WO1994028615A1 - Frequency converter output filter - Google Patents

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WO1994028615A1
WO1994028615A1 PCT/DE1994/000363 DE9400363W WO9428615A1 WO 1994028615 A1 WO1994028615 A1 WO 1994028615A1 DE 9400363 W DE9400363 W DE 9400363W WO 9428615 A1 WO9428615 A1 WO 9428615A1
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WO
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circuit arrangement
circuit
limiting
capacitor
voltage
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Application number
PCT/DE1994/000363
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German (de)
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Inventor
Walter Springmann
Roland Schwab
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/12Arrangements for reducing harmonics from ac input or output

Definitions

  • the invention relates to a circuit arrangement for reducing voltage peaks and high voltage rise speeds, generated by line inductances and capacitances of a plurality of lines which connect the outputs of a converter device to an inductive load, characterized by the features of the preamble of the claim 1.
  • the "electrical pollution" caused by a frequency converter is directly related to its operating principle.
  • Inverters with a fixed DC link voltage alternately switch the outputs to the positive or negative rail of the DC link voltage and thus generate a three-phase system.
  • a square-wave voltage is created, the mean value of which can be influenced by varying the pulse-pause ratio.
  • the current in the three-phase motor does not follow the rapid rectangular voltage. It is smoothed sinusoidally. Almost all modern converters work according to this principle of pulse width modulation (PWM).
  • PWM pulse width modulation
  • thyristors GTO thyristors, transistors, MOSFET or IGBT in the power section of a converter, which generate this square-wave voltage, are not ideal switches. Switchover losses occur with every transition from the conductive to the non-conductive state and vice versa. They can only be minimized if the switching process runs as quickly as possible. However, ever faster switching processes have disadvantages that can be combated with suitable means.
  • output filters are available commercially, which can be connected downstream of a frequency converter.
  • These filters are constructed as LC low-pass filters, which leave the low-frequency component of the PWM spectrum, that is to say the actual output frequency of, for example, 0 to 100 Hz, unaffected. The switching frequency and its harmonics are blocked. The voltage curve at the output of the Low pass is then no longer rectangular, but follows the sine curve almost ideally. Interference radiation from the motor cables, capacitive leakage currents or damage to the winding are thereby excluded.
  • a circuit arrangement for reducing oscillation circuit-related voltages is known.
  • This circuit arrangement consists of a multi-pulse diode bridge and several chokes. Each choke connects an input of this circuit arrangement to an input of the diode bridge branch and an output of this circuit arrangement.
  • a limit resistor is assigned to each diode in each bridge branch. Each bridge side of the diode bridge provided with resistors forms a direct current connection of the circuit arrangement.
  • these many limiting resistors are replaced by two resistors, each of which connects a direct current connection to a common connection on one side of the bridge.
  • a capacitor can also be provided, which is electrically parallel is connected to the output of the diode bridge.
  • This circuit arrangement is connected between a frequency converter and the motor leads of a motor in such a way that the phase outputs are connected to the inputs of the circuit arrangement, the DC outputs of the circuit arrangement are connected to the intermediate circuit of the frequency converter, and the motor leads are linked to the outputs of the circuit arrangement.
  • this circuit arrangement limits the overvoltage that arises by means of feedback to the converter intermediate circuit.
  • the resistors are provided in the circuit arrangement for damping the existing resonant circuit and for limiting the current.
  • This known circuit arrangement has the disadvantage that the diodes are loaded with the output voltage of the circuit, which despite the limitation can still be significantly higher than the intermediate circuit voltage.
  • this circuit arrangement cannot reduce the rate of voltage rise, since no elements, such as an LC low-pass filter, are provided. This circuit arrangement can be used if the motor leads are long enough.
  • This circuit arrangement is also referred to as line attenuation and is supplied as an option for the Simovert P 6SE48 converter.
  • This line attenuation limits the voltage to the level of the DC link voltage of the frequency converter.
  • the converter works at a pulse frequency of 8 kHz and 4 kHz. In contrast to the circuit arrangement of EP 0 473 192 A2, this line attenuation can also reduce the voltage rise rate.
  • the invention is based on the object of improving an arrangement known according to the preamble in such a way that the stated problem is solved.
  • This object is achieved in that a capacitor is connected in each case between a choke and a limiting resistor.
  • the problem of the additional power loss is solved by using the capacitors, which are each electrically connected in series with the limiting resistor.
  • This capacitor allows the desired short-term limiting current to continue to flow, but forces the freewheeling current to flow via the freewheeling diodes of the inverter.
  • Another advantage of this circuit is that with each switching operation of the positive valve of an inverter phase, the capacitor is pre-charged by the previous switching operation of the negative valve. As a result, the limitation process starts earlier and the overvoltage at the motor terminals is further reduced.
  • a discharge resistor is electrically connected in parallel with the capacitor.
  • the use of this discharge resistor limits the following effect: since the choke causes the phases to be coupled to one another, the capacitor, which is electrically connected in series with the limiting resistor, is also charged by switching processes in other phases, although the associated phase is not switches. The charge of this capacitor is reduced by the discharge resistor, which is connected electrically in parallel with the capacitor.
  • a plurality of single-phase chokes decoupled from one another are provided instead of the chokes.
  • the capacitors can no longer be charged by switching processes in other phases if the associated phase does not switch.
  • Figure 1 shows a known circuit arrangement according to the preamble of claim 1
  • Figure 2 shows a first embodiment of the circuit arrangement according to the invention and in
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the circuit arrangement according to the invention.
  • FIG. 1 shows a known circuit arrangement 2 for
  • the converter device 16 also called a frequency converter or frequency converter, consists of an uncontrolled rectifier 20 on the input side, an intermediate circuit 22 and an inverter 24 on the output side, in particular a pulse inverter.
  • the pulse inverter 24 is constructed as a six-pulse bridge circuit, a so-called B6 circuit, and uses insulated gate bipolar transistors (IGBT) as converter valves 26.
  • IGBT insulated gate bipolar transistors
  • MOSFET Metal oxide layer field effect transistors
  • bipolar transistors can also be used as converter valves 26.
  • Such converter valves 26 require a time period between 200 ns and 50 ns for a switching operation.
  • U ⁇ * of, for example, 500 V
  • Such potential jumps are given to the output terminals 10, 12 and 14 of the inverter 24.
  • the line attenuation 2 is connected between the converter device 16 and the feed lines 8 of the inductive load 18, for example an AC motor, in particular a three-phase machine.
  • This line attenuation 2 can also be part of the frequency converter 16.
  • This line attenuation 2 consists of a limiting circuit 28, a capacitor network 30 and several chokes 32.
