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Grundlagen der Leistungselektronik

von Klemens Heumann

'Teubner Studienbücher Physik'. 6, überarbeitete erweiterte Aufl. 1996. Book.

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Titel: Grundlagen der Leistungselektronik
Autor/en: Klemens Heumann

ISBN: 3519061104
EAN: 9783519061106

'Teubner Studienbücher Physik'.
6, überarbeitete erweiterte Aufl. 1996.
Book.

Vieweg+Teubner Verlag

10. September 1996 - kartoniert - 364 Seiten

Beschreibung

MOSFETs) aufgenommen. Die vierte Auflage wurde 1989 wiederum iiberarbeitet und aktualisiert. Das gleiche gilt fUr die fUnfte Auflage von 1991 und die sechste von 1996. Berlin, im Juli 1996 K.Heumann Inhalt 1 Einflihrung und Defmitionen 1.1 Entwicklungsgeschichte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 . . . . . . . . . . . 1.2 Grundfunktionen von Stromrichtern. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 . . . . . . . 2 Systemkomponenten 2.1 Lineare Komponenten ...................................... 23 2.2 Halbleiterschalter. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 . . . . . . . . . . . . . 2.3 Netzwerksimulation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 . . . . . . . . . . . . 2.4 Nichtlineare Komponenten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 . . . . . . . . . . 2.5 Simulationsprogramme fUr die Leistungselektronik. . . . . . . . . . . . 28 . . . 2.5.1 Beispiele fUr Simulationsprogramme. . . . . . . . . . . . . . . . 29 . . . . . 2.5.1.1 NETASIM................................... 29 2.5.1.2 NETOMAC................................. 29 2.5.1.3 PSPICE..................................... 30 2.5.1.4 SABER..................................... 30 2.5.2 Vergleich der Eigenschaften der Simulationsprogramme 31 3 LeistungshaIbleiter 3.1 Halbleiterdioden. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 . . . . . . . . . . . . . 3.1.1 Kennlinie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 . . . . . . . . . . . . . 3.1.2 Schaltverhalten...................................... 39 3.2 Thyristoren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.1 Kennlinie.... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 . . . . . . . . . . . . 3.2.2 Schaltverhalten...................................... 41 3.2.3 Thyristordaten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 . . . . . . . . . . . . 3.2.4 Thyristorarten....................................... 44 3.2.4.1 Zweirichtungs-Thyristortriode (TRIAC) .......... 45 3.2.4.2 Asymmetrisch sperrender Thyristor (ASCR) . . . . . . . 47 3.2.4.3 RUckwiirtsleitender Thyristor (RLT). . . . . . . . . . . 47 . . . 3.2.4.4 Gate-Assisted-Turn-Off Thyristor (GATT) . . . . . . . 47 . 3.2.4.5 Abschaltthyristor (GTO) . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 . . . . . . 3.2.4.6 Lichtgesteuerter Thyristor. . . . . . . . . . . . . . . . . 49 . . . . . 3.2.4.7 Static-Induction-Thyristor (SITh). .. ..... .. ...... 49 3.2.4.8 MOS-Controlled Thyristor (MCT) . . . . . . . . . . . . 50 . . . 3.3 Leistungstransistoren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 . . . . . . . . . . . . 3.3.1 Bipolare Leistungstransistoren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 . . . . . . .

Inhaltsverzeichnis

Einführung und Definitionen - Systemkomponenten - Leistungshalbleiter - Beschaltung, Zündung, Kühlung und Schutzeinrichtungen - Schaltvorgänge und Kommutierung - Halbleiterschalter und -steller - Fremdgeführte Stromrichter - Selbstgeführte Stromrichter - Netze für Stromrichter - Belastungen für Stromrichter - Energetische Verhältnisse - Regelungstechische Verhältnisse - Stromrichteranwendungen - Prüfungen

Portrait

Prof. Dr.-Ing. Klemens Heumann ist am Institut für Meß- und Automatisierungstechnik an der TU Berlin tätig.

Vorwort

Die Leistungselektronik hat sich aus der Stromrichtertechnik zu einem wichtigen Gebiet der elektrischen Energietechnik entwickelt. Ihre Bedeutung wächst mit zunehmenden Ansprüchen an Steuerbarkeit und Umformung elektrischer Energie ständig. Die Fortschritte der Halbleiter-Leistungsbauelemente - Siliziumdioden, Thyristoren und Leistungstransistoren - haben ihren Durchbruch entscheidend gefördert. Die Leistungselektronik ist heute eine in weiten Bereichen konsolidierte Technik. Leistungselektronik ist eine komplexe Technik. Sie umfaßt den Leistungsteil, also die Stromrichterschaltung, und den Steuer- und Regelteil sowie Hilfsstromkreise und Schutzeinrichtungen. Regelungstechnisch ist ein Stromrichter Leistungsstellglied in einem Regelkreis. Zwischen der elektrischen Energiequelle und dem Stromrichter einerseits und dem Stromrichter und der Last andererseits treten Wechselwirkungen auf. Zielsetzung dieses Buches ist eine leicht verständliche Darstellung der Grundlagen der Leistungselektronik. Dabei wird der Versuch unternommen, systematische Merkmale herauszuarbeiten, um das Gebiet überschaubar zu machen. Eine allgemeine Systemtheorie der Stromrichter kann sich auf wenige Elemente beschränken. Die Stromrichter werden nach ihrer inneren Wirkungsweise, nämlich der Art der Kommutierung, unterschieden und behandelt. So wird die Schaltungstechnik von Halbleiterschaltern und -stellern, von fremdgeführten und von selbstgeführten Stromrichtern dargestellt. Außerdem werden die elektrischen und thermischen Eigenschaften der Leistungsbauelemente sowie deren Beschaltung, Zündung und Kühlung beschrieben. Auch das Zusammenwirken von Stromrichter und Netz bzw. Stromrichter und Last wird behandelt. Die Untersuchung der energetischen Verhältnisse führt zu allgemeinen Aussagen. Anwendungsschwerpunkte von Stromrichtern mit Leistungs- und Frequenzbereich werden aufgezeigt. Das vorliegende Buch ist im Forschungsinstitut Berlin der Allgemeinen Elektrizitätsgesellschaft nach einer Vorlesung über Leistungselektronik an der Technischen Universität Berlin entstanden. Das Buch wendet sich sowohl an Studierende als auch an Ingenieure und Naturwissenschaftler in der Praxis, die sich einen Überblick über das Gebiet der Leistungselektronik verschaffen wollen. Außer Grundkenntnissen in Elektrotechnik und Mathematik wird nichts vorausgesetzt. Die Darstellung verwendet die Definitionen der gültigen DIN-Normen. Die erste Auflage des Buches erschien 1975 und fand eine gute Aufnahme. Inzwischen sind Ausgaben in japanischer, koreanischer, spanischer und ungarischer Übersetzung herausgebracht worden. Eine erweiterte englische Ausgabe ist 1985 erschienen.

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