DE10146868A1 - Schaltungsanordnung zum Vorladen eines stromrichtergespeisten Kondensators - Google Patents

Schaltungsanordnung zum Vorladen eines stromrichtergespeisten Kondensators

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Vorladen eines gleichspannungsseitig an einem mehrpulsigen Stromrichter (4) angeschlossenen Kondensator (2), wobei wechselspannungsseitige Eingänge (6, 8, 10) des Stromrichters (4) mit einem speisenden Netz (14) verknüpft sind. Erfindungsgemäß ist pro Stromrichterphase (R, S, T) ein abschaltbarer Halbleiterschalter (20) vorgesehen, der elektrisch in Reihe mit den phasenbezogenen Stromrichterventilen (SR1, SR2; SR3, SR4; SR5, SR6) geschaltet ist, und der steuerungsseitig mit einer Phasenanschnittsteuerung (22) verknüpft ist. Somit erhält man eine Vorladeschaltung, die keine Vorladewiderstände (12) und kein Schütz (16) mehr aufweist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Vorladen eines gleichspannungsseitig an einen mehrpulsigen Stromrichter angeschlossenen Kondensators, wobei wechselspannungsseitige Eingänge des mehrpulsigen Stromrichters mit einem speisenden Netz verknüpft sind.
  • Eine derartige Stromrichterschaltung ist Bestandteil eines Umrichters, der beispielsweise zur Speisung von Antriebsmotoren verwendet wird. Bei einem derartigen Umrichter ist dem Kondensator ein lastseitiger Stromrichter gleichspannungsseitig parallel geschaltet, der vorwiegend als Wechselrichter betrieben wird.
  • In vielen Anwendungsfällen ist die Kapazität der üblicherweise als Elektrolytkondensatoren ausgebildeten Zwischenkreiskondensatoren beträchtlich. Sie liegt in der Größenordnung von 100 µF bis 100 mF, wobei bei höheren Spannungen für Elektrolytkondensatoren Serienschaltungen erforderlich sind. Solche Serienschaltungen, ebenso wie Parallelschaltungen von Kondensatoren, sollen hier alle unter dem in Einzahl gehaltenen Begriff "Zwischenkreiskondensator" verstanden werden.
  • Ohne besondere Maßnahmen kann ein Umrichter mit einem Zwischenkreiskondensator hoher Kapazität nicht ans Netz geschaltet werden, da der Einschaltstrom zu hoch und in vielerlei Hinsicht nachteilig wäre. So gefährdet ein solcher Stromstoß den netzseitigen Stromrichter und ebenso den Zwischenkreiskondensator. Bei ungünstigen Kreisimpedanzen kann an dem Zwischenkreiskondensator auch eine zu hohe Spannung auftreten und ebenso sind die Rückwirkungen eines solchen Stromstosses auf das speisende Netz untragbar.
  • Um diesen Problemen zu begegnen, ist in der Fig. 1 eine bekannte Vorladeschaltung für einen stromrichtergespeisten Kondensator 2 näher dargestellt. Als netzseitiger Stromrichter 4 ist ein ungesteuerter Gleichrichter vorgesehen, dessen Stromrichterventile SR1 bis SR6 Dioden sind. Die wechselspannungsseitigen Eingänge 6, 8 und 10 dieses Stromrichters 4 sind mittels Widerstände 12 mit einem speisenden Netz 14 verknüpft. Diese Widerstände 12, die auch als Vorladewiderstände bezeichnet werden, sind mittels eines Schaltschützes 16 überbrückbar. Im Ladebetrieb sind diese Vorladewiderstände 12 in dem Strompfad des Ladestroms zur dessen Begrenzung geschaltet. D. h., das Schütz 16 wird nicht betätigt. Dieses Schütz 16 wird erst dann eingeschalten, so bald der Kondensator 2 auf einen vorbestimmten Wert geladen ist. Dies wird durch einen Spannungsvergleich festgestellt. Der Wert der Kondensatorspannung UC ist ein Maß seines Ladezustandes, die mit einer vorbestimmten Referenzspannung verglichen wird. Nachdem das Schütz 16 geschlossen ist, liegt der stromrichtergespeiste Kondensator 2 nun direkt am speisenden Netz 14.