  • the limiting circuit 28 is a multi-pulse diode bridge, which is designed like the bridge circuit of the pulse-controlled inverter.
  • the capacitor network 30 contains a plurality of limiting capacitors which are connected together as a capacitor bridge, two limiting capacitors in each case forming a bridge branch 40. In addition, these limiting capacitors of the capacitor network 30 can also be connected in a star or a triangle.
  • the line attenuation 2 is also constructed in three phases.
  • this circuit arrangement 2 has three inputs 34, 36 and 38, each via a choke 32 with an input (40) of the capacitor network 30 and via a limiting resistor 42 with an input of a bridge branch 44 of the limiting circuit 28 are linked.
  • the circuit arrangement 2 also has three outputs 46, 48 and 50 and two DC connections 52 and 54.
  • the motor feed lines 8 of the three-phase machine 18 are connected to the output terminals 46, 48 and 50.
  • the DC connections 52 and 54 are on the one hand electrically connected via connections 56 and 58 to the intermediate circuit 22 of the frequency converter 16 and on the other hand each to a further connection 60 and 62 of the limiting circuit 28 and the capacitor network 30.
  • This circuit arrangement 2 which is also known as line attenuation, has the following advantages:
  • FIG. 2 shows a first embodiment of the converter output filter 2 according to the invention, same reference numerals as in Figure 1 are used. Compared to the circuit arrangement 2 according to FIG. 1, a few simplifications have been made in order not to overload the illustration. From the converter device 16, only the inverter 24 is shown. All connecting terminals 10, 12, 14, 56, 58 and 34, 36, 38, 46, 48, 50, 52, 54 of the converter device 16 and the circuit arrangement 2 are no longer shown in detail.
  • this embodiment of the circuit arrangement 2 according to the invention differs from the circuit arrangement 2 according to FIG. 1 in that a capacitor 64 is connected between a choke 32 and a limiting resistor 42.
  • This capacitor 64 is dimensioned such that it continues to allow the desired brief (1 ⁇ to 10 ⁇ s range) limiting current to flow, but forces the freewheeling current (100 ⁇ s range) via the freewheeling diodes of the converter valves 26 de ⁇ Inverter 24 to flow.
  • the diodes of the limiting circuit 28 are no longer loaded with the freewheeling currents of the load 18 and a significantly lower power loss occurs in the limiting resistors 42.
  • This converter output filter 2 has yet another advantage: with each switching operation of a positive or negative converter valve 26 of an inverter phase, the capacitor 64 is precharged by the preceding switching operation of the negative or positive converter valve 26 of the same inverter phase. As a result, the limitation process starts earlier and the voltage at the motor terminals is further reduced.
  • FIG. 3 shows a second embodiment of the converter output filter 2 according to the invention, a discharge resistor 66 being connected electrically in parallel with the capacitor 64 in each case compared to the embodiment of the circuit arrangement 2 according to FIG.
  • This discharge resistor 66 limits the voltage across the capacitor 64.
  • the three Chokes 32 can also be designed as a three-phase output throttle. The three doses 32 or the three-phase output choke cause the phases to be coupled to one another. As a result of this coupling, the capacitor 64 of each phase is also charged by switching processes in other phases, although the associated phase does not switch. In order to limit this effect, a discharge resistor 66 is electrically connected in parallel to each capacitor 64.
  • This problem can also be solved by using three decoupled single-phase chokes as the choke 32 or instead of the three-phase output choke. Due to the decoupling, the capacitors 64 in each phase are no longer charged by switching processes in other phases.
  • the winding insulation of the machines is usually subjected to an impermissibly high stress, so that motor failures due to insulation defects can occur.
  • the converter 16 acts on the AC motor 18 with very steep voltage edges due to its switching operations. These voltage edges lead to an uneven distribution of the voltage to the individual coils of the motor winding, so that individual coils are subjected to a much higher load.

Abstract

The invention relates to a circuit arrangement (2) connected between a power converter (16) and the leads (8) of an inductive load (18) consisting of a limiting circuit (28), a capacitor network (30) and a plurality of chokes (32), in which one choke (32) connects one input (34, 36, 38) of said circuit arrangement (2) on the one hand via a limiting resistor (42) to one input of the limiting circuit (28) and on the other to an output (46, 48, 50) and an input (40) of a capacitor network (30). According to the invention, a capacitor (64) is connected between a choke (32) and a limiting resistor (42). In this way the freewheeling currents, especially in generator operation, flow via the freewheeling diodes of the inverter (24) of the power converter (16) and hence, during operation, a substantially lower power loss is converted into heat in the limiting resistors (42) of the circuit arrangement (2).

Description

Umrichter-AusgangsfilterInverter output filter
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Reduzierung von Spannungsspitzen und von hohen Spannungsan¬ stiegsgeschwindigkeiten, generiert durch Leitungsinduktivitä¬ ten und -kapazitäten mehrerer Leitungen, die die Ausgänge eines Stromrichtergerätes mit einer induktiven Last verbin¬ den, gekennzeichnet durch die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to a circuit arrangement for reducing voltage peaks and high voltage rise speeds, generated by line inductances and capacitances of a plurality of lines which connect the outputs of a converter device to an inductive load, characterized by the features of the preamble of the claim 1.
Die von einem Frequenzumformer verursachte "elektrische Umweltverschmutzung" hängt direkt mit seinem Funktionsprinzip zusammen. Umrichter mit fester Zwischenkreisspannung schalten die Ausgänge alternierend an die positive oder negative Schiene der Zwischenkreisspannung und erzeugen auf diese Weise ein Drehstromsystem. Zunächst entsteht eine Rechtecks¬ pannung, deren Mittelwert sich beeinflussen läßt, indem das Puls-Pausen-Verhältnis variiert wird. Wie bei jeder indukti¬ ven Last folgt der Strom im Drehstrommotor nicht der schnei- len rechteckigen Spannung. Er wird sinusförmig geglättet. Nach diesem Prinzip der Pulsweitenmodulation (PWM) arbeiten nahezu alle modernen Umrichter.The "electrical pollution" caused by a frequency converter is directly related to its operating principle. Inverters with a fixed DC link voltage alternately switch the outputs to the positive or negative rail of the DC link voltage and thus generate a three-phase system. First, a square-wave voltage is created, the mean value of which can be influenced by varying the pulse-pause ratio. As with any inductive load, the current in the three-phase motor does not follow the rapid rectangular voltage. It is smoothed sinusoidally. Almost all modern converters work according to this principle of pulse width modulation (PWM).
