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Aula-Verlag Weitere Titel dieses Verlages anzeigen
| 1 | Einführung | 1 |
| 2 | Leistungs-Halbleiterbauelemente | 2 |
| 2.1 | Einfuhrung in die Physik der Halbleiter | 2 |
| 2.1.1 | Eigenleitung | 3 |
| 2.1.2 | Störstellenleitung | 4 |
| 2.1.3 | Der PN-Übergang | 5 |
| 2.1.3.1 | Sperrrichtung | 6 |
| 2.1.3.2 | Durchlassrichtung | 7 |
| 2.2 | Dioden | 7 |
| 2.2.1 | Aufbau und Wirkungsweise | 7 |
| 2.2.2 | Strom-Spannungs-Kennlinie | 8 |
| 2.2.3 | Schaltverhalten von Dioden | 9 |
| 2.2.3.1 | Einschaltvorgang | 10 |
| 2.2.3.2 | Ausschaltvorgang | 11 |
| 2.3 | Bipolare Leistungstransistoren | 12 |
| 2.3.1 | Aufbau und Wirkungsweise | 12 |
| 2.3.2 | Der Transistor als Schalter | 14 |
| 2.3.2.1 | Einschaltvorgang | 15 |
| 2.3.2.2 | Ausschaltvorgang | 16 |
| 2.3.3 | Transistoren in Darlington-Schaltung | 18 |
| 2.4 | Feldeffekt-Leistungstransistoren | 19 |
| 2.4.1 | Aufbau und Wirkungsweise | 19 |
| 2.4.2 | Schaltverhalten von Leistungs-Feldeffekttransistoren | 22 |
| 2.5 | Bipolare Transistoren mit isoliertem Steueranschluss (IGBTs) | 24 |
| 2.5.1 | Aufbau und Wirkungsweise | 24 |
| 2.5.2 | Schaltverhalten | 26 |
| 2.6 | Thyristoren | 28 |
| 2.6.1 | Aufbau und Wirkungsweise | 28 |
| 2.6.2 | Schaltverhalten von Thyristoren | 30 |
| 2.6.2.1 | Kritische Stromsteilheit | 30 |
| 2.6.2.2 | Kritische Spannungssteilheit | 31 |
| 2.6.2.3 | Einschaltvorgang | 32 |
| 2.6.2.4 | Ausschaltvorgang | 33 |
| 2.6.3 | Zündung von Thyristoren - Phasenanschnittsteuerung | 34 |
| 2.6.4 | Thyristorarten | 37 |
| 2.6.4.1 | Zweirichtungs-Thyristoren (Triac, Diac) | 38 |
| 2.6.4.2 | Asymmetrisch sperrender Thyristor (ASCR) | 39 |
| 2.6.4.3 | Rückwärts leitender Thyristor | 40 |
| 2.6.4.4 | Lichtgezündeter Thyristor | 40 |
| 2.6.5 | Abschaltbarer Thyristor (GTO-Thyristor) | 41 |
| 2.6.5.1 | Aufbau und Arbeitsweise | 41 |
| 2.6.5.2 | Schaltverhalten | 43 |
| 2.6.5.3 | IGCT-Thyristor | 46 |
| 2.6.6 | MOS-gesteuerter Thyristor (MCT) | 46 |
| 2.7 | Intelligente Leistungshalbleiter (Smart-Power-Elemente) | 48 |
| 2.8 | Gehäuseformen von Leistungshalbleitern | 49 |
| 2.9 | Thermisches Verhalten von Leistungshalbleitern | 51 |
| 2.9.1 | Entstehung der Verlustleistungen | 51 |
| 2.9.1.1 | Ermittlung der Durchlassverluste | 52 |
| 2.9.1.2 | Ermittlung der Schaltverluste | 55 |
| 2.9.2 Abführung der Verlustleistungen - thermisches Ersatz- | ||
| schaltbild | 57 | |
| 2.9.3 | Kühlung | 61 |
| 2.10 | Schutz von Leistungshalbleitern | 62 |
| 2.10.1 | Überstromschutz | 62 |
| 2.10.2 | Überspannungsschutz | 63 |
| 2.11 | Reihen- und Parallelschaltung von Leistungshalbleitern | 64 |
| 2.11.1 | Reihenschaltung | 65 |
| 2.11.2 | Parallelschaltung | 65 |
| 3 | Netzgeführte Stromrichter | 67 |
| 3.1 | Zweipuls-Mittelpunktschaltung | 68 |
| 3.1.1 | Ohmsche Belastung | 68 |
| 3.1.2 | Glättung der Gleichspannung durch einen Kondensator | 70 |
| 3.1.3 | Glättung des Gleichstromes durch eine Drosselspule | 72 |
| 3.1.4 | Bauleistung des Transformators | 74 |
| 3.1.5 | Die gesteuerte Schaltung | 78 |
| 3.1.6 | Wechselrichterbetrieb | 88 |
| 3.1.7 | Kommutierung | 92 |
| 3.1.8 | Gleichspannungsänderung bei Belastung | 98 |
| 3.1.9 | Steuerwinkelgrenzwert beim Wechselrichterbetrieb | 102 |
| 3.1.10 | Steuerblindleistung und Verzerrungsleistung | 105 |