  • Außerdem ist dieser Darstellung zu entnehmen, dass zwischen dem speisenden Netz 14 und den Vorladewiderständen 12 jeweils eine Sicherung 18 angeordnet ist. In der Regel sind diese eingesetzten Sicherungen wegen ihrer Ansprechzeit nicht dafür geeignet, die Stromrichterventile SR1 bis SR6 des Stromrichters 4 zu schützen. Sie sind primär für den Leitungsschutz vorgesehen. Daher kann dieser Stromrichter 4 bei einem Kurzschluss nicht vor Zerstörung geschützt werden. Ebenso können die Kontakte des Relais des Schützes 16 durch den Kurzschlussstrom verschmelzen, wodurch die Ladeschaltung nicht mehr zur Verfügung steht.
  • Im Normalbetrieb sind diese Vorladewiderstände 12 mittels des Schützes 16 kurzgeschlossen. Bei einer Netzspannungsschwankung, verursacht durch eine kurze Netzüberspannung, wird ein Nachladestrom im Kondensator generiert, der nicht ausreichend begrenzt werden kann. Die Stromrichterventile SR1 bis SR2 des Stromrichters 4 und die Kontakte des Schützes 16 können durch den hohen Nachladestrom beschädigt, wenn nicht sogar zerstört werden.
  • Neben diesen genannten Problemen kann auch ein betriebsmäßiger Erdschluss im Spannungszwischenkreis des Umrichters nicht von der bekannten Vorladeschaltung beherrscht werden. Die Folge ist fast wie immer die Beschädigung bzw. die Zerstörung der Stromrichterventile SR1 bis SR6 des Stromrichters 4.
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung zum Vorladen eines stromrichtergespeisten Kondensators anzugeben, bei dem die beschriebenen Probleme beherrschbar sind.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Dadurch, dass pro Stromrichter-Phase ein abschaltbarer Halbleiterschalter mit zugehöriger Phasenanschnittsteuerung vorgesehen ist, der elektrisch in Reihe mit dem phasenbezogenen Stromrichterventilen geschaltet ist, kann der Wert des Ladestroms des Kondensators nicht nur eingestellt, sondern auch auf einen vorbestimmten Wert geregelt werden. Für diese Strombegrenzung werden keine Vorladewiderstände mehr benötigt, die nach erfolgter Ladung des Kondensators überbrückt werden müssen, sondern es genügt pro Stromrichter-Phase ein abschaltbarer Halbleiterschalter, der mittels einer Phasenanschnittssteuerung gesteuert wird. Dabei wird die Höhe der Strombegrenzung durch den Steuerwinkel der Phasenanschnittssteuerung bestimmt. Ist der Kondensator auf einen vorbestimmten Wert aufgeladen, so bleiben die abschaltbaren Halbleiterschalter der Stromrichter-Phasen des speisenden Stromrichters eingeschaltet. Dieser durchgezündete abschaltbare Halbleiterschalter entspricht somit einem überbrückten Vorladewiderstand.
  • Ein wesentlicher Vorteil dieser erfindungsgemäßen Schaltung zum Vorladen besteht darin, dass keine Vorladewiderstände und kein kontaktbehaftetes Bauelement mehr verwendet werden muss. Dadurch, dass keine Vorladewiderstände mehr benötigt werden, verringert sich der Platzbedarf der Vorladeschaltung erheblich. Außerdem verringern sich ihre Kosten. Durch den Verzicht auf ein kontaktbehaftetes Bauelement, der nicht nur den Platzbedarf und die Kosten senkt, erhöht sich die Zuverlässigkeit der Ladeschaltung, da kein verschleißbehaftetes Bauelement mehr verwendet wird.
