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Computersimulation und rechnergestützte Systemanalyse der leistungselektronischen Komponenten. Multimediale Gestaltung von Arbeitsmaterialien mit dem Schwerpunkt Lehrveranstaltung Leistungselektronik
Computersimulation und rechnergestützte Systemanalyse der leistungselektronischen Komponenten
1
Inhaltsverzeichnis
3
Abbildungsverzeichnis
6
Tabelleverzeichnis
10
1 Einführung
17
1.1 Allgemeine Zielstellung
17
1.2 Aufgaben der Leistungselektronik
17
1.3 Programme SIMPLORER®
19
1.4 Programme MATHCAD®
21
2 Grundlagen der Leistungselektronik
23
2.1 Schaltungselemente
23
2.1.1 Ideale Ventile
23
2.1.2 Mechanische Schalter
24
2.1.3 Halbleiterschalter
25
2.2 Schaltvorgänge von Wechselströmen
28
2.2.1 Einschalten einer RL-Reihenschaltung
28
2.2.2 Einschalten eines Reihenschwingkreises
31
2.3 Kommutierung und Stromübergang
33
2.3.1 Funktionsprinzip
33
2.3.2 Natürliche Kommutierung
35
2.3.3 Zwangskommutierung
37
3 Simulationstechnik
42
3.1 Digitale Simulation
44
3.2 Steuerung mittels PETRI-Netzmodelle
47
3.3 Formalismen und Systeme
50
3.3.1 Atomare Systeme
50
3.3.2 Gekoppelte Systeme
55
3.4 Numerische Verfahren
57
3.4.1 Numerische Integration
58
3.4.2 Explizite und implizite Verfahren
60
3.4.3 Ein- und Mehrschrittverfahren
62
3.4.4 Behandlung von Ereignissen
67
4 Simulation und Modellanalyse
73
4.1 Strategien der Modellbildung
73
4.2 Netzgelöschter Stromrichter
74
4.2.1 Drehstrombrückenschaltung - B6
75
4.2.2 Zwölfpuls-Brückenschaltung
82
4.3 Direktumrichter
85
4.4.1 Trapezansteuerung
87
4.4.2 Sinusansteuerung
88
4.4.3 Matrixumrichter
90
4.4 Selbstgelöschter Stromrichter
103
4.4.1 Zweistufige Stromrichter mit Spannungszwischenkreis
103
4.4.2 Dreistufige Stromrichter mit Spannungszwischenkreis
120
4.4.3 Stromzwischenkreis-Stromrichter
126
5 Mathematische Verhältnisse in der Leistungselekronik
135
5.1 Analyse der Gleichstromrichters
135
5.1.1 Grundlagen der mathematischen Modellbildung
136
5.1.2 Analyse der vollgesteuerten B2-Stromrichterschaltung
149
5.2 EMV des Umrichters
160
5.2.1 Eigenschaften modulierter Signale
162
5.2.2 Störung und Entstörung von IGBT-Umrichter
171
5.3 Mathematische Rechnung vom Raumzeiger
179
6 Systembewertung: Netzrückwirkung von netzgeführten Stromrichtern
183
6.1 Symmetrische Steuerung
184
6.2 Asymmetrische Steuerung
188
6.3 Der Einsatz von Freilaufdioden
191
6.3.1 Eine Freilaufdiode am Stromrichterausgang
192
6.3.2 Zwei Freilaufdioden zum Sternpunkt
194
7 Zusammenfassung
197
Anhang
201
Literaturverzeichnis
207
Autorenprofil
209
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