| 3.1.11 | Kommutierungsblindleistung | 111 |
| 3.1.12 | Bemessung der Induktivität der Glättungsdrossel | 113 |
| 3.1.13 | Lückbetrieb | 117 |
| 3.2 | Zweipuls-Brückenschaltung | 123 |
| 3.2.1 | Vollgesteuerte Schaltung | 123 |
| 3.2.2 | Halbgesteuerte Schaltung | 129 |
| 3.3 | Dreipuls-Mittelpunktschaltung | 135 |
| 3.3.1 | Aufbau und Betrieb bei Vollaussteuerung | 135 |
| 3.3.2 | Betrieb bei Teilaussteuerung | 139 |
| 3.3.3 | Berücksichtigung der Kommutierungsinduktivitäten | 143 |
| 3.4 | Sechspuls-Brückenschaltung | 145 |
| 3.4.1 | Aufbau und Funktion | 145 |
| 3.4.2 | Die halbgesteuerte Sechspuls-Brückenschaltung | 151 |
| 3.5 | Zwölfpuls-Schaltungen | 156 |
| 3.6 | Schaltungen mit verminderter Blindleistungsaufnahme | 159 |
| 3.6.1 | Schaltungen mit Freilaufdiode | 160 |
| 3.6.2 | Folgesteuerung | 161 |
| 3.7 | Netzrückwirkungen | 163 |
| 3.7.1 | Grundschwingungs-Blindleistung | 163 |
| 3.7.2 | Stromoberschwingungen | 164 |
| 3.7.3 | Spannungsoberschwingungen | 167 |
| 4 | Wechsel- und Drehstromschalter und -steller | 170 |
| 4.1 | Wechsel- und Drehstromschalter | 170 |
| 4.1.1 | Wechselstromschalter | 170 |
| 4.1.2 | Drehstromschalter | 173 |
| 4.2 | Wechsel- und Drehstromsteller | 174 |
| 4.2.1 | Wechselstromsteller mit Phasenanschnittsteuerung | 174 |
| 4.2.2 Blindleistungsverhalten des phasenanschnittgesteuerten | ||
| Wechselstromstellers | 178 | |
| 4.2.3 | Phasenabschnittsteuerung, Sektor Steuerung | 181 |
| 4.2.4 | Wechselstromsteller mit Schwingungspaketsteuerung | 182 |
| 4.2.5 | Drehstromsteller | 184 |
| 5 | Selbstgeführte Stromrichter | 188 |
| 5.1 | Thyristor-Löschung durch Anwendung von Löschschaltungen | 188 |
| 5.2 | Gleichstromsteller | 192 |
| 5.2.1 | Tiefsetz-Gleichstromsteller | 192 |
| 5.2.2 | Hochsetz-Gleichstromsteller | 197 |
| 5.2.3 | Hochsetz-Tiefsetz-Gleichstromsteller | 200 |
| 5.2.4 | Umkehrung der Energierichtung | 203 |
| 5.2.5 | Vierquadranten-Gleichstromsteller | 204 |
| 5.3 | Selbstgeführte Wechselrichter | 209 |
| 5.3.1 | Spannungs-Wechselrichter | 209 |
| 5.3.1.1 | Einphasiger Spannungs-Wechselrichter | 210 |
| 5.3.1.2 | Dreiphasiger Spannungs-Wechselrichter | 213 |
| 5.3.1.3 | Einphasiger Spannungs-Pulswechselrichter | 218 |
| 5.3.1.4 | Dreiphasiger Spannungs-Pulswechselrichter | 221 |
| 5.3.1.5 Dreiphasiger Spannungs-Wechselrichter mit Drei- | ||
| punktverhalten | 225 | |
| 5.3.2 | Strom-Wechselrichter | 226 |
| 5.3.2.1 Dreiphasiger Strom-Wechselrichter mit abschalt- | ||
| baren Leistungshalbleitern | 227 | |
| 5.3.2.2 Dreiphasiger Strom-Wechselrichter mit konventi- | ||
| onellen Thyristoren | 229 | |
| 5.3.2.3 | Strom-Pulswechselrichter | 232 |
| 5.4 | Netzparallel betriebene selbstgeführte Stromrichter | 234 |
| 5.4.1 Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler mit sinusförmigem | ||
| Eingangsstrom | 235 | |
| 5.4.2 Wechselstrom-Gleichstrom- und Gleichstrom- | ||
| Wechselstrom-Wandler mit sinusförmigem Netzstrom | 238 | |
| 5.4.2.1 Einphasiger Wechselstrom-Gleichstrom- und | ||
| Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler mit sinus- | ||
| förmigem Netzstrom | 238 | |
| 5.4.2.2 Dreiphasiger Wechselstrom-Gleichstrom- und | ||
| Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler mit sinus- | ||
| förmigem Netzstrom | 242 | |
| 5.4.3 | Blindleistungsstromrichter | 245 |