  • Neben diesen Vorteilen können auch die eingangs genannten Probleme wie Kurzschluss im Zwischenkreis, kurzseitige Netzüberspannungen, Erdschluss im Zwischenkreis und wiederholtes Ein-/Ausschalten der Netzspannung nun mit der erfindungsgemäßen Vorladeschaltung beherrscht werden. Dazu wird ein Kurzschluss im Spannungszwischenkreis durch Sperren der abschaltbaren Halbleiterschalter in den Stromrichter-Phasen des Stromrichters beherrscht. Bei einem zu hohen Nachladestrom infolge einer kurzen Netzüberspannung werden die abschaltbaren Halbleiterschalter der Vorladeschaltung ebenfalls gesperrt. Wird die Spannung zu hoch, so wird die Steuerung der abschaltbaren Halbleiterschalter vom Dauereinschalten in die Phasenanschnittsteuerung wechseln. Damit ist der Stromrichter vor Überstrom und/oder Überspannung schätzbar.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Schaltungsanordnung zum Vorladen eines stromrichtergespeisten Kondensators sind abschaltbare Halbleiterschalter in der negativen und positiven Brückenseite pro Stromrichter-Phase des mehrpulsigen Stromrichters angeordnet. Dadurch wird ein allgemeiner Erdschlussschutz erreicht. Sind diese abschaltbaren Halbleiterschalter nur in der negativen bzw. positiven Brückenhälfte des Stromrichters angeordnet, so kann nur ein einfacher Erdschluss im Zwischenkreis beherrscht werden. D. h., entweder ein Schluss zwischen negatives bzw. positives Zwischenkreisspannungspotential gegen Erde. Dabei werden in Abhängigkeit des Kurzschlussstromes die abschaltbaren Halbleiterschalter mit einem veränderbaren Phasenwinkel gesteuert bzw. gleich gesperrt. Dadurch sind die Stromrichterventile des Stromrichters geschützt.
  • Für die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zum Vorladen eines stromrichtergespeisten Kondensators ist es unerheblich, welche Stromrichterventile beim Stromrichter verwendet werden. Der netzseitige Stromrichter eines Spannungszwischenkreis-Umrichters kann ein ungesteuerter netzgeführter Stromrichter oder ein selbstgeführter Pulsstromrichter sein. Im erstgenannten Fall werden als Stromrichterventile Dioden verwendet, d. h., dieser netzseitige Stromrichter ist ein Gleichrichter. Dadurch ist ein Energiefluss nur in einer Richtung, nämlich vom speisenden Netz zum Kondensator des Spannungszwischenkreis-Umrichters möglich. Im zweitgenannten Fall ist der netzseitige Stromrichter ein rückspeisefähiger Stromrichter. Mittels dieser Ausführungsform kann nicht nur Energie zurück ins Netz gespeist werden, sondern auch dafür gesorgt werden, dass der Leistungsfaktor Eins ist. Ein derartiger netzfreundlicher, rückspeisefähiger Stromrichter wird auch als Active Frond End (AFE) eines Spannungszwischenkreis-Umrichters genannt.
