Links die Spannungsquelle, die nach oben hin positive und nach unten negative Spannung verteilt. So wie die Schalter hier eingestellt sind, kommt an der linken Seite des Messgeräts positive und an der rechten negative an. Der Zeigerausschlag ist entsprechend. Unten genau die umgekehrte Stellung der Schalter, die eine Umpolung am Messgerät und wieder die entsprechende Anzeige hat.

Wichtig ist, dass beide Schalter absolut gleichzeitig betätigt werden, sonst gibt es einen Kurzschluss. Was erreichen wir dadurch? Entsprechend schnelles Schalten vorausgesetzt erzeugen wird dadurch aus Gleich- Wechselstrom. Das ist beim E-Auto z.B. notwendig, um mit Hilfe einer Batterie den Elektromotor anzutreiben. Umgekehrt brauchen wir es beim Laden der Batterie aus dem Wechselstrom-Netz.

Wollten wir allerdings dahin einspeisen, wie das z.B. der Wechselrichter einer Solaranlage tut, dann müssten wir 50 Hz erzeugen, also 100 Mal in der Sekunde umschalten. Zu schnell für eine mechanische oder rein elektrische Betätigung. Außerdem erzeugen wir auf die oben beschriebene Weise leider nur ein Rechtecksignal, dass zu einer Netzspannung nicht passt.

Das ist der Verlauf, den wir brauchen, schön sinusförmig. Unten sehen Sie das Teil, das für einen Leistungstransistor steht und hier gebraucht wird, insgesamt vier Mal um die mechanischen Schalter zu ersetzen. Mit Leistungstransistoren sind Schaltfrequenzen von 10.000 Hz und mehr möglich. Also bleiben noch ca. 100 Schaltvorgänge innerhalb einer Sinusschwingung übrig. Und sollte dieser Transistor zu warm werden, lässt er sich auf der Rückseite mit Kühlblech und Wärmeleitpaste versehen.

Natürlich muss er noch entsprechend angesteuert werden. Diese Steuerung nutzen wir für eine sogenannte Pulsweitenmodulation. Die kommt inzwischen auch im Kraftfahrzeug recht häuft vor. Stellen sie sich nur vor, dass man den Ventilator für die Innenraumlüftung auf die vierte Stufe ausgelegt hat und die übrigen durch Zwischenschalten verschiedener Widerstände realisierte.

Die konnten, je nach Leistung des Motors so heiß werden, dass man sie in einem Lüftungskanal deponieren musste. Heiß werden deutet auch Energieverschwendung hin und die sollten wir uns nicht mehr leisten. Heute wird der Motor in den schwächeren Stufen von einer Elektronik so schnell angesteuert, dass durch die Pausen eine Abschwächung der Motorleistung entsteht.

Hier sehen Sie, wie die Einschaltzeit für den Ausgang einer solchen PWD-Schaltung zur größten Schwingungsweite hin verlängert und dann wieder kürzer wird. Natürlich würde so eine grobe Teilung zu einer gestuften Sinusschwingung führen. Also ist die Ansteuerung mit der geschilderten Technik viel feiner. Und natürlich kann damit nicht nur die Amplitude, sondern auch die Frequenz verändert werden, genau das, was man zum Regeln des Motors braucht.

Das wäre also das einigermaßen komplette Schaltbild, wie aus dem Gleichstrom der Hochvoltbatterie die drei Phasen für den Elektromotor werden. Man spricht von Brücken, in denen sich jeweils zwei Schalter befinden und Halbbrücken mit jeweils einem Schalter. Eine Brücke wäre somit eine Senkrechte zur Erzeugung von jeweils L1, L2 und L3. Die Schalter steuern jetzt die Pulsweitenmodulation.

Die Steuerung der einzelnen Schalter muss exakt aufeinander ausgerichtet sein, ebenso wie ganz oben die von Hand betätigten. So folgen die Brücken einander jeweils um 120° versetzt. Gleichzeitig werden die beiden Schalter der Halbbrücken jeweils exakt entgegengesetzt angesteuert.

Man spricht von Komparatoren, wenn es um die Steuerung der Schalter geht. Diese brauchen den Verlauf einer Sinuslinie, wenn sie diese durch Pulsweitenmodulation nachbilden sollen. Die ebenfalls wichtige Taktung erfolgt durch schnelle Schwingungen, die aufgezeichnet wie Dreiecke aussehen. Es wird also bei jeder Schwingung an der Sinuskurve quasi Maß genommen und dieses als Impuls- und Wartelänge an den jeweiligen Schalter weitergegeben.