| 5.4.4 | Netzspannungsstabilisierung | 248 |
| 6 | Lastgeführte Wechselrichter | 250 |
| 6.1 | Parallelschwingkreis-Wechselrichter | 250 |
| 6.2 | Reihenschwingkreis-Wechselrichter | 254 |
| 7 | Umrichter | 258 |
| 7.1 | Zwischenkreis-Wechselstromumrichter | 258 |
| 7.1.1 Wechselstromumrichter mit Gleichspannungs- | ||
| Zwischenkreis (U-Umrichter) | 259 | |
| 7.1.2 Wechselstromumrichter mit Gleichstrom-Zwischenkreis | ||
| (I-Umrichter) | 261 | |
| 7.2 | Netzgeftihrte Direktumrichter | 263 |
| 7.3 | Zwischenkreis-Gleichstromumrichter | 267 |
| 7.3.1 | Durchflusswandler | 267 |
| 7.3.2 | Sperrwandler | 274 |
| 8 | Stromrichteranwendungen in der elektrischen Antriebstechnik | 278 |
| 8.1 | Gleichstromantriebe | 278 |
| 8.1.1 Schaltungsaufbau und Betriebsverhalten der fremderreg- | ||
| ten, stromrichtergespeisten Gleichstrommaschine | 278 | |
| 8.1.2 | Drehrichtungsumkehr mit einem Umkehrstromrichter | 284 |
| 8.1.3 Drehzahlgeregelter Gleichstromantrieb mit fremderregter | ||
| Gleichstrommaschine | 286 | |
| 8.1.4 Drehzahlverstellung und Drehrichtungsumkehr mit einem | ||
| Vierquadranten-Gleichstromsteller | 289 | |
| 8.1.5 | Gleichstromantrieb mit Reihenschlussmaschine | 293 |
| 8.2 | Reihenschlussmotor mit Wechselstromsteller | 295 |
| 8.3 | Drehstromantriebe | 296 |
| 8.3.1 | Aufbau und Arbeitsweise von Drehstrommotoren | 296 |
| 8.3.1.1 | Drehstrom-Synchronmotor | 297 |
| 8.3.1.2 | Drehstrom-Asynchronmotor | 298 |
| 8.3.1.3 | Drehstrom-Reluktanzmotor | 300 |
| 8.3.2 Drehzahlverstellung durch Umrichter mit Spannungszwi- | ||
| schenkreis (U-Umrichter) | 300 | |
| 8.3.2.1 Kurvenform der erzeugten Spannungen und | ||
| Raumzeiger-Ortskurve des magnetischen Dreh- | ||
| flusses | 301 | |
| 8.3.2.2 Spannungs-Frequenz-Kennlinien und Kennlinien- | ||
| Steuerung | 306 | |
| 8.3.2.3 | Feldorientierte Regelung | 38 |
| 8.3.2.4 | Bremsbetrieb | 311 |
| 8.3.2.5 | Schlupfkompensation | 313 |
| 8.3.2.6 | Überstromschutz | 313 |
| 8.3.3 Drehzahlverstellung durch Umrichter mit Stromzwischen- | ||
| kreis (I-Umrichter) | 313 | |
| 8.3.4 | Stromrichtermotor | 315 |
| 8.3.5 | Drehzahlverstellung durch Direktumrichter | 318 |
| 8.3.6 Drehzahlverstellung durch Steuerung der | ||
| Ständerspannung | 319 | |
| 8.3.7 | Die untersynchrone Stromrichterkaskade | 321 |
| 8.3.8 | Asynchronmaschine mit gepulstem Läuferwiderstand | 323 |
| 8.3.9 Doppelt gespeiste Asynchronmaschine mit Spannungs- | ||
| zwischenkreis-Umrichter | 325 | |
| 8.4 | Elektronisch kommutierte Maschine (Elektronikmotor) | 327 |
| 8.4.1 | Aufbau und Arbeitsweise | 327 |
| 8.4.2 | Bestromung der Wicklungen | 329 |
| 8.4.3 | Betriebsverhalten | 329 |
| 8.4.4 | Gebersysteme | 330 |
| 8.4.4.1 | Inkrementalgeber | 331 |
| 8.4.4.2 | Resolver | 332 |
| 8.5 | Schrittmotoren | 333 |
| 8.5.1 | Aufbau und Arbeitsweise | 333 |
| 8.5.2 | Vollschrittbetrieb, Halbschrittbetrieb, Mikroschrittbetrieb | 334 |
| 8.5.3 | Unipolare und bipolare Ansteuerung | 335 |
| 8.5.4 | Strangzahlen und Polpaarzahlen von Schrittmotoren | 336 |
| 8.5.5 Ausfuhrungsformen (Bauformen)...............................................337 ' | ||
| 8.5.6 | Bestromung der Wicklungen | 339 |
| 8.5.6.1 | Blockbestromung | 340 |
| 8.5.6.2 | Sinusbestromung | 343 |
| Verzeichnis der wichtigsten Symbole | 346 | |
| Literatur | 350 | |
| Sachverzeichnis | 351 | |