  • Diese unterschiedlichen Ausführungsformen des speisenden Stromrichters bzgl. des Kondensators haben keine Auswirkungen auf die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung, die darin besteht, abschaltbare Halbleiterschalter mit einer Phasenanschnittsteuerung innerhalb jeder Phase des netzseitigen Stromrichters anzuordnen. Damit im getakteten Betrieb ein Freilauf zur Verfügung steht, sind diese abschaltbaren Halbleiterschalter jeweils mit einer Freilaufdiode versehen. Werden keine Freilaufdioden vorgesehen so ist jeder abschaltbare Halbleiterschalter mit einer Überspannungsschutzvorrichtung versehen, die elektrisch parallel zur Kollektor-Emitter- Strecke dieses abschaltbaren Halbleiterschalters geschaltet ist. Anstelle dieser Überspannungsschutzvorrichtung können die wechselspannungsseitigen Eingänge des mehrpulsigen Stromrichters jeweils mittels eines Kondensators elektrisch leitend verbunden sein. Diese Maßnahmen dienen dem Schutz der abschaltbaren Halbleiterschalter vor unzulässig hohen Kollektorspannungen.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zum Vorladen eines stromrichtergespeisten Kondensators sind deren abschaltbaren Halbleiterschalter aus Siliziumkarbid. Dadurch werden die betriebsmäßigen Verlustleistungen dieser abschaltbaren Halbleiterschalter weiter reduziert. Außerdem erhöht sich die Robustheit dieser Schaltungsanordnung zum Vorladen.
  • Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der mehrere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung schematisch veranschaulicht sind.
  • Fig. 1 zeigt eine bekannte Vorladeschaltung eines stromrichtergespeisten Kondensators, in der
  • Fig. 2 ist eine erste Variante einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung dargestellt, wogegen in der
  • Fig. 3 eine zweite Variante und in der
  • Fig. 4 eine dritte Variante dieser ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung veranschaulicht sind, die
  • Fig. 5 zeigt eine erste Variante einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, wobei die
  • Fig. 6 eine zugehörige zweite Variante zeigt.
  • Fig. 2 zeigt eine erste Variante einer Schaltungsanordnung zum Vorladen eines gleichspannungsseitig an dem Stromrichter 4 angeschlossenen Kondensators 2 nach der Erfindung. Diese Schaltungsanordnung umfasst pro Stromrichter-Phase R, S und T wenigstens einen abschaltbaren Halbleiterschalter 20, die jeweils mit einer Phasenanschnittsteuerung 22 steuerseitig verknüpft sind. Jeder Phasenanschnittsteuerung 22 ist zumindest der Wert der am Kondensator 2 anstehenden Kondensatorspannung UC zugeführt. Jeder abschaltbare Halbleiterschalter 20 ist in der negativen Brückenhälfte des Stromrichters 4 derart angeordnet, dass dieser elektrisch zwischen dem Stromrichterventil SR2 bzw. SR4 bzw. SR6 und dem wechselspannungsseitigen Eingang 6 bzw. 8 bzw. 10 geschaltet ist. Diese abschaltbaren Halbleiterschalter 20 sind mit ihrer Kollektor-Emitter- Strecke derart angeordnet, dass diese in Flussrichtung des Stromes ausgerichtet ist. D. h., der Kollektoranschluss ist mit einem Anschluss des Stromrichterventils SR2 bzw. SR4 bzw. SR6 und der Emitteranschluss ist mit dem wechselspannungsseitigen Eingang 6 bzw. 8 bzw. 10 elektrisch leitend verbunden. Elektrisch parallel zu dieser Kollektor-Emitter-Strecke eines jeden abschaltbaren Halbleiterschalters 20 ist eine Überspannungsschutzvorrichtung 24 geschaltet. Eine derartig an sich bekannte Überspannungsschutzvorrichtung 24 weist wenigstens eine Zenerdiode auf. Anstelle dieser Überspannungschutzvorrichtung 24 sind Kondensatoren C vorgesehen. Diese Kondensatoren C verbinden die wechselspannungsseitigen Eingängen 6, 8 und 10 des mehrpulsigen Stromrichters 4. Mittels dieser Überspannungsschutzvorrichtungen 24 bzw. Kondensatoren C besteht die Möglichkeit jeweils die Kollektorspannung der abschaltbaren Halbleiterschalter 20 auf einen vorbestimmten Wert während des Ladebetriebes zu begrenzen. Dies ist erforderlich, weil kein Freilaufpfad vorhanden ist. Als abschaltbarer Halbleiterschalter 20 ist beispielsweise ein Insulated-Gate-Bipolar-Transistor vorgesehen, der auch als IGBT bezeichnet wird.