Die Thyristoren, GTO-Thyristoren, Transistoren, MOSFET oder IGBT im Leistungsteil eines Umrichters, die diese Rechtecks¬ pannung erzeugen, sind jedoch keine idealen Schalter. Bei jedem Übergang vom leitenden in den nichtleitenden Zustand und umgekehrt entstehen Umschaltverluste. Sie lassen sich nur minimieren, wenn der Schaltvorgang schnellstmöglich abläuft. Immer schnellere Schaltvorgänge bringen aber Nachteile mit sich, die sich mit geeigneten Mitteln bekämpfen lassen.However, the thyristors, GTO thyristors, transistors, MOSFET or IGBT in the power section of a converter, which generate this square-wave voltage, are not ideal switches. Switchover losses occur with every transition from the conductive to the non-conductive state and vice versa. They can only be minimized if the switching process runs as quickly as possible. However, ever faster switching processes have disadvantages that can be combated with suitable means.
Moderne MOSFET oder IGBT brauchen für einen Schaltvorgang lediglich 200 ns bis 50 ns. Bei einer üblichen Zwischenkreiε- Spannung von 500 V ändern sich dabei die Spannungen mit einer Geschwindigkeit von 2500 V/μs bis 10 kV/μs. Werden diese Potentialsprünge ungefiltert an die Ausgangsklemme gegeben. wirken sie sich direkt auf die Motorzuleitung aus. Aufgrund von Leitungsinduktivitäten und -kapazitäten entstehen unberechenbare Schwingkreise, die von der rechteckförmigen Ausgangsspannung eines solchen Frequenzumrichters immer wieder angestoßen werden und sich unkontrolliert aufschaukeln können. Die unerwünschten Folgen dieses Verhaltens können beträchtliche Ausmaße annehmen: Zum einen strahlt die Motorzuleitung elektromagnetische Felder ab, die andere Elektronik erheblich stören können. Besonders kritisch ist das natürlich, wenn in der Nähe signalführende Leitungen verlegt sind. Wird für die Motorzuleitung ein geschirmtes Kabel verwendet, läßt sich zwar dieses Störproblem in den Griff bekommen, doch handelt man sich auf diese Weise noch weitere Kapazitäten ein, was die Schwingkreise im Leitungsinneren noch unberechenbarer macht. Die zweite Auswirkung des Aufschaukelns der Spannung und der schnellen Spannungsänderungsgeschwindigkeiten sind Schäden der Motorisolation. Die schwingkreisbedingten Spannungsspitzen und insbesondere die hohen Spannungsanstiegsgeschwindigkeiten können auf die Dauer gesehen den Isolierlack zerstören. Vor allem im Bereich der Wickelköpfe, wo die verschiedenen Phasen unmittelbar übereinanderliegen, sind diese Gefahren besonders groß. Eine dritte Auswirkung sind die hochfrequenten Stromanteile, die über die Wicklungskapazität des Motors zur Erde abfließen können. Zwar sind die Ströme nur sehr klein, doch genügen sie durchaus, um beispielsweise kapazitive Füllstandsmesser zu stören.Modern MOSFET or IGBT only need 200 ns to 50 ns for a switching process. With a usual intermediate circuit voltage of 500 V, the voltages change at a speed of 2500 V / μs to 10 kV / μs. If these potential jumps are passed unfiltered to the output terminal. they have a direct effect on the motor cable. Due to line inductances and capacitances, unpredictable resonant circuits are created, which are repeatedly triggered by the square-wave output voltage of such a frequency converter and can build up in an uncontrolled manner. The undesirable consequences of this behavior can take on considerable proportions: on the one hand, the motor supply line emits electromagnetic fields that can significantly disrupt other electronics. Of course, this is particularly critical if signal-carrying lines are laid nearby. If a shielded cable is used for the motor supply line, this problem can be dealt with, but this also involves additional capacities, which makes the resonant circuits inside the line even more unpredictable. The second impact of voltage buildup and rapid voltage change rates is damage to motor insulation. In the long run, the voltage peaks caused by the oscillating circuit and in particular the high rates of voltage rise can destroy the insulating varnish. These dangers are particularly great in the area of the winding overhangs, where the different phases lie directly one above the other. A third effect is the high-frequency current components that can flow to earth via the winding capacity of the motor. The currents are only very small, but they are sufficient to disrupt capacitive level meters, for example.
Um den beschriebenen Effekten entgegenzuwirken, sind im Handel Ausgangsfilter erhältlich, die einem Frequenzumrichter nachgeschaltet werden können.To counteract the effects described, output filters are available commercially, which can be connected downstream of a frequency converter.
Diese Filter sind als LC-Tiefpässe konstruiert, die den niederfrequenten Anteil des PWM-Spektrums, das heißt die eigentliche Ausgangsfrequenz von beispielsweise 0 bis 100 Hz, unbeeinflußt lassen. Die Schaltfrequenz und deren Oberwellen werden jedoch abgeblockt. Der Spannungsverlauf am Ausgang des Tiefpasses ist dann nicht mehr rechteckförmig, sondern folgt nahezu ideal der Sinuskurve. Störabstrahlungen der Motorlei¬ tungen, kapazitive Ableitströme oder Wicklungsschäden sind dadurch ausgeschlossen.These filters are constructed as LC low-pass filters, which leave the low-frequency component of the PWM spectrum, that is to say the actual output frequency of, for example, 0 to 100 Hz, unaffected. The switching frequency and its harmonics are blocked. The voltage curve at the output of the Low pass is then no longer rectangular, but follows the sine curve almost ideally. Interference radiation from the motor cables, capacitive leakage currents or damage to the winding are thereby excluded.
Solche Ausgangsfilter sind jedoch nur dann eine wirtschaft¬ lich vertretbare Schutzmaßnahme, wenn die Frequenzumrichter mit einer relativ hohen Schaltfrequenz arbeiten. Die für die Filter erforderlichen Induktivitäten und Kapazitäten müssen umso größer sein, je kleiner die Schaltfrequenz der Frequen¬ zumrichter ist, und der Filteraufbau wird umso komplizierter, je näher die zu trennenden Frequenzen beieinanderliegen. Mit anderen Worten heißt das, bei Frequenzumrichtern, die ledig¬ lich mit Schaltfrequenzen von beispielsweise 2 bis 4 kHz arbeiten, werden die Filter zu groß und zu teuer. Die Proble¬ me sind jedoch prinzipiell die gleichen, da das Störspektrum nicht von der Taktfrequenz, sondern von der Flankensteilheit abhängt. Als Schutzmaßnahme sind hier aber nur Notlösungen möglich, wie beispielsweise Drosseln auf der Motorseite oder abgeschirmte Leitungen. Wie bereits erwähnt, lassen sich auf diese Weise die Probleme nicht wirklich lösen.However, such output filters are only an economically justifiable protective measure if the frequency inverters operate with a relatively high switching frequency. The inductances and capacitances required for the filters have to be greater the smaller the switching frequency of the frequency converter, and the filter structure becomes more complicated the closer the frequencies to be separated are. In other words, in the case of frequency converters that only work with switching frequencies of, for example, 2 to 4 kHz, the filters become too large and too expensive. In principle, however, the problems are the same, since the interference spectrum does not depend on the clock frequency, but on the slope. As a protective measure, however, only emergency solutions are possible, such as chokes on the motor side or shielded cables. As already mentioned, the problems cannot really be solved in this way.
