Inhalt

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   Vorwort
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   Inhaltsverzeichnis
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  Formelzeichen, Abkürzungen und Nomenklatur
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   Formelzeichen
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   Weitere Nomenklatur
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   Abbkürzungen
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   1 Einleitung und Motivation
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   1.1 Motivation
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   1.2 Aufgabenstellung
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  2 Stand der Technik
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  2.1 Primärenergieträger
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   2.1.1 Wasserkraft
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   2.1.2 Windenergie
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   2.1.3 Solarenergie
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  2.2 Topologien zur Lösung der Aufgabe
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   2.2.1 Wechselrichter ohne Hochsetzsteller
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   2.2.2 Wechselrichter mit Hochsetzsteller
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   2.2.3 Z-Umrichter
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   2.3 Zusammenfassung von Kapitel 2
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  3 Grundlagen
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  3.1 Der Spannungszwischenkreiswechselrichter
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   3.1.1 Der VSI mit einphasigem Ausgang
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   3.1.1.1 Sinusbewertete Pulsweitenmodulation
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   3.1.2 Raumzeiger
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   3.1.3 Der VSI mit dreiphasigem Ausgang
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   3.1.3.1 Raumzeigermodulation
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   3.1.4 Netzintegration über einen Wechselrichter ohne Hochsetzsteller
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   3.1.5 Netzintegration über einen Wechselrichter mit vorgeschaltetem Hochsetzsteller
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   3.2 Der Z-Umrichter
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   3.2.1 Aufbau des Z-Umrichters
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   3.2.2 Wirkung der Schaltzustände
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   3.2.3 Schaltungsanalyse
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   3.2.4 Unsymmetrischer ZSI
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   3.2.5 Lückbetrieb
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   3.2.6 Variationen des ZSI
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   3.2.7 Netzintegration über einen ZSI
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  3.3 Einphasiger ZSI
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   3.3.1 Aufbau
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   3.3.2 Mögliche Schaltzustände
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  3.4 Der dreiphasige ZSI
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   3.4.1 Aufbau
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   3.4.2 Mögliche Schaltzustände
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   3.4.3 PWM basierte Modulationsverfahren
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   3.4.3.1 Maximum Boost Verfahren
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   3.4.3.2 Simple Boost Verfahren
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   3.4.3.3 Constant Maximum Boost Verfahren
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   3.4.4 Einfügung des shoot through in die Pulsmuster
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   3.4.5 Anforderungen am den PWM Modulator
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   3.4.6 Regelung eines mit PWM ausgestatteten, dreiphasigen ZSI im Inselbetrieb
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   3.5 Sternpunktbildner zum Betrieb unsymmetrischer Last
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   3.6 Direkte Leistungsregelung (DPC) für einen dreiphasigen Wechselrichter
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  3.7 Silizium Carbid als Material für Leitungshalbleiter
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   3.7.1 Die Eigenschaften von SiC
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  3.7.2 Leitungshalbleiter auf Basis von SiC
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   3.7.2.1 Schottky Dioden
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   3.7.2.2 Feldeffekttransistoren
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   3.8 Zusammenfassung von Kapitel 3
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  4 Vorgeschlagene Regelkonzepte
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  4.1 Regelung des einphasigen ZSI
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   4.1.1 Regelung der Ausgangsspannung beim einphasigen Z-Umrichter
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   4.1.2 Modulationsverfahren
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  4.2 Direct Power Control als PWM freies Regelungsverfahren für den dreiphasigen ZSI
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   4.2.1 Theorie der ZSI - DPC
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   4.2.2 Wirkung der natürlichen Spannungsraumzeiger
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   4.2.3 Wahl des Reglers und Schalttabelle
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   4.2.4 Zusätzlicher Boost-Regler
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   4.2.5 MPPT zur optimalen Ausnutzung des Primärenergieträgers
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   4.3 Zusammenfassung von Kapitel 4
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  5 Realisierung des Laboraufbaus
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  5.1 Dimensionierung der Komponenten
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   5.1.1 Leistungshalbleiter des Ausgangswechselrichters
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   5.1.1.1 Erforderliche Sperrspannung
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   5.1.1.2 Strombelastung
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   5.1.2 Eingangsdiode
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   5.1.3 Z-Drossel
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   5.1.3.1 Vergleich der Drosseln von ZSI und HSS
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   5.1.4 Dimensionierung der Z-Drossel bei DPC
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   5.1.5 Der Z-Kondensator
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   5.1.6 Ausgangsfilter
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   5.2 Gatetreiber
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   5.3 Schutzkonzepte
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   5.4 Emulation des Verhaltens einer Wasserturbine
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   5.5 Hardware zur Steuerung und Regelung des einphasigen Z-Umrichters
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   5.5.1 Leistungsteil
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   5.5.2 Steuerungsbaugruppe mit dem Mikrocontroller
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   5.6 Hardware zur Steuerung und Regelung des dreiphasigen Z-Umrichters
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   5.6.1 Hauptplatine
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   5.6.2 Steuerungsbaugruppe mit Mikrocontroller
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   5.7 Zusammenfassung von Kapitel 5
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  6 Messungen und Ergebnisse
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   6.1 Messergebnisse einphasiger ZSI
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   6.1.1 Detailliertes Verhalten des Z-Umrichters
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   6.1.2 Ein– und Ausgangsverhalten des Z-Umrichters
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   6.1.3 Verhalten an einer Wasserturbine als Primärenergieträger
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   6.1.4 Wirkungsgrad
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  6.2 Verbesserung des Betriebsverhaltens des ZSI
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   6.2.1 Bestimmung der Verlustaufteilung des einphasigen ZSI
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  6.3 Verbesserung des Wirkungsgrades des einphasigen ZSI
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   6.3.1 Verwendung von SiC Halbleitern
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   6.3.2 Verbesserung der passiven Elemente
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   6.4 Messergebnisse des dreiphasigen ZSI beim Betrieb mit PWM
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   6.4.1 Ein- und Ausgangsverhalten des dreiphasigen Z-Umrichters bei Steuerung mit Maximum Boost Verfahren
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   6.4.2 Speisung einphasiger Lasten unter Verwendung eines Sternpunktbildners
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   6.5 Messergebnisse des dreiphasigen ZSI unter Einsatz von DPC
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   6.5.1 Stationäres Verhalten beim Einsatz von DPC
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   6.5.2 Dynamisches Verhalten beim Einsatz von DPC
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   6.5.3 Wirkungsgrad
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   6.5.4 Verzerrung des Ausgangsstromes
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   6.6 Zusammenfassung von Kapitel 6
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   7 Zusammenfassung
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   Weiterer Forschungsbedarf
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   8 Abstract
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   9 Abbildungsverzeichnis
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   10 Tabellenverzeichnis
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   11 Literaturverzeichnis
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  12 Anhang
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   12.1 Kenndaten der verwendeten Leistungsmesser
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   12.2 Datenblätter der verwendeten Hardwarekomponenten