  • Die Phasenanschnittsteuerung 22 generiert in Abhängigkeit eines ermittelten Wertes der Kondensatorspannung UC einen veränderbaren Steuerwinkel. Zu Beginn des Ladebetriebes ist der Wert der Kondensatorspannung UC annähernd Null, so dass der Steuerwinkel sehr klein eingestellt wird. Daraus resultiert ein kleiner Ladestrom. Mit steigenden Ladezustand steigt auch der Wert der Kondensatorspannung UC an, wodurch auch der Ladestrom erhöht werden kann. Dies geschieht in Abhängigkeit der Erhöhung des Steuerwinkels. Dieser Steuerwinkel entspricht einer vorbestimmten Zeitspanne der Netzperiodendauer. Gesteuert werden die abschaltbaren Halbleiterschalter 20 synchron zum Netz. Dazu wird jeder Phasenanschnittsteuerung 22 zumindest ein netzsynchrones Signal SSN zugeführt. Mittels dieser Steuerung des veränderlichen Steuerwinkels erreicht man eine sehr kurze Ladezeit des Kondensators 2.
  • Bei einer sehr einfachen Ausgestaltung der Phasenanschnittsteuerung 22 ist der Steuerwinkel auf einen vorbestimmten Wert eingestellt, so dass während des Ladevorgangs ein konstanter Ladestrom fließt, dessen Wert vom Steuerwinkel abhängig ist. Auch bei dieser einfachen Steuerung wird der Wert der am Kondensator 2 anstehenden Kondensatorspannung UC benötigt. Sobald dieser Wert der Kondensatorspannung UC einen vorbestimmten Wert einer Referenzspannung übersteigt, ist der Ladevorgang beendet. Mit dem Ende dieses Ladevorgangs des Kondensators 2 wechselt die Phasenansteuerung 22 von einer synchronen Steuerung auf eine permanente Ansteuerung, so dass die abschaltbaren Halbleiterschalter 20 dauernd eingeschaltet sind.
  • Mit der in der Fig. 2 dargestellten Variante kann auch ein Erdschluss im Spannungszwischenkreis beherrscht werden. Bei diesem Erdschluss handelt es sich um einen Kurzschluss zwischen dem negativen Spannungspotential des Zwischenkreiskondensators 2 und dem Erdpotential. Sobald dieser Kurzschluss ermittelt ist, werden die abschaltbaren Halbleiterschalter 20 gesperrt.
  • In der Fig. 3 ist eine zweite Variante der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung dargestellt. Diese Variante unterscheidet sich von der Variante gemäß Fig. 2 dadurch, dass die abschaltbaren Halbleiterschalter 20 mit zugehöriger Überspannungsschutzvorrichtung 24 in der positiven Brückenhälfte des Stromrichters 4 angeordnet sind und dass die einzelnen Phasenanschnittsteuerungen 22 nun eine Baueinheit bilden. Außerdem sind dieser Phasenanschnittsteuerung 22 noch weitere Messsignale wie die Netzphasenspannungen UN1, UN2 und UN3 und die Netzphasenströme iN1, iN2 und iN3 zugeführt. Anstelle der Netzphasenströme iN1, iN2 und iN3 kann auch der Strom im Spannungszwischenkreis verwendet werden, wobei es unerheblich ist, ob dieser Strom in der positiven oder negativen Stromschiene des Spannungszwischenkreises fließt. Diese Phasenanschnittsteuerung 22 weist selbst weitere Grenzwerteinrichtungen auf, die jeweils ein Steuersignal generieren, wenn der Stromwert bzw. der Spannungswert unzulässig hoch wird. Mittels dieser Steuersignale werden die abschaltbaren Halbleiterschalter 20 gesperrt. Außerdem kann mit dieser Variante ebenfalls ein Erdschluss im Spannungszwischenkreis beherrscht werden. Da die abschaltbaren Halbleiterschalter 20 in der positiven Brückenhälfte des Stromrichters 4 angeordnet sind, kann nur ein Erdschluss zwischen dem positiven Spannungspotential und dem Erdpotential entgegengewirkt werden.