Aus der EP 0 473 192 A2 ist eine Schaltungsanordnung zur Reduzierung von schwingkreisbedingten Spannungen bekannt. Diese Schaltungsanordnung besteht aus einer mehrpulsigen Diodenbrücke und mehreren Drosseln. Jede Drossel verbindet einen Eingang dieser Schaltungsanordnung mit einem Eingang des Diodenbrückenzweiges und einem Ausgang dieser Schaltungs¬ anordnung. In jedem Brückenzweig ist jeder Diode ein Begren- zungswiderstand zugeordnet. Jede Brückenseite der mit Wider¬ ständen versehenen Diodenbrücke bildet einen Gleichstrom- Anschluß der Schaltungsanordnung. Bei einer weiteren Ausfüh¬ rungsform dieser Schaltungsanordnung sind diese vielen Be¬ grenzungswiderstände durch zwei Widerstände ersetzt, die jeweils einen Gleichstrom-Anschluß mit einem gemeinsamen Anschluß einer Brückenseite verbinden. Außerdem kann auch noch ein Kondensator vorgesehen sein, der elektrisch parallel zum Ausgang der Diodenbrücke geschaltet ist. Diese Schal¬ tungsanordnung ist derart zwischen einem Frequenzumrichter und den Motorzuleitungen eines Motors geschaltet, daß die Phasenausgänge mit den Eingängen der Schaltungsanordnung, die Gleichstrom-Ausgänge der Schaltungsanordnung mit dem Zwi¬ schenkreis des Frequenzumrichters und die Motorzuleitungen mit den Ausgängen der Schaltungεanordnung verknüpft sind.From EP 0 473 192 A2 a circuit arrangement for reducing oscillation circuit-related voltages is known. This circuit arrangement consists of a multi-pulse diode bridge and several chokes. Each choke connects an input of this circuit arrangement to an input of the diode bridge branch and an output of this circuit arrangement. A limit resistor is assigned to each diode in each bridge branch. Each bridge side of the diode bridge provided with resistors forms a direct current connection of the circuit arrangement. In a further embodiment of this circuit arrangement, these many limiting resistors are replaced by two resistors, each of which connects a direct current connection to a common connection on one side of the bridge. In addition, a capacitor can also be provided, which is electrically parallel is connected to the output of the diode bridge. This circuit arrangement is connected between a frequency converter and the motor leads of a motor in such a way that the phase outputs are connected to the inputs of the circuit arrangement, the DC outputs of the circuit arrangement are connected to the intermediate circuit of the frequency converter, and the motor leads are linked to the outputs of the circuit arrangement.
Mittels der Diodenbrücke begrenzt diese Schaltungsanordnung die entstehende Überspannung durch eine Rückkopplung auf den Umrichterzwischenkreis. Zur Dämpfung des vorhandenen Schwing¬ kreises und zur Begrenzung des Stromes sind die Widerstände in der Schaltungsanordnung vorgesehen.By means of the diode bridge, this circuit arrangement limits the overvoltage that arises by means of feedback to the converter intermediate circuit. The resistors are provided in the circuit arrangement for damping the existing resonant circuit and for limiting the current.
Diese bekannte Schaltungsanordnung hat den Nachteil, daß die Dioden mit der AusgangsSpannung der Schaltung, die trotz der Begrenzung noch deutlich über der Zwischenkreisspannung liegen kann, belastet werden. Außerdem kann diese Schaltungs¬ anordnung die Spannungsanstiegsgeschwindigkeit nicht reduzie- ren, da keine Elemente, wie zum Beispiel ein LC-Tiefpaß, vorgesehen sind. Diese Schaltungsanordnung kann verwendet werden, wenn die Motorzuleitungen lang genug sind.This known circuit arrangement has the disadvantage that the diodes are loaded with the output voltage of the circuit, which despite the limitation can still be significantly higher than the intermediate circuit voltage. In addition, this circuit arrangement cannot reduce the rate of voltage rise, since no elements, such as an LC low-pass filter, are provided. This circuit arrangement can be used if the motor leads are long enough.
Eine gemäß Oberbegriff ausgestattete Schaltungsanordnung zur Reduzierung von schwingkreisbedingten Spannungsspitzen und hohen Spannungsanstiegsgeschwindigkeiten, generiert durch Leitungsinduktivitäten und -kapazitäten von Leitungen, die die Ausgänge eines Stromrichtergerätes mit einer induktiven Last verbinden, ist im Handel erhältlich. Diese Schaltungsan- Ordnung wird auch als Leitungsbedämpfung bezeichnet und wird als Option zum Umrichter Simovert P 6SE48 geliefert. Diese Leitungsbedämpfung begrenzt die Spannung auf die Höhe der Zwischenkreisspannung des Frequenzumrichters. Der Umrichter arbeitet bei einer Pulsfrequenz von 8 kHz und 4 kHz. Im Gegensatz zur Schaltungsanordnung der EP 0 473 192 A2 kann diese Leitungsbedämpfung auch die Spannungsanstiegsgeschwin¬ digkeit reduzieren. Bei beiden dargestellten Schaltungsanordnungen tritt das Problem auf, daß Freilaufströme über die Begrenzungεschaltung fließen und nicht wie vorgesehen über die Freilaufdioden des Wechselrichters des Frequenzumrichters. Dadurch entstehen insbesondere bei generatorischem Betrieb hohe Verluste in den Begrenzungswiderständen, die die Anwendung der Schaltung in Frage stellen können.A circuit arrangement equipped according to the preamble for reducing oscillation-related voltage peaks and high voltage rise speeds, generated by line inductances and capacitances of lines which connect the outputs of a converter device to an inductive load, is commercially available. This circuit arrangement is also referred to as line attenuation and is supplied as an option for the Simovert P 6SE48 converter. This line attenuation limits the voltage to the level of the DC link voltage of the frequency converter. The converter works at a pulse frequency of 8 kHz and 4 kHz. In contrast to the circuit arrangement of EP 0 473 192 A2, this line attenuation can also reduce the voltage rise rate. In both of the circuit arrangements shown, the problem arises that freewheeling currents flow through the limiting circuit and not, as intended, through the freewheeling diodes of the inverter of the frequency converter. This results in high losses in the limiting resistors, which can jeopardize the application of the circuit, particularly in generator mode.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine gemäß dem Oberbegriff bekannte Anordnung derart zu verbessern, daß das genannte Problem gelöst wird.The invention is based on the object of improving an arrangement known according to the preamble in such a way that the stated problem is solved.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß je¬ weils zwischen einer Drossel und einem Begrenzungswiderstand ein Kondensator geschaltet ist.This object is achieved in that a capacitor is connected in each case between a choke and a limiting resistor.
