DE102006036092A1 - Sinusoidal filter for voltage intermediate circuit converter, has output terminal provided with diodes, which are connected with respect to positive and negative intermediate circuit potentials of voltage intermediate circuit converter - Google Patents

Sinusoidal filter for voltage intermediate circuit converter, has output terminal provided with diodes, which are connected with respect to positive and negative intermediate circuit potentials of voltage intermediate circuit converter Download PDF

Info

Publication number
DE102006036092A1
DE102006036092A1 DE200610036092 DE102006036092A DE102006036092A1 DE 102006036092 A1 DE102006036092 A1 DE 102006036092A1 DE 200610036092 DE200610036092 DE 200610036092 DE 102006036092 A DE102006036092 A DE 102006036092A DE 102006036092 A1 DE102006036092 A1 DE 102006036092A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
sine
voltage
wave filter
converter
intermediate circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE200610036092
Other languages
German (de)
Inventor
Franz Dr. Bauer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE200610036092 priority Critical patent/DE102006036092A1/en
Publication of DE102006036092A1 publication Critical patent/DE102006036092A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/34—Snubber circuits

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)

Abstract

The filter has a self commutated pulse power converter (2) with a reactor (14), a condenser (16) and a resistor, which are interconnected as a lossy inductor capacitor (LC) low pass filter. Each output terminal (20,22,24) of the filter is provided with diodes (D1,D2,D3,D4,D5,D6), which are connected with respect to positive and negative intermediate circuit potentials of a voltage intermediate circuit converter in a reverse direction. Cathode and anode connections of the diodes are linked respectively with a voltage limiting device.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Sinusfilter gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a sine-wave filter according to the preamble of the claim 1.

Ein derartiges Sinusfilter ist aus der EP 0 682 402 A1 , insbesondere der 1 dieser europäischen Offenlegungsschrift, bekannt. Dieses Sinusfilter ist ein verlustbehafteter LC-Tiefpass.Such a sine filter is from the EP 0 682 402 A1 , in particular the 1 this European patent application known. This sine-wave filter is a lossy LC low-pass filter.

Derartige Sinusfilter werden beispielsweise in Anwendungen mit Pulsumrichtern, d.h. Spannungszwischenkreis-Umrichter mit wenigstens einem selbstgeführten Pulsstromrichter, verwendet. Weist der Spannungszwischenkreis-Umrichter einen netzseitigen selbstgeführten Pulsstromrichter auf, so kann einerseits Energie in das speisende Netz zurückgespeist und andererseits ein reiner Wirkstrom aus dem speisenden Netz entnommen werden. Ein derartiger Spannungszwischenkreis-Umrichter weist zur Speisung einer Drehfeldmaschine lastseitig ebenfalls einen selbstgeführten Stromrichter auf. Mittels eines netzseitig eingesetzten Sinusfilters wird die elektromagnetische Verträglichkeits-Beeinflussung (EMV-Beeinflussung) gering gehalten, wogegen mittels eines lastseitigen eingesetzten Sinusfilters die Wicklungsbeanspruchung der Drehfeldmaschine gering gehalten wird.such Sinusoidal filters are used, for example, in applications with pulse converters, i.e. Voltage-source converter with at least one self-commutated pulse-controlled converter, used. Does the voltage source inverter have a network side self-commutated Pulsstromrichter on, so on the one hand energy in the dining Network fed back and on the other hand taken a pure active power from the feeding network become. Such a voltage source inverter points to Feeding an induction machine on the load side also a self-commutated power converter on. By means of a sine filter used on the mains side, the electromagnetic becomes Compatibility (EMC influence) kept low, whereas by means of a load-side used Sinus filter the winding load of the induction machine low is held.