  • In der Fig. 4 ist eine dritte Variante der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung näher dargestellt, mit der ein allgemeiner Erdschlussschutz erreicht wird. Dazu sind in der positiven und negativen Brückenhälfte des Stromrichters 4 jeweils abschaltbare Halbleiterschalter 20 angeordnet. Aus Übersichtlichkeitsgründen sind in dieser Darstellung die Überspannungsschutzvorrichtungen 24 der abschaltbaren Halbleiterschalter 20 nicht näher dargestellt. D. h., diese Variante entspricht ein Zusammenschluss der Varianten nach Fig. 2 und 3. Bei dieser Kombination der Varianten nach Fig. 2 und 3 ist es auch selbstverständlich, dass die Phasenanschnittsteuerungen 22 der Fig. 2 und die Phasenanschnittsteuerungen 22 nach Fig. 3 nun eine Baueinheit bilden.
  • Die Fig. 5 zeigt eine erste Variante einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zum Vorladen eines gleichspannungsseitig an dem mehrpulsigen Stromrichter 4 angeschlossenen Kondensators 2. Bei dieser zweiten Ausführungsform ist als Stromrichter 4 ein selbstgeführter Pulsstromrichter vorgesehen. Ein derartiger Stromrichter 4 weist als Stromrichterventile SR1 bis SR6 abschaltbare Halbleiterschalter T1 bis T6 auf, denen jeweils eine Freilaufdiode D1 bis D6 elektrisch antiparallel geschaltet sind. Ein derartig ausgeführter Stromrichter 4 ist auch als Active Front End (AFE) bekannt und wird genau dann verwendet, wenn Energie vom Kondensator 2 in das speisende Netz 14 zurückfließen soll. Ebenso wird diese Ausführungsform des Stromrichters 4 verwendet, wenn der Spannungszwischenkreis- Umrichter geringe Netzrückwirkungen aufweisen muss. Auch bei einem derartig ausgebildeten Stromrichter 4 wird eine Schaltungsanordnung zum Vorladen des Kondensators 2 benötigt. Da die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zum Vorladen unabhängig von der Ausgestaltung des Stromrichters ist, sind hier auch abschaltbare Halbleiterschalter 20 mit zugehörigen Freilaufdioden 26 in der negativen Brückenhälfte des Stromrichters 4 in jeder Stromrichter-Phase R, S und T angeordnet. Somit entspricht diese Variante der zweiten Ausführungsform der ersten Variante der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 2. Jeder abschaltbare Halbleiterschalter 20 und seine korrespondierende Freilaufdiode 26 bilden hier eine Baueinheit. D. h., die Freilaufdiode 26 ist eine modulinterne Inversdiode. Da nun durch die Verwendung von Freilaufdioden 26 während des Ladebetriebes ein Freilaufpfad existiert, werden keine Kondensatoren C an den Eingängen 6, 8 und 10 des mehrpulsigen Stromrichters 4 mehr benötigt. Außerdem kann auch auf die Überspannungsschutzvorrichtungen 24 verzichtet erden, da wegen eines vorhandenen Freilaufpfades keine unzulässig hohen Kollektorspannungen an den abschaltbaren Halbleiterschaltern 20 entstehen können.
