Vorwort 5. Benutzerhinweise 7

Transkript

1 Inhalt Vorwort 5 Benutzerhinweise 7 o 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 OnIine-Ausgabe Simulator OnIine-Ausgabe mit Displays Datenauswertung Übungsbeispiele MI-Schaltung als elektrisches Netzwerk Erzeugung eines PWM-Signals mit einem Zustandsgraphen Bewegungsgleichung in Blockdiagramrn-Darstellung 58 1 Halbleiter-Ventilbauelemente Aufbau und statische Kennlinien Dioden-Struktur Bemessung von Ventil-Bauelementen Durchlasseigenschaften Schalteigenschaften Transistor-Schalteigenschaften Schaltfrequenz Ausschaltvorgang einer Leistungsdiode Schaltvorgänge eines IGBT 68

2 10 Inhalt Thermische Eigenschaften 71 Einfluss erhöhter Temperatur 71 Begrenzung der Betriebstemperatur 71 Anwendungsbereiche der Ventilbauelemente 72 Eigenschaften des idealen Ventils 72 Betrieb der Ventile 73 Verluste und Erwärmung 73 Thermisches Ersatzschaltbild 73 Thyristor-Durchlass-Verlustleistung 74 Kühlmitteltemperatur 75 Gehäusetemperatur ' 75 Erhöhte Kühlmitteltemperatur 75 Kurzzeit- und Impulsbelastbarkeit 76 Sperrschichttemperatur bei einem Einschaltvorgang 77 Dauergrenzstrom eines Thyristors bei Impulsbelastung 80 Sperrschichttemperatur bei Aussetzbetrieb 82 Thyristor-Schaltverluste 85 Höherer Dauergrenzstrom bei reduzierten Schaltverlusten 86 Temperaturabhängigkeit des IGBT-Dauergrenzstroms 87 Frequenzabhängigkeit des IGBT-Dauergrenzstroms 87 IGBT-Grenzfrequenz 89 Kühlung 90 Kühlmittel 90 Kühlarten 91 Vergleich Luft-lWasserkühlung 91 Variabler Kühlstrom (Luft) 92 Zündung und Ansteuerung 93 Transistor-Ansteuerung 93 Ansteuerung von IGBT und GTO- Thyristoren 93 Lichtzündung 94 Zündimpulse für einen idealisierten Thyristor 94 Schaltungs- und Messtechnik 99 Schutz und Beschaltung 99 TSE-Beschaltung eines Thyristors 99 Bemessung der TSE-Beschaltung einer Leistungsdiode 102 ReD-Beschaltung " ".104 Schaltungstechnik 107 Parallelschaltung 107 Folgen eines Zündverzugs 107 Stromaufteilung bei Parallelschaltung 108

3 Inhalt Digitale Simulation 111 Simulationsformen 111 Simulationsmethoden 111 Simulationsziele 111 Modellierung 112 Modellarten 112 Modellierungsebenen 112 Untersuchung eines elektronischen Systems 113 Simulationsverfahren 116 Übertragungsverhalten eines gekoppelten Re-Netzwerks 116 Nicht kommutierende Stromrichter 123 Einpulsstromrichter 123 Einpulstromrichter mit Freilaufdiode 123 Sättigung des Stromrichter-Transformators 125 Elektronische Schalter und Steller für Wechselstrom 129 Systemgrößen eines Wechselstromstellers 129 Strom eines Wechselstromstellers als Funktion des Steuerwinkels 132 Einpuls-Stromrichterverhalten eines Wechselstromstellers 134 Steuerblindleistung und Leistungsfaktor 135 Kenngrößen der Wl-Schaltung bei Ohm 'scher Belastung 135 Grundschwingungsgehalt der Spannung für Wl- und W3-Schaltung Leistungsgrößen der Wl-Schaltung bei Ohm 'scher Belastung 141 Stellbereich und Leistungsfaktor der W I-Schaltung 144 Elektronische Schalter und Steller für Drehstrom 145 Drehstromsteller mit Mittelleiter bei ohmsch-induktiver Belastung 145 Ströme der W3-Schaltung mit Mittelleiter 149 W3-Schaltung ohne Mittelleiter 152 Leiterspannungen der W3-Schaltung ohne Mittelleiter 155 Fremdgeführte Stromrichter 159 Mittelpunktschaltungen; Stromglättung 159 Systemgrößen einer M2-Schaltung bei rein Ohm 'scher Belastung 159 M2-Schaltung bei gemischt ohmsch-induktiver Belastung 161 M2-Schaltung mit rein Ohm 'scher Belastung und bei idealer Glättung 163 M2-Schaltung mit aktivem Gleichstromkreis 168 Steuerwinkel a L an der Lückgrenze 171 Bemessung einer Glättungsinduktivität. 173 Spannungs-Oberschwingungen einer Zweipuls-Schaltung 175 Stromwelligkeit als Funktion der Lastkreis-Zeitkonstanten 177 Kommutierung 180 Kommutierungsvorgang der M2-Schaltung 180

