Dimensionierung und Aufbau eines Quasi-Z-Source-Umrichters

  • Der Quasi-Z-Source-Inverter (QZSI) stellt eine neuartige Schaltungstopologie dar, welche die Eigenschaften eines Hochsetzstellers mit denen eines Pulswechselrichters vereint. Vorteilhaft gegenüber einer Schaltungsvariante mit Hochsetzsteller ist das Entfallen eines Schalters und einer Diode. Am Elektrotechnischen Institut wurde bereits ein Prototyp für den einphasigen Belastungsfall aufgebaut und die Funktionalität nachgewiesen. Bei der Dimensionierung der passiven Bauelemente spielt die Art des Modulationsverfahrens eine große Rolle. Dementsprechend ändern sich auch die Anforderungen beim Betrieb mit dreiphasiger Last.
    In dieser Bachelorarbeit soll ein Quasi-Z-Source-Umrichter für den dreiphasigen Betrieb mit einer Drehstrommaschine als Last dimensioniert und aufgebaut werden. Besondere Aufmerksamkeit soll dabei der Dimensionierung der passiven Bauelemente, unter Berücksichtigung der Modulationsverfahren, gelten. Ausserdem ist eine Betrachtung der Halbleiterverluste vorgesehen. Als Ausgangspunkt für den Hardwareaufbau soll ein bereits realisierter 30kW-Umrichter dienen, der um das Z-Netzwerk modular erweitert wird. Zur Verwendung als Umrichter in Brennstoffzellenfahrzeugen ist im Z-Netzwerk eine Anschlussmöglichkeit für eine zweite Energiequelle zu implementieren. Um den sicheren Betrieb des QZSI zu gewährleisten, sollen entsprechende Sicherheitsschaltungen vorgesehen werden. Weiterhin sind Schnittstellen zu implementieren, die eine Anbindung an das ETI-DSP-System ermöglichen.
    Für den Funktionstest können bereits fertiggestellte Softwaremodule verwendet werden.