In vielen der genannten Anwendungen kommt eine Regelung für den selbstgeführten Pulsstromrichter, wie z.B. eine Netzregelung bei rückspeisefähiger Netzeinspeisung oder eine feldorientierte Regelung bei Speisung einer Drehfeldmaschine, zum Einsatz. Kernbestandteil solcher Regelungen ist eine Stromregelung, die als Aufgabe hat, den tatsächlich fließenden Strom mit Hilfe einer Spannung als Stellgröße auf einen vorgegebenen Strom zu regeln. Dies kann beispielsweise mittels zweier orthogonaler Stromkomponenten in einem feststehenden oder rotierenden Koordinatensystem erfolgen.In many of the applications mentioned come with a regulation for the self-commutated pulse-controlled converter, such as. a grid control with regenerative mains supply or a field-oriented control when powering a rotary field machine, for Commitment. The core component of such regulations is a current regulation, that has as its task, the actual flowing Current using a voltage as a manipulated variable to a given current to regulate. This can be done, for example, by means of two orthogonal Current components in a fixed or rotating coordinate system respectively.

Die für gewöhnlich verwendeten Sinusfilter haben oft nur eine geringe Dämpfung, da dämpfende Maßnahmen in der Regel mit der Erhöhung der Verluste einhergehen. Die geringe natürliche Dämpfung des Lastkreises (Sinusfilter mit Drehfeldmaschine bzw. Sinusfilter mit speisendem Netz) birgt die Gefahr in sich, dass das Sinusfilter aufschwingen kann. Dies kann durch verschiedene Mechanismen erfolgen:

  • – Das Sinusfilter bzw. der gesamte Leistungskreis kann im Zusammenspiel mit der oben genannten Regelung bis hin zur Instabilität entdämpft werden. Die Folge ist ein Ausschwingen des Filters mit Frequenzen nahe der Resonanzfrequenz des Lastkreises, was zu großen Spannungen an Kondensatoren des Filters und der Last führt.
  • – Infolge der geringen Dämpfung können durch Anregungen nahe der Resonanzfrequenz am Filter bzw. der Last gefährlich hohe Spannungen entstehen. Die Anregungen können etwa durch Harmonische, die z.B. durch entsprechendes Pulsen des Umrichters oder seine nichtlinearen Spannungsabfälle, durch Anregung aus der EMK des Motors oder auch durch entsprechende Harmonische im Netz verursacht werden.
The commonly used sine-wave filters often have low attenuation, as attenuating measures usually accompany the increase in losses. The low natural attenuation of the load circuit (sinusoidal filter with induction machine or sinusoidal filter with feeding network) carries the risk that the sine-wave filter can swing open. This can be done by different mechanisms:
  • - The sine-wave filter or the entire power circuit can be attenuated in conjunction with the above-mentioned regulation up to instability. The result is a decay of the filter at frequencies close to the resonant frequency of the load circuit, resulting in large voltages on capacitors of the filter and the load.
  • - Due to the low attenuation can cause excitations near the resonance frequency at the filter or the load dangerous high voltages. The suggestions can be caused, for example, by harmonics, for example by corresponding pulses of the converter or its non-linear voltage drops, by excitation from the emf of the motor or by corresponding harmonics in the network.

In allen Fällen können je nach Auslegung für Kondensatoren oder Drehfeldmaschine bzw. Netzdrossel gefährlich hohe Spannungen entstehen, lange bevor Ströme fließen, die etwa zur Abschaltung des Pulsstromrichters infolge des Erreichens eines Grenzwertes führen. Erschwerend kommt hinzu, dass die mit nahe der Resonanz fließenden Ströme von einer Messeinrichtung des Pulsumrichters wegen ihrer hohen Frequenz nur teilweise oder gar nicht erfasst werden können. Kommt es zum Aufschwingen der Anordnung, bestehend aus speisendem Netz, netzseitiges Sinusfilter, Pulsumrichter, lastseitiges Sinusfilter, Drehfeldmaschine, so könnten in der Regel das Sinusfilter und/oder die Drehfeldmaschine bzw. die Netzdrossel zerstört werden.In all cases can depending on the design for capacitors or three-phase machine or mains choke dangerous high voltages arise long before streams flow, about the shutdown of the pulse converter as a result of reaching lead to a limit value. To make matters worse, that with flowing near the resonance currents of a Measuring device of the pulse converter because of their high frequency only partially or not at all. Does it come to a swing? the arrangement consisting of feeding network, mains side sine filter, Pulse inverter, load side sine filter, induction machine, so could in usually the sine filter and / or the induction machine or the Mains choke destroyed become.