Durch die Verwendung der Kondensatoren, die jeweils elek¬ trisch in Reihe zum Begrenzungs-Widerstand geschaltet werden, wird das Problem der zusätzlichen Verlustleistung gelöst. Dieser Kondensator läßt den erwünschten kurzzeitigen Begren¬ zungsstrom weiterhin fließen, zwingt aber den Freilaufström, über die Freilaufdioden des Wechselrichters zu fließen. Ein weiterer Vorteil dieser Schaltung ist, daß bei jedem Schalt¬ vorgang des positiven Ventils einer Wechselrichterphase der Kondensator durch den vorangegangenen Schaltvorgang des negativen Ventils vorgeladen ist. Dadurch setzt der Begren¬ zungsvorgang früher ein und die Überspannung an den Motor¬ klemmen wird weiter reduziert.The problem of the additional power loss is solved by using the capacitors, which are each electrically connected in series with the limiting resistor. This capacitor allows the desired short-term limiting current to continue to flow, but forces the freewheeling current to flow via the freewheeling diodes of the inverter. Another advantage of this circuit is that with each switching operation of the positive valve of an inverter phase, the capacitor is pre-charged by the previous switching operation of the negative valve. As a result, the limitation process starts earlier and the overvoltage at the motor terminals is further reduced.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Schaltungsanord¬ nung ist jeweils elektrisch parallel zum Kondensator ein Entlade-Widerstand geschaltet. Durch die Verwendung dieses Entlade-Widerstandes wird folgender Effekt begrenzt: Da die Drossel eine Verkoppelung der Phasen untereinander bewirkt, lädt sich der Kondensator, der elektrisch in Reihe zum Be- grenzungs-Widerstand geschaltet ist, auch durch Schaltvorgän¬ ge in anderen Phasen auf, obwohl die zugehörige Phase nicht schaltet. Durch den Entlade-Widerstand, der elektrisch paral¬ lel zum Kondensator geschaltet ist, wird die Aufladung dieses Kondensators gemindert.In an advantageous embodiment of the circuit arrangement, a discharge resistor is electrically connected in parallel with the capacitor. The use of this discharge resistor limits the following effect: since the choke causes the phases to be coupled to one another, the capacitor, which is electrically connected in series with the limiting resistor, is also charged by switching processes in other phases, although the associated phase is not switches. The charge of this capacitor is reduced by the discharge resistor, which is connected electrically in parallel with the capacitor.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Schal¬ tungsanordnung sind anstelle der Drosseln mehrere voneinander entkoppelte Einphasendrosseln vorgesehen. Durch diese entkop¬ pelten Einphasendrosseln können sich die Kondensatoren nicht mehr durch Schaltvorgänge in anderen Phasen aufladen, wenn die zugehörige Phase nicht schaltet.In a further advantageous embodiment of the circuit arrangement, a plurality of single-phase chokes decoupled from one another are provided instead of the chokes. As a result of these decoupled single-phase chokes, the capacitors can no longer be charged by switching processes in other phases if the associated phase does not switch.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der Ausführungsbeispiele einer Schaltungs¬ anordnung zur Reduzierung von schwingkreisbedingten Span- nungsspitzen und von hohen Spannungsanstiegsgeschwindigkeiten schematisch veranschaulicht sind.For a further explanation of the invention, reference is made to the drawing, in which exemplary embodiments of a circuit arrangement for reducing voltage peaks caused by an oscillating circuit and high voltage rise speeds are illustrated schematically.
Figur 1 zeigt eine bekannte Schaltungεanordnung gemäß Ober¬ begriff des Anspruchs 1, Figur 2 zeigt eine erste Ausführungεform der erfindungsge¬ mäßen Schaltungsanordnung und inFigure 1 shows a known circuit arrangement according to the preamble of claim 1, Figure 2 shows a first embodiment of the circuit arrangement according to the invention and in
Figur 3 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsge¬ mäßen Schaltungεanordnung dargeεtellt.FIG. 3 shows a further embodiment of the circuit arrangement according to the invention.
Die Figur 1 zeigt eine bekannte Schaltungεanordnung 2 zurFIG. 1 shows a known circuit arrangement 2 for
Reduzierung von εchwingkreisbedingten Spannungsεpitzen und von hohen Spannungεanεtiegsgeschwindigkeiten, generiert durch Leitungsinduktivitäten 4 und -kapazitäten 6 von Leitungen 8, die die Ausgänge 10, 12, 14 eines Stromrichtergerätes 16 mit einer induktiven Last 18 verbinden. Diese SchaltungεanordnungReduction of voltage peaks caused by the oscillation circuit and of high voltage rise rates, generated by line inductances 4 and capacitances 6 of lines 8, which connect the outputs 10, 12, 14 of a converter device 16 to an inductive load 18. This circuit arrangement
2 iεt im Handel unter der Bezeichnung Leitungsbedämpfung bekannt. Außerdem werden derartige Schaltungsanordnungen 2 gemäß ihrer Verwendung auch als Umrichter-Ausgangsfilter bezeichnet. Das Stromrichtergerät 16, auch Frequenzumformer oder Frequenzumrichter genannt, besteht aus einem eingangs- seitigen ungesteuerten Gleichrichter 20, einem Zwiεchenkreiε 22 und einem ausgangsseitigen Wechselrichter 24, insbesondere einem Pulswechεelrichter. Der Pulεwechεelrichter 24 ist als εechεpulsige Brückenschaltung, eine sogenannte B6-Schaltung, aufgebaut und verwendet als Stromrichterventile 26 Inεulated- Gate-Bipolar-Tranεiεtoren (IGBT) . Als Stromrichterventile 26 können auch Metalloxidschicht-Feldeffekttransistoren (MOSFET) oder Bipolartransistoren verwendet werden. Wie eingangs bereits erwähnt, brauchen derartige Stromrichterventile 26 für einen Schaltvorgang eine Zeitspanne zwischen 200 ns und 50 ns. Bei einer Zwischenkreisspannung Uς* von beispielεweise 500 V bedeutet dies, daß sich die Spannung mit einer Ge¬ schwindigkeit zwischen 2500 V/μs und 10 kV/με ändert. Derar¬ tige Potentialsprünge werden an die Ausgangsklemmen 10, 12 und 14 des Wechselrichters 24 gegeben.2 is known in trade under the name line attenuation. In addition, such circuit arrangements 2 are also referred to as converter output filters according to their use. The converter device 16, also called a frequency converter or frequency converter, consists of an uncontrolled rectifier 20 on the input side, an intermediate circuit 22 and an inverter 24 on the output side, in particular a pulse inverter. The pulse inverter 24 is constructed as a six-pulse bridge circuit, a so-called B6 circuit, and uses insulated gate bipolar transistors (IGBT) as converter valves 26. Metal oxide layer field effect transistors (MOSFET) or bipolar transistors can also be used as converter valves 26. As already mentioned at the beginning, such converter valves 26 require a time period between 200 ns and 50 ns for a switching operation. With an intermediate circuit voltage Uς * of, for example, 500 V, this means that the voltage changes at a speed between 2500 V / μs and 10 kV / με. Such potential jumps are given to the output terminals 10, 12 and 14 of the inverter 24.
