Umrichter sind wesentliche Komponenten in elektrischen Systemen, die die Leistung von einer Form in eine andere umwandeln. Das Verständnis der verschiedenen Verlustmechanismen in Umrichtern ist entscheidend für die Verbesserung von Effizienz und Leistung. Dieser Artikel behandelt die üblichen Verlustarten, Berechnungsmethoden und Strategien zur Minderung dieser Verluste.

Arten von Verlusten in Konvertern

Verluste in Umrichtern können in Leitungsverluste, Schaltverluste und Kernverluste unterteilt werden, die durch Widerstand in Halbleiterbauelementen und passiven Bauelementen auftreten, während Schaltverluste während der Übergangszeiten von Leistungsbauelementen auftreten, wobei Kernverluste mit magnetischen Bauelementen wie Transformatoren und Induktoren verbunden sind.

Berechnung der Verluste

Die Berechnung umfasst die getrennte Analyse der einzelnen Verlustarten.

Verlust = I2 × R

Dabei ist I der Strom und R der Widerstand. Die Schaltverluste werden auf der Grundlage der Schaltenergie und -frequenz des Geräts geschätzt. Die Kernverluste werden durch empirische Daten oder Herstellerspezifikationen bestimmt, die oft als Funktion der magnetischen Flussdichte und -frequenz ausgedrückt werden.

Minderungsstrategien

Die Verringerung der Verluste beinhaltet die Auswahl geeigneter Komponenten und die Optimierung des Schaltungsdesigns. Die Verwendung von Halbleiterbauelementen mit geringem Widerstand und hochwertigen magnetischen Materialien kann die Verluste erheblich verringern. Eine angemessene Kühlung und ein angemessenes Wärmemanagement tragen auch zur Aufrechterhaltung der Effizienz bei. Darüber hinaus werden durch die Implementierung von Soft-Switching-Techniken die Schaltverluste reduziert.

Allgemeine Verlustminderungstechniken

  • Auswahl von Halbleitern mit geringem Widerstand
  • Verwendung von hochpermeabilitätsmagnetischen Materialien
  • Implementierung von Soft-Switching-Verfahren
  • Optimierung der Schaltfrequenz
  • Verbesserung des Wärmemanagements