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Übung Leistungselektronik II

Übung 5

Aufgabe 8: Nichtideale Bauelemente Gegeben sei der 4-Quadrantensteller aus Abbildung 1.

Abbildung 1: 4-Quadranten-Steller Für die Spannungsquellen und Bauelemente gelten folgende Zahlenwerte: Ud = 480 V, L = 20 mH, R = 10 Ω Mit Hilfe einer Pulsweitenmodulation soll ein sinusförmiger Ausgangsstrom i1 mit der Amplitude iˆ1  16 A und einer Frequenz f1 von 60 Hz eingestellt werden. Die elektronischen Schalter und Dioden werden zunächst als ideal angesehen, i1 sei bezogen auf die Taktfrequenz der PWM glatt. 8.1)

Skizzieren Sie die Verläufe von a(t), u1,1(t) und i1(t).

1

Übung Leistungselektronik II

Übung 5

Die elektronischen Schalter und Dioden werden nun als nichtideal betrachtet. In Abbildung 2 sind die Kennlinien für den Durchlassbereich dieser Bauelemente angegeben. ID / A 100

80

60

40

20

-1

0

1

2

3

UD / V

Abbildung 2: Durchlasskennlinien für die IGBTs (links) und Dioden (rechts) 8.2)

Bestimmen Sie die Mittelwerte der Spannung u1 in Abhängigkeit von Aussteuergrad a und Ausgangsstrom i1 über eine Taktperiode für die vier Fälle: T1 geschlossen, i1 > 0 T1 geschlossen, i1 < 0 T1 geöffnet, i1 > 0 T1 geöffnet, i1 < 0

8.3)

Wie muss der Tastgrad a geändert werden, damit sich wieder der gewünschte Verlauf von Ausgangsstrom und Ausgangsspannung einstellt?

8.4)

Kann der durch die Nichtidealitäten entstehende Fehler durch die Wahl der Bauelemente beeinflusst werden? Falls ja, geben sie eine Möglichkeit an diesen zu minimieren!

Aufgabe 9: Nichtideale Bauelemente Gegeben sei dieselbe Schaltung wie in Aufgabe 8. Nun sollen die Effekte der Verriegelungszeit (Totzeit) td 1µs betrachtet werden. Dabei werden die Durchlasseigenschaften nun als ideal angenommen. 9.1) 9.2) 9.3)

Erläutern Sie die Notwendigkeit der Verriegelungszeit! Verdeutlichen Sie sich die Auswirkung der Verriegelungszeit auf die Ausgangsspannung anhand einer beispielhaften Schaltperiode! Berechnen Sie den entstehenden Spannungsfehler! Die Schaltfrequenz betrage 1 kHz, die Zwischenkreisspannung 480V.

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