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2021-12-24T09:55:16Z

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Der '''gesteuerte Gleichrichter''' stellt in der [[Elektronik]] eine Form des [[Gleichrichter]]s dar, welcher seine gleichrichtende Wirkung durch die zeitlich genaue Ansteuerung mittels einer [[Elektrische Spannung|Steuerspannung]] erlangt. Die primäre Funktion ist, eine [[Wechselspannung]] in eine [[Gleichspannung]] umzuwandeln.

Gesteuerte Gleichrichter sind üblicherweise in Form von [[Elektronischer Schalter|elektronischen Schaltern]] realisiert, welche durch eine Steuerschaltung so gesteuert werden, dass eine gleichrichtende Wirkung entsteht. Im Gegensatz zu den ungesteuerten Gleichrichtern, welche durch [[Potentialunterschied]]e zwischen den Schaltzuständen wechseln, erlauben gesteuerte Gleichrichter durch eine geänderte Ansteuerung auch Gleichspannung in Wechselspannung zu wandeln. In diesem Fall wird die Baugruppe im Bereich der Energietechnik als [[Wechselrichter]] bezeichnet.

Je nach Anwendungsgebiet ist die Bedeutung des Begriffes unterschiedlich.

== Anwendungen ==
=== Energietechnik ===
[[Datei:HQ - Poste Outaouais 6.jpg|mini|Gesteuerte Gleichrichter in der Konverterhalle einer HGÜ]]
Gesteuerte Gleichrichter bestehen heute aus elektronischen Schaltelementen wie [[Insulated Gate Bipolar Transistor]]en (IGBT), [[Thyristor]]en oder aus speziellen [[MOSFET]]s. Früher gab es gesteuerte Gleichrichter mit mechanischen Kontakten ähnlich einem [[Relais]], die wechselspannungssynchron schalteten. Weiterhin waren zur Realisierung von [[Phasenanschnittsteuerung]]en unter anderem [[Thyratron]]s im Einsatz, eine spezielle Form von [[Elektronenröhre]].

Bei einem Thyristor beginnt der Stromfluss, wenn das Bauteil durch einen Spannungsimpuls an einer Steuerelektrode „gezündet“ wird. Der Strom fließt bei dem Thyristor bis zu seinem Nulldurchgang. Thyristoren werden in der Leistungselektronik zunehmend durch IGB-Transistoren ersetzt, da diese ähnlich wie [[GTO-Thyristor]]en nicht nur wahlfrei eingeschaltet, sondern auch zu beliebigen Zeitpunkten ausgeschaltet werden können. Durch zeitliche Verschiebung der Einschalt- bzw. Ausschaltzeitpunkte gegenüber dem zeitlichen Verlauf der Wechselspannung lässt sich die [[elektrische Leistung]] steuern.

Typische Anwendung von gesteuerten Gleichrichtern in der Energietechnik sind Konverterstationen bei [[Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung]]en (HGÜ) und [[HGÜ-Kurzkupplung]]en.

=== Messtechnik ===
[[Datei:Gesteuerte Gleichrichtung.svg|gerahmt|Ergebnisse bei gesteuerter Gleichrichtung]]
Zum Vergleich zweier Gleichspannungen kann man mit einem [[Drehspulmesswerk|Drehspul]]–[[Spannungsmessgerät]] oder entsprechendem [[Digitalmultimeter|Digitalmessgerät]] leicht feststellen, ob ihre Differenz negativ, null oder positiv ist. Das ist beispielsweise zum zielgerichteten Einstellen einer [[Wheatstone-Brücke]] erforderlich. Entsprechend ist beim Abgleich der [[Wechselspannungsbrücke]] der Vergleich der Augenblickswerte zweier Wechselspannungen nötig. Er ist mit einfachen Labormessgeräten nicht möglich, denn die üblichen Geräte mit [[Gleichrichtwert]]- oder [[Effektivwert]]bildung kennen keinen Vorzeichenwechsel. Dieses Merkmal kann aber eine ''phasenempfindliche'' oder ''gesteuerte Gleichrichtung'' liefern. Dazu ist eine zusätzliche Steuer- oder [[Trägerfrequenz]]-Spannung erforderlich.

Für diese Art von Gleichrichtung sind Schaltungen wie zur [[Demodulation]] geeignet, z. B. [[Ringmodulator]], elektronischer [[Zerhacker (Elektrotechnik)|Zerhacker]] oder Verstärker mit im Vorzeichen umschaltbarem Verstärkungsfaktor (Typ AD 630).

Die Arbeitsweise mit Verstärker wird anhand des Bildes dargestellt mit einer sinusförmigen Eingangsspannung <math>u_{e\,}</math>, einer Ausgangsspannung <math>u_a</math> und einer Steuerspannung <math>u_{s\,}</math>. Das Vorzeichen der Verstärkungsfaktors <math>V</math> sei dasselbe wie bei <math>u_{s\,}</math>.

* Sind <math>u_e</math> und <math>u_s</math> [[synchron]] (gleichphasig), so ist <math>u_a</math> positiv.
* Sind <math>u_e</math> und <math>u_s</math> um 180° verschoben (gegenphasig), so ist <math>u_a</math> negativ.
:Dabei ist der [[Gleichwert]] der Ausgangsspannung bzw. die Anzeige eines Drehspulmessgerätes dem Betrag nach proportional zur [[Amplitude]] der Eingangsspannung.

* Sind <math>u_e</math> und <math>u_s</math> im allgemeinen Fall um einen Winkel <math>\varphi</math> verschoben, so ist
::<math>\overline u_a=\frac2{\pi}\hat u_e \,\cos \varphi =\overline{|u_e|} \cos \varphi\ .</math>

Bei einer Phasenverschiebung zwischen einer Spannung <math>\underline U</math> und einem Strom <math>\underline I</math> bedeutet dieses: Wenn die Steuerspannung aus <math>\underline U</math> abgeleitet wird und die Eingangsspannung über einen [[Messwiderstand]] aus <math>\underline I</math>, so wird von <math>\underline I</math> jene Komponente gemessen, die gleichphasig zum Spannung ist, im üblichen Bereich <math>-\pi/2<\varphi<\pi/2</math> auch [[Wirkstrom]] genannt. Der um 90° gedrehte Blindstrom hat keinen Einfluss auf den Messwert.

== Literatur ==
* {{Literatur
|Autor=Dieter Anke
|Titel=Leistungselektronik
|Auflage=2.
|Verlag=Oldenbourg Wissenschaftsverlag
|Datum=2000
|ISBN=3-486-22634-7}}

[[Kategorie:Elektrische Energietechnik]]
[[Kategorie:Elektronische Schaltung]]
[[Kategorie:Elektrische Messtechnik]]

Gesteuerter Gleichrichter - Versionsgeschichte

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