1. Professur für Leistungselektronik Leistungselektronische Systeme 1
und Messtechnik
Prof. Dr. J.W. Kolar Übung Nr. 7
Name, Vorname Testat
Thyristorlöschschaltungen
Der Antriebsmotor (Gleichstrommaschine) eines Batteriefahrzeuges, zum Beispiel eines Gabelstap-
lers wird über einen selbstgeführten Thyristor-Tiefsetzsteller nach Abb.1 (schematisiert) gespeist.
uT1
id iT1 T1 iLA Ld
Ck uCk
iT2 T2
Ud -
+ uT2
DF uLA M
If
Du iLu Lu iDF
Abbildung 1
Batterie-Nennspanung Ud = 48 V
Nenn-Laststrom ILA,N = 150 A
Laststrombereich iLA = 0,1….1,8 ILA,N
Taktfrequenz fT = 400 Hz
Freiwerdezeit fürT1, T2 tq = 20 µs
Sicherheitsfaktor für tq tc / tq = 1,5 (Schonzeit / Freiwerdezeit)
Beim Einschalten des Gerätes sorgt eine in Abbildung 1 nicht dargestellte Hilfsschaltung dafür, dass
der Kondensator CK vor der ersten Schalthandlung auf den Wert uCk = -Ud vorgeladen wird. Die Dio-
den Du und DF seien ideal.
Zum Erfüllen der Testatbedingungen sind die Aufgabenpunkte A1) – A4) zu lösen.
1) Skizzieren Sie für einen Ein-/Ausschaltzyklus im stationären Betrieb den Zeitverlauf der Lastspan-
nung uLA, des Laststromes iLA, des Hauptthyristorstromes iT1, der Löschkondensatorspannung uCk,
der Hauptthyristorspannung uT1 und Hilfsthyristorspannung uT2 und des Stromes in der Freilaufdio-
de iDF.
Beginnen Sie am besten mit dem Ausschaltzyklus und nehmen uCk = Ud und iLu = 0 als Bedingun-
gen während des Leitens von T1 vor dem Ausschalten an.
Welche maximale Sperrspannung tritt am Hauptthyristor T1, am Hilfsthyristor T2 und an der Frei-
laufdiode DF auf?
2) Berechnen Sie die Kapazität des Kommutierungskondensators Ck und die Induktivität Lu des
Umschwingkreises.

2. Professur für Leistungselektronik Leistungselektronische Systeme 1
und Messtechnik
Prof. Dr. J.W. Kolar Übung Nr. 7
3) Wie hoch ist der Mindestwert der „Einschaltzeit“ von T1 (+T2) (entspricht der Sperrdauer der Frei-
laufdiode DF) und die dabei erzeugte minimale Ausgangsspannung bei Nennstrom. Wie geht der
Laststrom iLA in diese Überlegung ein? Skizzieren Sie die Abhängigkeit der Sperrdauer der Frei-
laufdiode und der unteren Ausgangsspannungsgrenze vom Laststrom. In welchem Bereich ist die
Ausgangsspannung bei iLA = 0,1 ILA,N steuerbar?
4) Berechnen Sie die Abhängigkeit des Spannungsübersetzungsverhältnisses uLA/Ud von Laststrom
iLA bei vorgegebenem D, wenn anstelle der Gleichstrommaschine eine Widerstandslast RLA mit Se-
rieninduktivität (vernachlässigbare Schwankung des Stromes iLA) gespeist wird.
5) Wie hoch ist die minimale Ausschaltzeit (Leitdauer der Freilaufdiode) und welche maximale Aus-
gangsspannung kann erzeugt werden, wenn man periodisches Ein- und Ausschalten des Haupt-
thyristors voraussetzt? Begründen Sie Ihre Antwort.
6) Wie ist die Schaltung in der Praxis zu erweitern, damit für den Löschthyristor T2 eine maximale
Stromsteilheit von (diT2/dt)max= 100 A/µs nicht überschritten wird? Skizzieren Sie den dann vorlie-
genden Zeitverlauf der Ströme iT1 und iT2 unmittelbar nach Zünden des Löschthyristors bis zur
Übernahme des vollen Laststromes durch iT2. Welche Relation besteht zwischen der Stromsteilheit
und dem theoretisch (ohne Berücksichtigung der Freiwerdezeit von T1) maximal löschbaren Last-
strom iLA?
7) Stellen Sie die Spannung des Löschkondensators uCk und den Strom iLu in der Induktivität Lu in ei-
nem rechtwinkligen Koordinatensystem (iLU über uCk) graphisch dar und ordnen Sie die Eckpunkte
des Diagramms den Schaltzeitpunkten der Zeitverläufe zu.

3. Ausschalten
Ud
iLA
t
-Ud

4. Einschalten
Ud
iLA
t
-Ud