Zwischen dem Stromrichtergerät 16 und den Zuleitungen 8 der induktiven Last 18, beispielsweise ein Wechselstrommotor, inεbesondere eine Drehstrommaschine, ist die Leitungsbedämp¬ fung 2 geschaltet. Diese Leitungsbedämpfung 2 kann auch Bestandteil des Frequenzumrichters 16 sein. Diese Leitungsbe- dämpfung 2 besteht aus einer Begrenzungsschaltung 28, einem Kondensatornetzwerk 30 und mehreren Drosseln 32. Als Begren- zungεεchaltung 28 ist eine mehrpulsige Diodenbrücke vorgese¬ hen, die wie die Brückenschaltung des Pulswechselrichters ausgeführt ist. Das Kondensatornetzwerk 30 enthält mehrere Begrenzungskondensatoren, die als Kondensatorbrücke zusammen¬ geschaltet sind, wobei jeweilε zwei Begrenzungskondensatoren einen Brückenzweig 40 bilden. Außerdem können diese Begren¬ zungskondensatoren des Kondensatornetzwerkeε 30 auch in Stern oder in Dreieck geεchaltet sein. Da hier der Frequenzumrich- ter 16 drei Ausgänge 10, 12 und 14 aufweist (dreiphasig) , ist die Leitungsbedämpfung 2 auch dreiphasig aufgebaut. Daε heißt, diese Schaltungsanordnung 2 weist drei Eingänge 34, 36 und 38 auf, die jeweils über eine Drossel 32 mit einem Ein¬ gang (40) des Kondensatornetzwerkes 30 und über einen Begren- zungs-Widerεtand 42 mit einem Eingang eines Brückenzweiges 44 der Begrenzungεεchaltung 28 verknüpft sind. Außerdem weist die Schaltungsanordnung 2 noch drei Ausgänge 46, 48 und 50 und zwei Gleichstrom-Anεchlüεεe 52 und 54 auf. An den Aus¬ gangsklemmen 46, 48 und 50 sind die Motorzuleitungen 8 der Drehstrommaschine 18 angeschlossen. Die Gleichstrom-An¬ schlüsse 52 und 54 sind einerseits über Anschlüsse 56 und 58 mit dem Zwischenkreis 22 des Frequenzumrichters 16 und ande¬ rerseits jeweils mit einem weiteren Anschluß 60 und 62 der Begrenzungsεchaltung 28 und deε Kondenεatornetzwerkes 30 elektrisch leitend verbunden.The line attenuation 2 is connected between the converter device 16 and the feed lines 8 of the inductive load 18, for example an AC motor, in particular a three-phase machine. This line attenuation 2 can also be part of the frequency converter 16. This line attenuation 2 consists of a limiting circuit 28, a capacitor network 30 and several chokes 32. The limiting circuit 28 is a multi-pulse diode bridge, which is designed like the bridge circuit of the pulse-controlled inverter. The capacitor network 30 contains a plurality of limiting capacitors which are connected together as a capacitor bridge, two limiting capacitors in each case forming a bridge branch 40. In addition, these limiting capacitors of the capacitor network 30 can also be connected in a star or a triangle. Since the frequency converter 16 has three outputs 10, 12 and 14 here (three-phase), the line attenuation 2 is also constructed in three phases. This means that this circuit arrangement 2 has three inputs 34, 36 and 38, each via a choke 32 with an input (40) of the capacitor network 30 and via a limiting resistor 42 with an input of a bridge branch 44 of the limiting circuit 28 are linked. The circuit arrangement 2 also has three outputs 46, 48 and 50 and two DC connections 52 and 54. The motor feed lines 8 of the three-phase machine 18 are connected to the output terminals 46, 48 and 50. The DC connections 52 and 54 are on the one hand electrically connected via connections 56 and 58 to the intermediate circuit 22 of the frequency converter 16 and on the other hand each to a further connection 60 and 62 of the limiting circuit 28 and the capacitor network 30.
Diese Schaltungsanordnung 2, die auch als Leitungsbedämpfung bekannt iεt, weist folgende Vorteile:This circuit arrangement 2, which is also known as line attenuation, has the following advantages:
- reduziert die Schwingneigung des Lastkreises- reduces the tendency of the load circuit to oscillate
- reduziert die Spannungsspitzen - reduziert die Spannungssteilheit (du/dt)- reduces the voltage peaks - reduces the voltage steepness (du / dt)
- wirkt auch gegen PE (Schutzerde)- also works against PE (protective earth)
- kostengünstig- inexpensive
und folgende Nachteile:and the following disadvantages:
- anschließbare Leitungεlänge iεt begrenzt- Connectable line length is limited
- abhängig von der Leitungεlänge prinzipbedingte Verluste- Depending on the length of the line, principle-related losses
- bei 500 V erhöhte Widerstandsverluste- increased resistance losses at 500 V.
- bei großen Leistungen problematisch (Baugröße)- problematic for large outputs (size)
aufon
Bei dieser bekannten Leitungsbedämpfung 2 tritt zusätzlich daε Problem auf, daß Freilaufströme über die Diodenbrücke 28, die wegen ihrer Funktion auch Begrenzungsεchaltung genannt wird, fließen, und nicht wie vorgeεehen über die Freilaufdi¬ oden der Stromrichterventile 26 deε Wechεelrichterε 24 (Figur 2) . Dadurch entεtehen, inεbeεondere bei generatoriεchem Betrieb, hohe Verluεte in den Begrenzungε-Widerεtänden 42.In this known line attenuation 2 there additionally arises a problem that freewheeling currents flow through the diode bridge 28, which is also called limiting circuit because of its function, and not as provided via the freewheeling diodes of the converter valves 26 of the inverter 24 (FIG. 2). This results in high losses in the limitation resistors 42, particularly in generator operation.