4 12 Inhalt Steuerwinkel a max an der Wechselrichter- Trittgrenze 182 Simulation des Wechselrichterkippens 183 Einflüsse auf die Wechselrichtertrittgrenze 185 Induktive Gleichspannungsänderung 187 Stromsteilheit bei Kommutierung 188 Brückenschaltungen 189 Zweipuls-Brückenschaltung bei unterschiedlichen Belastungen 189 Systemgrößen der Drehstrom-Brückenschaltung 190 Daten der Brückenschaltungen B2 und B6 194 Bö-Schaltung mit verschiedenen Transformatorschaltungen 195 Bemessung eines Bö-Stromrichters 198 Zwölfpuls-Schaltung 201 Blindleistungsarme Schaltungen 204 Mittelpunktschaltungen mit Freilaufdiode 204 Systemgrößen der halbgesteuerten Brückenschaltung B2HZ 207 Spannungswelligkeit der B2- und Bö-Schaltungen 209 Lastgeführte Stromrichter 213 Kommutierung beim Parallelschwingkreis- Wechselrichter 213 Energiebilanz des Parallelschwingkreis-Wechselrichters 213 Systemgrößen des Parallelschwingkreis- Wechselrichters 214 Stromrichter-Rückwirkungen 217 Spannungsverzerrungen 217 Fourier-Analyse der Netzstrom-Oberschwingungen 217 Kurzschlussleistung und Impedanz des Netzes 220 Impedanz eines Reihenschwingkreises 222 Netzrückwirkung einer Bö-Schaltung mit kapazitiver Belastung 223 Strom-Oberschwingungskompensation 227 Gleichrichter mit sinusförmigem Netzstrom 231 Blindleistung 234 Zu- und Gegenschaltung 234 Schein- und Blindleistung zweipulsiger Brückenschaltungen 237 Kompensations-Stromrichter 238 Selbstgeführte Stromrichter 241 Thyristor-Löschung 241 Bemessung der Löschkapazität. 241 Elektronische Schalter und Steiler für Gleichstrom 241 Bemessung einer Thyristor-Löscheinrichtung 241 Pulsweiten-modulierte Steuersignale für einen Gleichstromsteller 244 Tiefsetzsteller mit ohmseh-induktiver Belastung 246 Strom eines Tiefsetzstellers 248 Spannungswelligkeit des Tiefsetzstellers 252

5 Inhalt Strom-Mittelwerte des Tiefsetzstellers 254 Gleichstromsteller beim Betrieb an der Lückgrenze 256 Hochsetzsteller 259 Vierquadrantensteller 261 Selbstgeführte Wechselrichter 264 Wechselrichter-Ausgangsstrom bei verschiedenen Belastungsarten 264 Ventil-Strombelastung einer Wechselrichter-Mittelpunktschaltung 268 Energiebilanz des freien Wechselrichters 271 Sinusbewertete Pulsweiten-Modulation 274 Wechselrichter in einphasiger Brückenschaltung 276 Ansteuersignale für einen dreiphasigen Wechselrichter 277 Ausgangsgrößen eines dreiphasigen Wechselrichters 279 Umrichter 282 Bemessung des Zwischenkreis-Kondensators für U-Umrichter 282 U-Umrichter mit einphasigem Eingang 285 Stromrichter-Antriebe 289 Stromrichter in Regelkreisen 289 Digitale Systeme 289 Kaskadenregelung 289 Tiefsetzsteller mit Drehzahlreglung 290 Vierquadrantensteller mit Lageregelung 293 Gleichstromantriebe 297 Gleichstromsteller-Antriebe 297 Stromrichter mit erhöhter Pulszahl 297 Steuerverfahren bei Vierquadrantenstellem 298 Bemessung der Glättungsinduktivität eines Antriebs 298 Wirkung der Glättungsinduktivität 301 Kreisstrombehafteter Umkehrstromrichter 302 Drehstromantriebe 306 Vergleich von Drehstromantrieben 306 Sanftanlaufschaltung für Asynchronmaschinen 307 Geführter Hochlauf eines Umrichter-Antriebs 311 Sonderfunktionen der Synchronmaschinen 315