Um dies zu verhindern, erfolgt die Dimensionierung der Regelung und der Dämpfung des Sinusfilters derart, dass eine Entdämpfung bzw. eine zu große Anregung vermieden wird. Dies kann durch eine entsprechende Parametrierung der Regelung und/oder entsprechende Dimensionierung der Widerstände (Dämpfungswiderstände) des Sinusfilters geschehen. Dabei müssen für ein robustes Verhalten entsprechende Reserven vorgesehen werden.Around To prevent this, the dimensioning of the scheme and the damping of the sine-wave filter in such a way that a decoupling or a too large excitation is avoided. This can be done by an appropriate parameterization the regulation and / or appropriate dimensioning of the resistors (damping resistances) of the Sinus filters happen. It must for a robust behavior appropriate reserves are provided.

In der eingangs genannten EP-Offenlegungsschrift werden eventuell vorhandene Überspannungen auf den Leitungen zwischen Sinusfilter und Drehfeldmaschine mittels zusätzlicher Begrenzungsdioden, so genannten Clamping-Dioden, begrenzt. Jede Ausgangsklemme des Sinusfilters ist derart mit zwei Begrenzungsdioden verschaltet, dass diese bezüglich eines positiven und negativen Zwischenkreispotentials in Sperrrichtung verschaltet sind. Die Kathoden- bzw. die Anoden-Anschlüsse dieser Dioden sind jeweils mit einem positiven bzw. negativen Zwischenkreispotential elektrisch leitend verbunden. In diesen Dioden können bei Verwendung von Drosseln mit einer relativ kleinen Induktivität sehr hohe Schaltströme und damit auch hohe Verlustleistungen erzeugt werden.In The above-mentioned EP-Offenlegungsschrift be possibly existing surges on the lines between sine filter and induction machine by means of additional Limiting diodes, so-called clamping diodes, limited. each Output terminal of the sine-wave filter is so with two limiting diodes interconnects that with respect a positive and negative DC link potential in the reverse direction are interconnected. The cathode and the anode connections of this Diodes are each with a positive or negative DC link potential electrically connected. In these diodes, when using chokes with a relatively small inductance very high switching currents and thus also high power losses are generated.

Aus der DE 195 04 123 A1 ist ein gedämpftes und damit verlustbehaftetes Filter bekannt, bei dem zur Dämpfung von Überspannungen zusätzlich Varistoren als spannungsbegrenzende Elemente verwendet werden. Diese Varistoren sind jeweils elektrisch parallel zu den in Dreieck geschalteten und zu den in Stern geschalteten Kondensatoren geschaltet. Dieses Filter wird bei einem Pulsstromrichter als elektrischem Verbraucher verwendet. Diese Varistoren begrenzen zum einen in Dreieckschaltung hohe symmetrische Überspannungen und zum anderen in Sternschaltung hohe asymmetrische Überspannungen. Somit bildet die gleichzeitige Verwendung von Varistoren und RC-Gliedern sowohl in Dreieck- als auch in Sternschaltung einen wirksamen Schutz vor extrem hohen sowie niedrigen Überspannungen, solche mit großen und kleinen dU/dt, und vor asymmetrischen sowie symmetrischen Störungen.From the DE 195 04 123 A1 is a dampened and lossy filter is known, in addition to the attenuation of overvoltages varistors are used as voltage-limiting elements. These varistors are each electrically connected in parallel with the delta-connected and star-connected capacitors. This filter is used in a pulse converter as an electrical consumer. These Varistors limit on the one hand in a delta connection high symmetrical overvoltages and on the other hand in star connection high asymmetric overvoltages. Thus, the simultaneous use of varistors and RC elements in both delta and star circuits provides effective protection against extremely high and low overvoltages, those with large and small dU / dt, and asymmetric and symmetrical noise.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, den Schutz eines Sinusfilters vor Überspannungen zu vereinfachen.Of the The invention is based on the object of protecting a sine-wave filter against surges to simplify.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Sinusfilter mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 2 erfindungsgemäß gelöst.These Task is in a generic sine filter with the characterizing Characteristics of claim 1 or claim 2 solved according to the invention.