Die Figur 2 zeigt eine erste Ausführungsform des erfindungε- gemäßen Umrichter-Auεgangsfilters 2, wobei für gleiche Bau- elemente gleiche Bezugεzeichen wie in Figur 1 verwendet werden. Gegenüber der Schaltungεanordnung 2 gemäß Figur 1 εind zunächεt einige Vereinfachungen vorgenommen, um die Darεtellung nicht zu überlaεten. Vom Stromrichtergerät 16 iεt nur noch der Wechεelrichter 24 dargestellt. Alle Anschlu߬ klemmen 10, 12, 14, 56, 58 und 34, 36, 38, 46, 48, 50, 52, 54 des Stromrichtergeräts 16 und der Schaltungsanordnung 2 sind nicht mehr im einzelnen dargestellt. Außerdem unterεcheidet sich diese Ausführungεform der erfindungεgemäßen Schaltungs- anordnung 2 von der Schaltungsanordnung 2 gemäß Figur 1 dadurch, daß jeweils zwischen einer Drossel 32 und einem Begrenzungs-Widerstand 42 ein Kondensator 64 geschaltet ist. Dieser Kondensator 64 ist so bemessen, daß er den erwünschten kurzzeitigen (1 με bis 10 μs-Bereich) Begrenzungsström wei- terhin fließen läßt, jedoch den Freilaufström (100 μs-Be¬ reich) zwingt, über die Freilaufdioden der Stromrichterventi¬ le 26 deε Wechεelrichters 24 zu fließen. Somit werden die Dioden der Begrenzungsεchaltung 28 nicht mehr mit den Frei- laufεtrömen der Laεt 18 belaεtet und in den Begrenzungs- Widerständen 42 fällt eine wesentlich geringere Verlust¬ leistung an.FIG. 2 shows a first embodiment of the converter output filter 2 according to the invention, same reference numerals as in Figure 1 are used. Compared to the circuit arrangement 2 according to FIG. 1, a few simplifications have been made in order not to overload the illustration. From the converter device 16, only the inverter 24 is shown. All connecting terminals 10, 12, 14, 56, 58 and 34, 36, 38, 46, 48, 50, 52, 54 of the converter device 16 and the circuit arrangement 2 are no longer shown in detail. In addition, this embodiment of the circuit arrangement 2 according to the invention differs from the circuit arrangement 2 according to FIG. 1 in that a capacitor 64 is connected between a choke 32 and a limiting resistor 42. This capacitor 64 is dimensioned such that it continues to allow the desired brief (1 με to 10 μs range) limiting current to flow, but forces the freewheeling current (100 μs range) via the freewheeling diodes of the converter valves 26 deε Inverter 24 to flow. Thus, the diodes of the limiting circuit 28 are no longer loaded with the freewheeling currents of the load 18 and a significantly lower power loss occurs in the limiting resistors 42.
Dieser Umrichter-Ausgangεfilter 2 weiεt noch einen weiteren Vorteil auf: Bei jedem Schaltvorgang eines positiven bzw. negativen Stromrichterventils 26 einer Wechselrichterphaεe iεt der Kondenεator 64 durch den vorangegangenen Schaltvor¬ gang deε negativen bzw. poεitiven Stromrichterventilε 26 der gleichen Wechselrichterphase vorgeladen. Dadurch setzt der Begrenzungsvorgang früher ein und die Spannung an den Motor- klemmen wird weiter reduziert.This converter output filter 2 has yet another advantage: with each switching operation of a positive or negative converter valve 26 of an inverter phase, the capacitor 64 is precharged by the preceding switching operation of the negative or positive converter valve 26 of the same inverter phase. As a result, the limitation process starts earlier and the voltage at the motor terminals is further reduced.
Die Figur 3 zeigt eine zweite Auεführungεform des erfindungs¬ gemäßen Umrichter-Ausgangsfilters 2, wobei gegenüber der Ausführungsform der Schaltungsanordnung 2 nach Figur 2 je- weils elektrisch parallel zum Kondensator 64 ein Entlade- Widerεtand 66 geschaltet ist. Dieser Entlade-Widerstand 66 begrenzt jeweils die Spannung am Kondensator 64. Die drei -Drosseln 32 können auch als eine Dreiphasenausgangεdroεsel ausgebildet εein. Die drei Droεseln 32 bzw. die Dreiphasen- ausgangsdrossel bewirkt eine Verkoppelung der Phasen unter¬ einander. Durch diese Verkoppelung wird der Kondensator 64 einer jeden Phase auch durch Schaltvorgänge in anderen Phasen aufgeladen, obwohl die zugehörige Phase nicht schaltet. Um diesen Effekt zu begrenzen iεt jedem Kondenεator 64 ein Entlade-Widerstand 66 elektrisch parallel geschaltet.FIG. 3 shows a second embodiment of the converter output filter 2 according to the invention, a discharge resistor 66 being connected electrically in parallel with the capacitor 64 in each case compared to the embodiment of the circuit arrangement 2 according to FIG. This discharge resistor 66 limits the voltage across the capacitor 64. The three Chokes 32 can also be designed as a three-phase output throttle. The three doses 32 or the three-phase output choke cause the phases to be coupled to one another. As a result of this coupling, the capacitor 64 of each phase is also charged by switching processes in other phases, although the associated phase does not switch. In order to limit this effect, a discharge resistor 66 is electrically connected in parallel to each capacitor 64.
Dieεes Problem kann auch dadurch gelöst werden, daß jeweils als Drossel 32 bzw. anstelle der Dreiphasenauεgangεdrossel drei entkoppelte Einphasendrosseln verwendet werden. Durch die Entkoppelung werden die Kondensatoren 64 jeweils einer Phase nicht mehr durch Schaltvorgänge in anderen Phasen aufgeladen.This problem can also be solved by using three decoupled single-phase chokes as the choke 32 or instead of the three-phase output choke. Due to the decoupling, the capacitors 64 in each phase are no longer charged by switching processes in other phases.
