Bericht
Simulation eines Puls-Wechselrichters in Drehstrombrückenschaltung unter Matlab/Simulink
Aufgabe 3
Anwendungen der Leistungselektronik (ANLE)
DOZENT
NAME
Abgabedatum: 27.12.2024
Wintersemester 2024/25
,I Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung.............................................................................................................................................3
2 Aufgabenstellung und Theorie............................................................................................................3
2.1 Aufgabenstellung..........................................................................................................................3
2.2 Theorie.........................................................................................................................................4
2.2.1 Allgemein...............................................................................................................................4
2.2.2 Betriebsfälle...........................................................................................................................4
3 Lösungsansatz......................................................................................................................................5
3.1 Allgemein......................................................................................................................................5
3.2 Beschreibung des Modells............................................................................................................7
3.2.1 Subsysteme............................................................................................................................8
4 Ergebnisse.........................................................................................................................................12
4.1 Allgemein....................................................................................................................................12
4.2 Variation der Schaltfrequenz......................................................................................................13
4.2.1 Schaltfrequenz 5000............................................................................................................13
4.2.2 Schaltfrequenz 50000..........................................................................................................13
4.3 Veränderung der Last / Betriebsfälle..........................................................................................14
4.3.1 Leerlauf................................................................................................................................14
4.3.2 Betriebsfall 10%...................................................................................................................15
4.3.3 Betriebsfall 50%...................................................................................................................15
4.4 Anpassung der Spannungshöhe..................................................................................................18
4.4.1 Gain 12%..............................................................................................................................18
4.4.2 Gain 100%............................................................................................................................19
5 Zusammenfassung und Diskussion....................................................................................................21
II Literaturverzeichnis...........................................................................................................................22
III Abbildungsverzeichnis......................................................................................................................23
IV Tabellen............................................................................................................................................24
V Erklärung über das eigenständige Erstellen der Arbeit.....................................................................24
2
, Zusammenfassung und Diskussion
1 Einleitung
In dieser Arbeit soll ein Puls-Wechselrichter in Drehstrombrückenschaltung simuliert werden. Dazu
wird eine Schaltung in Matlab/Simulink entwickelt.
Die Aufgabe von einem Puls-Wechselrichter ist es, Gleichspannung in Wechselspannung zu wandeln.
Dazu wird eine Strombrücke gebaut, mit der der Stromfluss abwechselnd fließen kann. Bei einem
Drehstromwechselrichter müssen zusätzlich alle drei Phasen berücksichtigt werden. Somit stellt der
Drehstromwechselrichter einen dreiphasigen Wechselstrom her, wobei die Phasen jeweils
zueinander um ein Drittel der Periode verschoben sind.
Eine Anwendung für einen Puls-Wechselrichter kann sich für eine PV-Anlage finden. Eine PV-Zelle
liefert Gleichstrom. Angenommen nun soll eine PV-Anlage so betrieben werden, dass diese an ein
dreiphasiges Stromnetz angeschlossen ist. Dann muss aus einer Gleichspannung eine dreiphasige
Wechselspannung hergestellt werden, wozu ein Wechselrichter benötigt wird. Auch für einen DC-
Stromspeicher wird ein Wechselrichter benötigt. Wenn der Speicher dann Energie ausspeichern soll,
muss die Gleichspannung in Wechselstrom konvertiert werden.
Insgesamt ist ein Puls-Wechselrichter ein wichtiges Modul in der Leistungselektronik und der
Energieversorgung, da mit einem Puls-Wechselrichter aus Gleichspannungsquellen prinzipiell
Wechselspannungsquellen hergestellt werden und somit Erzeugungsanlagen wie PV-Anlagen oder
Strom-Speicher an die Wechselspannung angeschlossen werden können. Somit sind Puls-
Wechselrichter wichtig für eine moderne Energieerzeugung mit künstlich generiertem Wechselstrom
im Vergleich zu der konventiellen Energieerzeugung mit Synchrongeneratoren welche in
konventionellen Kraftwerken eingebaut sind. Deshalb ist ein Puls-Wechselrichter wichtig für eine
moderne, effiziente, dezentrale und umwelt/ressourcensparende Energieerzeugung.
2 Aufgabenstellung und Theorie
2.1 Aufgabenstellung
Es soll ein Puls-Wechselrichters in Drehstrombrückenschaltung simuliert werden. Dazu soll eine
Gleichspannungsquelle als Versorgung für den Zwischenkreis genutzt werden.
Als Schalter sollen IGBTs verwendet werden. Als Last soll eine variable dreiphasige Last verwendet
werden.
Die Schaltfrequenz und die Zeitkonstanten der Last sollen variiert werden. Es soll auf aussagekräftige
Lastfälle eingegangen werden. Die Strom- und Spannungsverläufe sollen ausgegeben und analysiert
werden.
Es soll eine eigene individuelle Ansteuerung modelliert werden zur Anpassung der
Ausgangsspannung in Amplitude und Frequenz. Der Leerlauf und aussagekräftige Lastfälle sollen
betrachtet werden.