Dadurch, dass jede Ausgangsklemme des Sinusfilters mit einer bezüglich des positiven und negativen Zwischenkreispotentials eines Spannungszwischenkreis-Umrichters in Sperrrichtung geschalteten Dioden versehen ist, deren Kathoden- und Anodenanschlüsse jeweils mit einem spannungsbegrenzenden Mittel verknüpft sind, wird die Energie einer auftretenden Überspannung zurück in den Spannungszwischenkreis des Spannungszwischenkreis-Umrichters gespeist. Durch diese Klemmschaltung wird eine Überspannung, die auf eine der vorhandenen Ausgangsleitungen auftritt, annähernd auf das positive bzw. negative Zwischenkreispotential geklemmt. Wird die Ansprechspannung der beiden spannungsbegrenzenden Mittel erreicht, ist eine entsprechende Ausgangsklemme des Sinusfilters mit dem positiven bzw. negativen Zwischenkreispotentials verbunden, wodurch die an dieser Ausgangsklemme auftretende Überspannung begrenzt wird. Gegenüber dem bekannten Filter ( DE 195 04 123 A1 ) wird die Anzahl der spannungsbegrenzenden Mittel sehr verringert.Characterized in that each output terminal of the sine-wave filter is provided with a respect to the positive and negative DC potential of a DC link converter reverse-connected diodes whose cathode and anode terminals are each associated with a voltage limiting means, the energy of an overvoltage occurring in the voltage intermediate circuit of Voltage source inverter fed. By means of this clamping circuit, an overvoltage which occurs on one of the existing output lines is clamped approximately at the positive or negative DC link potential. If the response voltage of the two voltage-limiting means is reached, a corresponding output terminal of the sine-wave filter is connected to the positive or negative DC link potential, whereby the overvoltage occurring at this output terminal is limited. Compared to the known filter ( DE 195 04 123 A1 ) the number of voltage limiting means is greatly reduced.