Durch diese erfindungsgemäße Auεgeεtaltung des Umrichter- Ausgangsfilters 2 gemäß der Figur 2 oder 3, wobei die Begren¬ zungskondensatoren des Kondenεatornetzwerkes 30 auch in Stern oder Dreieck geschaltet werden können, wird verhindert, daß beim Betrieb von Drehstrommaschinen an Pulsumrichtern, insbe¬ sondere bei langen Motorzuleitungen 8, Spannungsspitzen an den Motorklemmen auftreten, die bis zum Doppelten der Zwi- schenkreisspannung Uς- betragen können. Durch diese Spannungs- belastung wird die Wicklungsiεolation der Maεchinen meiεt unzuläεεig hoch beanεprucht, εo daß eε zu Motorausfällen durch Isolationsdefekte kommen kann. Außerdem wird verhin¬ dert, daß der Umrichter 16 durch seine Schaltvorgänge den Wechselstrommotor 18 mit sehr steilen Spannungsflanken beauf- schlagt. Diese Spannungsflanken führen zu einer ungleichmäßi¬ gen Spannungsaufteilung auf die einzelnen Spulen der Motor¬ wicklung, so daß einzelne Spulen noch weit höher belastet werden. Zuεätzlich führen dieεe Spannungsflanken in den Wicklungsiεolationen zu einer εchnelleren Alterung. Außerdem wird erreicht, daß inεbesondere bei generatorischem Betrieb die Freilaufströme über die Freilaufdioden der Stromrichter¬ ventile 26 des Wechselrichterε 24 fließen und εomit dieεe Schaltungεanordnung 2 eine weεentlich geringere Verluεt- leiεtung aufweiεt, die den Wirkungsgrad des Antriebs erhöht. Außerdem braucht nicht mehr so viel Verlustleistung als Wärme abgeführt werden. Dadurch läßt sich ein derartiger Umrichter- Ausgangεfilter 2 viel einfacher in einem beεtehenden Strom¬ richtergerät 16 integrieren. This inventive design of the converter output filter 2 according to FIG. 2 or 3, the limiting capacitors of the capacitor network 30 also being able to be connected in star or delta, prevents the operation of three-phase machines on pulse converters, in particular with long motor leads 8, voltage peaks occur at the motor terminals, which can be up to twice the DC link voltage Uς-. As a result of this voltage load, the winding insulation of the machines is usually subjected to an impermissibly high stress, so that motor failures due to insulation defects can occur. In addition, it is prevented that the converter 16 acts on the AC motor 18 with very steep voltage edges due to its switching operations. These voltage edges lead to an uneven distribution of the voltage to the individual coils of the motor winding, so that individual coils are subjected to a much higher load. In addition, these voltage edges in the winding insulation result in faster aging. In addition, it is achieved that, in particular in generator operation, the freewheeling currents flow through the freewheeling diodes of the converter valves 26 of the inverter 24 and thus Circuit arrangement 2 has a substantially lower power consumption, which increases the efficiency of the drive. In addition, it is not necessary to dissipate as much power loss as heat. This makes it much easier to integrate such a converter output filter 2 in an existing converter device 16.

Claims

Patentanεprüche Claims
1. Schaltungsanordnung (2) zur Reduzierung von Spannungs¬ spitzen und von hohen Spannungsanstiegsgeschwindigkeiten, generiert durch Leitungsinduktivitäten und -kapazitäten (4, 6) mehrerer Leitungen (8), die die Ausgänge (10, 12, 14) eines Stromrichtergerätes (16) mit einer induktiven Last (18) verbinden, bestehend aus einer Begrenzungsεchaltung (28), einem Kondensatornetzwerk (30) und mehreren Drosseln (32), wobei jeweils eine Drossel (32) einen Eingang (34, 36, 38) dieser Schaltungsanordnung (2) einerseits mittels eines Begrenzungs-Widerεtandes (42) mit einem Eingang der Begren¬ zungsεchaltung (28) und andererseits mit seinem Ausgang (46, 48, 50) und einem Eingang (40) des Kondensatornetzwerkε (30) verbindet und wobei jeweils ein weiterer Anschluß (60, 62) der Begrenzungsεchaltung (28) mit einem Gleichstrom-Anschluß (52,54) dieser Schaltungsanordnung (2) verbunden ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß jeweils zwischen einer Drossel (32) und einem Begrenzungs- Widerstand (42) ein Kondensator (64) geεchaltet ist.1. Circuit arrangement (2) for reducing voltage peaks and high voltage rise speeds, generated by line inductances and capacitances (4, 6) of a plurality of lines (8) which also carry the outputs (10, 12, 14) of a converter device (16) Connect an inductive load (18), consisting of a limiting circuit (28), a capacitor network (30) and several chokes (32), one choke (32) each having an input (34, 36, 38) of this circuit arrangement (2) by means of a limiting resistor (42) with an input of the limitation circuit (28) and on the other hand with its output (46, 48, 50) and an input (40) of the capacitor network (30), and in each case a further connection (60 , 62) of the limiting circuit (28) is connected to a direct current connection (52, 54) of this circuit arrangement (2), characterized in that in each case between a choke (32) and a limiting device gs- resistor (42) a capacitor (64) is switched.
2. Schaltungsanordnung (2) nach Anspruch 1, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß jeweils elektrisch parallel zum Kondenεator (64) ein Entlade- Widerεtand (66) geεchaltet ist.2. Circuit arrangement (2) according to claim 1, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that in each case a discharge resistor (66) is electrically connected in parallel to the capacitor (64).
3. Schaltungsanordnung (2) nach Anεpruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß anεtelle der Droεεeln (32) mehrere voneinander entkoppelte Einphaεendroεεeln vorgesehen sind.3. Circuit arrangement (2) according to claim 1 or 2, so that a plurality of single-phase decoupled decouplers are provided instead of the droplets (32).
4. Schaltungsanordnung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Begrenzungsεchaltung (28) eine mehrpulsige Dioden- brücke vorgeεehen ist. 4. Circuit arrangement (2) according to one of claims 1 to 3, characterized in that a multi-pulse diode bridge is provided as a limiting circuit (28).
5. Schaltungεanordnung (2) nach einem der Anεprüche 1 biε 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Kondensatornetzwerk (30) auε mehreren Begrenzungεkon¬ densatoren beεteht, die eine Brückenεchaltung bilden.5. Circuit arrangement (2) according to one of the claims 1 to 4, so that the capacitor network (30) consists of several limiting capacitors which form a bridge circuit.
6. Schaltungεanordnung (2) nach Anεpruch 5, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Begrenzungεkondensatoren des Kondensatornetzwerkeε (30) in Stern geεchaltet εind.6. Circuit arrangement (2) according to claim 5, so that the limiting capacitors of the capacitor network (30) are connected in star.
7. Schaltungεanordnung (2) nach Anεpruch 5, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Begrenzungεkondensatoren des Kondensatornetzwerkeε (30) in Dreieck geschaltet sind. 7. Circuit arrangement (2) according to claim 5, so that the limiting capacitors of the capacitor network (30) are connected in a triangle.
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