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Simulation eines Puls-Wechselrichters in Drehstrombrückenschaltung unter Matlab/Simulink
Aufgabe 3
Anwendungen der Leistungselektronik (ANLE)
DOZENT
NAME
Abgabedatum: 27.12.2024
Wintersemester 2024/25
,I Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung.............................................................................................................................................3
2 Aufgabenstellung und Theorie............................................................................................................3
2.1 Aufgabenstellung..........................................................................................................................3
2.2 Theorie.........................................................................................................................................4
2.2.1 Allgemein...............................................................................................................................4
2.2.2 Betriebsfälle...........................................................................................................................4
3 Lösungsansatz......................................................................................................................................5
3.1 Allgemein......................................................................................................................................5
3.2 Beschreibung des Modells............................................................................................................7
3.2.1 Subsysteme............................................................................................................................8
4 Ergebnisse.........................................................................................................................................12
4.1 Allgemein....................................................................................................................................12
4.2 Variation der Schaltfrequenz......................................................................................................13
4.2.1 Schaltfrequenz 5000............................................................................................................13
4.2.2 Schaltfrequenz 50000..........................................................................................................13
4.3 Veränderung der Last / Betriebsfälle..........................................................................................14
4.3.1 Leerlauf................................................................................................................................14
4.3.2 Betriebsfall 10%...................................................................................................................15
4.3.3 Betriebsfall 50%...................................................................................................................15
4.4 Anpassung der Spannungshöhe..................................................................................................18
4.4.1 Gain 12%..............................................................................................................................18
4.4.2 Gain 100%............................................................................................................................19
5 Zusammenfassung und Diskussion....................................................................................................21
II Literaturverzeichnis...........................................................................................................................22
III Abbildungsverzeichnis......................................................................................................................23
IV Tabellen............................................................................................................................................24
V Erklärung über das eigenständige Erstellen der Arbeit.....................................................................24
2
, Zusammenfassung und Diskussion
1 Einleitung
In dieser Arbeit soll ein Puls-Wechselrichter in Drehstrombrückenschaltung simuliert werden. Dazu
wird eine Schaltung in Matlab/Simulink entwickelt.
Die Aufgabe von einem Puls-Wechselrichter ist es, Gleichspannung in Wechselspannung zu wandeln.
Dazu wird eine Strombrücke gebaut, mit der der Stromfluss abwechselnd fließen kann. Bei einem
Drehstromwechselrichter müssen zusätzlich alle drei Phasen berücksichtigt werden. Somit stellt der
Drehstromwechselrichter einen dreiphasigen Wechselstrom her, wobei die Phasen jeweils
zueinander um ein Drittel der Periode verschoben sind.
Eine Anwendung für einen Puls-Wechselrichter kann sich für eine PV-Anlage finden. Eine PV-Zelle
liefert Gleichstrom. Angenommen nun soll eine PV-Anlage so betrieben werden, dass diese an ein
dreiphasiges Stromnetz angeschlossen ist. Dann muss aus einer Gleichspannung eine dreiphasige
Wechselspannung hergestellt werden, wozu ein Wechselrichter benötigt wird. Auch für einen DC-
Stromspeicher wird ein Wechselrichter benötigt. Wenn der Speicher dann Energie ausspeichern soll,
muss die Gleichspannung in Wechselstrom konvertiert werden.
Insgesamt ist ein Puls-Wechselrichter ein wichtiges Modul in der Leistungselektronik und der
Energieversorgung, da mit einem Puls-Wechselrichter aus Gleichspannungsquellen prinzipiell
Wechselspannungsquellen hergestellt werden und somit Erzeugungsanlagen wie PV-Anlagen oder
Strom-Speicher an die Wechselspannung angeschlossen werden können. Somit sind Puls-
Wechselrichter wichtig für eine moderne Energieerzeugung mit künstlich generiertem Wechselstrom
im Vergleich zu der konventiellen Energieerzeugung mit Synchrongeneratoren welche in
konventionellen Kraftwerken eingebaut sind. Deshalb ist ein Puls-Wechselrichter wichtig für eine
moderne, effiziente, dezentrale und umwelt/ressourcensparende Energieerzeugung.
2 Aufgabenstellung und Theorie
2.1 Aufgabenstellung
Es soll ein Puls-Wechselrichters in Drehstrombrückenschaltung simuliert werden. Dazu soll eine
Gleichspannungsquelle als Versorgung für den Zwischenkreis genutzt werden.
Als Schalter sollen IGBTs verwendet werden. Als Last soll eine variable dreiphasige Last verwendet
werden.
Die Schaltfrequenz und die Zeitkonstanten der Last sollen variiert werden. Es soll auf aussagekräftige
Lastfälle eingegangen werden. Die Strom- und Spannungsverläufe sollen ausgegeben und analysiert
werden.
Es soll eine eigene individuelle Ansteuerung modelliert werden zur Anpassung der
Ausgangsspannung in Amplitude und Frequenz. Der Leerlauf und aussagekräftige Lastfälle sollen
betrachtet werden.
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