d ; I L1 und I L. Bei idealer Glättung folgen die Beziehungen zwischen den Mittelwerten der Gle i- chung (10.9). 3 6 I L = I d ; I L1 = I L ; I L1 = I d (10.9) 3 ð ð

17 Brückenschaltungen Bild 10.0: Ströme und Spannungen der B6C-Brücke (Programm SIMPLORER) Beispiel 4 (SIMPLORER) Die SIMPLORER-Simulation mit der Datei-b6rl.ssh erfolgt mit gleichen Eingaben. Um die Einschwingvorgänge in Bild 10.0 auszublenden, ist der Einschaltvorgang für die Zeit unter 0 ms unterdrückt. Über die Spannungsmessgeräte wird an VML die Leiterspannung und an VMd die Gleichspannung ausgegeben. Der Spannungsmaßstab ist 1:1. Der Leiterstrom i L wird über den Strommesser AMVL im Maßstab 1:10 ausgegeben und der Laststrom i d wird am Widerstand I Rd im Maßstab 1:5 abgegriffen. Die verschiedenen Strommaßstäbe vermeiden eine teilweise Überdeckung Die Leistungsbilanz der B6C-Brücke Eine Drehstrombrücke wandelt Energie eines Wechselstromnetzes in Gleichstromenergie um. Die Wirkleistung wird auf der Gleichspannungsseite durch den ohmschen Widerstand oder eine Gleichstrommaschine entnommen. Das Netz muss trotzdem die Steuerblindleistung Q 1α und die Verzerrungsblindleistung D, die aus den Oberschwingungen des verzerrten Leiterstroms entstehen, liefern. Die Steuerblindleistung bildet sich durch die Verschiebung der Grundschwingung des Leiterstroms i L1 gegenüber der Netzspannung u S. Bleiben die Netzinduktivitäten unberücksichtigt, so wird im nicht lückenden Betrieb bei idealer Glättung α = ϕ 1 und folglich auch cos(α) = cos(ϕ 1 ). Die Wirkleistung auf der Gleichstromseite bei Vollsteuerung ist P d. Im gesteuerten Bereich gilt P dα = U diα I d = P d cos(α). Die Grundschwingungsscheinleistung S 1 = P d ist bei Vollsteuerung gleich der Gleichstromleistung. Die Steuerblindleistung ergibt sich aus Q 1α = S 1 sin(α) = P d sin(α). Aus den Gleichungen (10.10) folgt das

18 10.6 Die Leistungsbilanz der B6C-Brücke 151 Kreisdiagramm (Bild 10.1) mit dem Ursprung im Mittelpunkt und dem Radius 1. Sobald ein Gleichrichter gesteuert wird, nimmt er entsprechende Blindleistung auf. Der Anfahrpunkt von Gleichstrommaschinen liegt bei α = 90 und U d = 0 V. Das wirkt besonders nachteilig auf das Drehstromnetz, da in diesem Betriebspunkt die Blindleistungsaufnahme der gesamten Wirkleistung der Maschine entspricht. Bild 10.1: Steuerblindleistung Bild 10.: Ausgabe der Leistungswerte der B6C-Brücke

19 15 10 Brückenschaltungen Q 1á + P Q1á UdiI d Q1á UdiI d dá = ( U I ) ( sin α + cos α) di U + U diá di d Pdá + UdiI d = 1 = 1 (10.10) Bild 10. zeigt die Leistungsbilanz für das Beispiel der B6C-Brücke. Die Definitionen der Leistungsmittelwerte bei verzerrten Strömen wurden bei der W1-Wechselwegschaltung behandelt. Mit dem Programm ist sowohl der Einfluss nicht idealer Glättung als auch des Lückbetriebes auf die vorliegenden Leistungsverhältnisse zu untersuchen. Die Leistungsfaktoren unter der Bedingung idealer Glättung sind nach Gleichung (10.11) berechenbar und in Bild 10.3 dargestellt. Anhand dieser Grafik lassen sich die Simulationsergebnisse vergleichen. Es ist wichtig, neue Simula tionsergebnisse mit bekannten Daten zu vergleichen, um die Simulation zu prüfen. λ( α) = cos( α) / ð = λ( α) = 3cos( α) / ð = 3U diá U /( U diá di /( U di ð); BCgestrichelt ð); BC gestrichelt (10.11) Bild 10.3: Leistungsfaktoren λ(α) bei idealer Glättung der B- und B6-Brücke