Dadurch, dass wenigstens ein Kondensator des Sinusfilters mit einer Zustandserfassungseinrichtung mit ausgangsseitigem Grenzwertmelder versehen ist, erhält man bei Auftreten einer Überspannung am Ausgang des Grenzwertmelders ein Signal, vorzugsweise ein digitales Signal, das als Ausschaltsignal für den selbstgeführten Pulsstromrichter eines Spannungszwischenkreis-Umrichters verwendet wird. Dadurch greift das Sinusfilter aktiv in die Regelung des Pulsstromrichters ein, um sich dadurch vor der auftretenden Überspannung zu schützen. Sobald der Pulsstromrichter ausgeschaltet ist, beispielsweise mittels einer aktivierten Impulssperre, ist ein Teil der Ursache für das Auftreten von Überspannungen nicht mehr vorhanden, wodurch eine auftretende Überspannung begrenzt ist.Thereby, in that at least one capacitor of the sine-wave filter is provided with a state detection device provided with output-side limit indicator, you get at Occurrence of overvoltage at Output of the limit indicator a signal, preferably a digital Signal that serves as a switch-off signal for the self-commutated pulse-controlled converter a voltage source inverter is used. Thereby The sine-wave filter actively intervenes in the regulation of the pulse-controlled converter in order to protect itself from the overvoltage that occurs. As soon as the Pulsstromrichter is turned off, for example by means of a activated pulse lock is part of the cause of the occurrence of overvoltages not more present, whereby an occurring overvoltage is limited.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Sinusfilters gemäß Anspruch 1 ist als spannungsbegrenzendes Mittel ein Varistor vorgesehen. Dadurch erhält man ein besonders preisgünstiges und aufwandsarmes Sinusfilter. Außerdem können bereits im Handel erhältliche Sinusfilter (verlustbehafteter LC-Tiefpass) mit einfachen Mitteln in ein erfindungsgemäßes Sinusfilter erweitert werden, ohne dass in das handelsübliche Sinusfilter eingegriffen werden muss.at an advantageous embodiment of the sine-wave filter according to claim 1 is provided as a voltage limiting means a varistor. This preserves a very reasonably priced one and low-effort sinusoidal filter. In addition, already commercially available Sine-wave filter (lossy low-pass LC) with simple means in a sine-wave filter according to the invention be extended without interfering with the commercial sine-wave filter must become.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Sinusfilters gemäß Anspruch 1 ist als spannungsbegrenzendes Mittel eine ein Zwischenkreispotential betragsmäßig erhöhende Gleichspannungsquelle vorgesehen. Dadurch kann die Ansprechspannung beliebig eingestellt werden und die sonst in den Varistoren entstehende Verlustleistung wird in den Zwischenkreis zurückgespeist. Dadurch kann das erfindungsgemäße Sinusfilter an jeden Spannungszwischenkreis-Umrichter ohne großen Aufwand angepasst werden. Außerdem kann dieses Sinusfilter auch auf jede von zeitlich aufeinander auftretenden Überspannungen eingreifen gegenüber der Ausführungsform mit den Varistoren.at a further advantageous embodiment of the sine-wave filter according to claim 1 is a voltage-limiting means a one DC link potential increasing the amount of DC voltage source intended. As a result, the response voltage can be set arbitrarily and the otherwise resulting in the varistors power loss is fed back into the DC link. As a result, the sine-wave filter according to the invention to any voltage source inverter without much effort be adjusted. Furthermore This sinusoidal filter can also be applied to any surges that occur over time intervene against the embodiment with the varistors.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Sinusfilters gemäß Anspruch 1 ist räumlich in unmittelbarer Nähe zu einem Varistor eine Temperaturmesseinrichtung mit nachgeschaltetem Grenzwertmelder vorgesehen. Mittels dieser Temperatureinrichtung wird die Temperatur des Varistors ermittelt. Sobald der Varistor anspricht, erzeugt dieser eine Verlustleistung, die von der am Varistor anstehenden Spannung und vom durch diesen Varistor fließenden Strom abhängt. Durch diese Verlustleistung steigt die Temperatur des Varistors an. Damit dieser Varistor wieder betriebsbereit ist, muss dessen Temperatur einen vorbestimmten Wert unterschreiten. Wird dieser nicht erreicht, ist die Schutzwirkung des Varistors nicht gegeben. Dieser Zustand wird mit der Temperatureinrichtung mit nachge schaltetem Grenzwertmelder erfasst, und dem Pulsumrichter mitgeteilt. Dieses Fehlersignal bewirkt die Aktivierung der Impulssperre, wodurch der Pulsumrichter abgeschaltet wird. Somit wird eine Überlastung des spannungsbegrenzenden Bauelementes verhindert, wodurch Folgeschäden wegen überlasteten Varistors vermieden werden.at an advantageous embodiment of the sine-wave filter according to claim 1 is spatial close to a varistor a temperature measuring device with downstream Limit detector provided. By means of this temperature device the temperature of the varistor is determined. As soon as the varistor This generates a power dissipation that of the varistor pending voltage and current flowing through this varistor depends. Due to this power loss, the temperature of the varistor increases at. In order for this varistor to be ready for operation again, it must Temperature falls below a predetermined value. Will this not reached, the protective effect of the varistor is not given. This condition is with the temperature device with nachge switched Limit detector detected, and informed the pulse inverter. This error signal causes activation of the pulse lock, causing the pulse inverter is switched off. Thus, an overload of the voltage-limiting Prevents component, thereby avoiding consequential damage due to overloaded varistor become.