  • In der Fig. 6 ist eine weitere Variante der Ausführungsform nach Fig. 5 näher dargestellt. Gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 5 wurden aus Übersichtlichkeitsgründen auf die Darstellung der Phasenanschnittsteuerung 22 verzichtet. Mittels dieser Darstellung soll nur verdeutlicht werden, dass die abschaltbaren Halbleiterschalter 20 und die zugehörigen Freilaufdiode 26 auch anders verschaltet werden können, ohne dass sich an der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung was ändert. Bei dieser Variante sind der abschaltbare Halbleiterschalter 20 elektrisch in Reihe mit der Freilaufdiode D2 bzw. D4 bzw. D6 des abschaltbaren Halbleiterschalters T2 bzw. T4 bzw. T6 des Stromrichters 4 und die Freilaufdiode 26 des abschaltbaren Halbleiterschalters 20 mit dem abschaltbaren Halbleiterschalter D2 bzw. D4 bzw. D6 des Stromrichters 4 verknüpft. Diese Verschaltung hat keinen Einfluss auf die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.
  • Durch die Verwendung von abschaltbaren Halbleiterschaltern 20, die mittels einer Phasenanschnittsteuerung 22 angesteuert werden, kann ein Kondensator 2, der elektrisch parallel zu den gleichspannungsseitigen Anschlüssen eines netzseitigen Stromrichters 4 geschaltet ist, ohne einen Vorladewiderstand und ohne ein kontaktbehaftetes Bauelement geladen werden. Dadurch verringert sich erheblich der Platzbedarf der Vorladeschaltung und deren Kosten. Außerdem steigt deren Zuverlässigkeit, da kein verschleißbehaftetes Bauelement mehr benutzt wird.

Claims (12)

1. Schaltungsanordnung zum Vorläden eines gleichspannungsseitig an einem mehrpulsigen Stromrichter (4) angeschlossenen Kondensators (2), wobei wechselspannungsseitige Eingänge (6, 8, 10) des mehrpulsigen Stromrichters (4) mit einem speisenden Netz (14) verknüpft sind, dadurch gekennzeichnet, dass pro Stromrichter-Phase (R, S, T) ein abschaltbarer Halbleiterschalter (20) vorgesehen ist, der elektrisch in Reihe mit den phasenbezogenen Stromrichterventilen (SR1, SR2; SR3, SR4; SR5, SR6) geschaltet ist und der steuerungsseitig mit einer Phasenanschnittsteuerung (22) verknüpft ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die abschaltbaren Halbleiterschalter (20) in der negativen Brückenhälfte des mehrpulsigen Stromrichters (4) angeordnet sind.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die abschaltbaren Halbleiterschalter (20) in der positiven Brückenhälfte des mehrpulsigen Stromrichters (4) angeordnet sind.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass abschaltbare Halbleiterschalter (20) in der negativen und positiven Brückenhälfte des mehrpulsigen Stromrichters (4) angeordnet sind.
5. Schaltungsanordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass den abschaltbaren Halbleiterschaltern (20) jeweils eine Freilaufdiode (24) elektrisch parallel geschaltet sind.
6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder abschaltbare Halbleiterschalter (20) elektrisch parallel zur Kollektor-Emitter-Strecke eine Überspannungsschutzvorrichtung (24) aufweist.
7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wechselspannungsseitigen Eingänge (6, 8, 10) des mehrpulsigen Stromrichters (4) jeweils mittels einem Kondensator (C) elektrisch leitend verbunden sind.
8. Schaltungsanordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die abschaltbaren Halbleiterschalter (20) aus Siliziumkarbid sind.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Freilaufdioden (26) aus Siliziumkarbid sind.
10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die abschaltbaren Halbleiterschalter (20) Insulated-Gate-Bipolar- Transistoren sind.
11. Verfahren zum Betrieb der Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die abschaltbaren Halbleiterschalter (20) synchron zur Netzspannung solange für eine vorbestimmte Zeit einer Netzperiode eingeschaltet werden, bis der Kondensator (2) auf einen vorbestimmten Wert aufgeladen ist, und dass dann diese abschaltbaren Halbleiterschalter (20) dauerhaft eingeschaltet sind.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Zeit einer Netzperiode in Abhängigkeit des Ladezustandes des Kondensators (2) verändert wird.
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