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Diplomarbeit 2003 (DA03): Arbeits-Archiv
 
DA Ltt 03/2 - PFC-Hochsetzsteller mit Soft-Switching-Technik
Studierende: Roger Brauchli, braucrog
  Dieter Tanner, tannedie

Betreuer: Jakob Lattmann, latj

Die Firma Schmidhauser AG in Romanshorn entwickelt momentan einen Spannungszwischenkreis-Umrichter fur einen 15kW Sageantrieb. Ein Teil dieses Projektes ist ein Hochsetzsteller fur eine Zwischenkreisspannung von 500VDC aus einem 3x230VAC Bezugsnetz. Voruntersuchungen haben ergeben, dass ein konventioneller Hochsetzsteller den Anforderungen nicht entspricht, deshalb wird dieser PFC-Hochsetzsteller mit Soft-Switching-Technik entwickelt. Laut den Anforderungen darf der Power Factor der Bezugsleistung den Wert 0.9 nicht unterschreiten. Um dies zu erreichen wird der PFC-Controller UC3855 (Power Factor Corrector) verwendet. Zur Gleichrichtung der 3-Phasen Wechselspannung wird eine B6-Bruckenschaltung eingesetzt, der PFC-Controller erreicht dadurch einen Power Factor von 0.95. Um die Grosse der Hochsetzstellerspule zu minimieren, musste eine hohe Taktfrequenz von 60kHz gewahlt werden. Die Schaltverluste werden durch ein weiches Schalten der IGBT?s minimal gehalten. Es wird das ZVS-Verfahren (Zero-Voltage-Switching) mit einem Hilfsschalter angewendet. Dieses Verfahren wurde gewahlt, da die parasitaren Kapazitaten der IGBT?s wenig storende Einflusse haben und ein PWM-Steuerverfahren angewendet werden kann. Die Schaltung erreicht durch das Soft-Switching im Verhaltnis zur Schaltfrequenz einen wesentlich besseren Wirkungsgrad als herkommliche Hochsetzstellerschaltungen. Die Schaltung wurde vorerst mit der Toolbox PLECS in Matlab simuliert. Damit wurden die genauen Verlaufe der Strome und Spannungen zu den Schaltzeitpunkten simuliert. Anschliessend wurde die berechnete Schaltung hardwaremassig aufgebaut und ausgetestet. Die gemessenen Verlaufe an der Schaltung konnten mit Hilfe der Simulation bestatigt werden. Mit den Messresultaten konnten auch Optimierungsvorschlage fur eine Weiterentwicklung fur den schlussendlichen industriellen Einsatz gemacht werden.

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