Bei der vorteilhaften Ausführungsform der zweiten erfindungsgemäßen Lösung wird als Zustandsgröße eine an einem Kondensator des Sinusfilters anstehende Spannung verwendet. Mittels einer Augenblickerfassung kann ein Spitzenwert der Kondensatorspannung einfach ermittelt werden. Dieser ermittelte Spitzenwert der Kondensatorspannung wird mittels eines Grenzwertmelders mit einem vorbestimmten Grenzwert verglichen. Übersteigt der Spitzenwert der Kondensatorspannung diesen vorbestimmten Grenzwert, so steht am Ausgang dieses Grenzwertmelders ein Signal, insbesondere ein digitales Signal, an, das der Steuereinrichtung des Pulsstromrichters eines Spannungszwischenkreis-Umrichters zugeführt wird. Mittels dieses Überspannungssignals wird der Pulsstromrichter ausgeschaltet, in dem eine Impulssperre aktiviert wird. Mit dem Ausschalten des Pulsstromrichters des Spannungszwischenkreis-Umrichters ist der weitere Anstieg der Überspannung gestoppt.In the advantageous embodiment of the second solution according to the invention, the state variable used is a voltage applied to a capacitor of the sine-wave filter. By means of an instantaneous detection, a peak value of the capacitor voltage can be easily determined. This determined peak value of the capacitor voltage is compared by means of a limit detector with a predetermined limit. If the peak value of the capacitor voltage exceeds this predetermined limit value, then a signal, in particular a digi, is available at the output of this limit value detector tale signal, which is supplied to the controller of the pulse converter of a voltage source inverter. By means of this overvoltage signal, the pulse converter is turned off, in which a pulse lock is activated. When the pulse-controlled converter of the voltage source inverter is switched off, the further increase of the overvoltage is stopped.

Da das Ausschwingen aller Kondensatoren des Sinusfilters über mehrere Perioden der Ausgangsspannung dieses Sinusfilters erfolgt, genügt es, wenn nur eine Kondensatorspannung erfasst und ausgewertet wird. Für die Übertragung eines Überspannungssignals vom Sinusfilter zum Pulsstromrichter reicht eine "langsame" Übertragung aus, d.h., dieses Übertragungssignal, das ein Fehlersignal bzw. ein Alarmsignal ist, muss in einem Zeitbereich von wenigen Filterschwingungen übertragen sein. Die Erfassung des Spitzenwertes der zu erfassenden Kondensatorspannung sollte hingegen "schnell" erfolgen, d.h., dass diese Erfassung im Bereich von Bruchteilen einer Filterschwingung erfolgen muss.There the decay of all capacitors of the sine-wave filter over several Periods of the output voltage of this sine-wave filter, it is sufficient if only one capacitor voltage is detected and evaluated. For the transmission an overvoltage signal from the sine filter to the pulse converter, a "slow" transmission is sufficient, i.e., this transmission signal, which is an error signal or an alarm signal must in a time range of transmitted few filter vibrations be. The detection of the peak value of the capacitor voltage to be detected should be "fast", that is, that this detection is in the range of fractions of a filter oscillation must be done.

Gegenüber der Zustandsgröße Kondensatorspannung kann auch die Zustandsgröße Kondensatorstrom als Maß für die Ermittlung einer Überspannung herangezogen werden. Gegenüber der Erfassung der Zustandsgröße Kondensatorspannung muss bei der Erfassung der Zustandsgröße Kondensatorstrom zunächst der resonantfrequente Stromanteil herausgefiltert werden, da in der Zustandsgröße Kondensatorstrom auch betriebsfrequente Stromanteile fließen. Der ermittelte resonantfrequente Stromanteil wird mittels eines Grenzwertmelders wieder mit einem vorbestimmten Grenzwert verglichen, wobei bei Überschreitung eines vorbestimmten Grenzwertes ein Signal, insbesondere ein digitales Signal, zur Verfügung steht, mit dem eine Impulssperre beim Pulsumrichter aktiviert wird.Opposite the State variable capacitor voltage can also be the state variable capacitor current as a measure of the investigation an overvoltage be used. Across from the acquisition of the state variable capacitor voltage must in the acquisition of the state variable capacitor current first the resonant frequency current component are filtered out, since in the state variable capacitor current also operating frequency current components flow. The determined resonant frequency Current share is returned by means of a limit indicator with a predetermined limit value, wherein when exceeding a predetermined Limit signal, in particular a digital signal, is available, with which a pulse lock is activated at the pulse inverter.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der mehrere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Sinusfilters schematisch veranschaulicht sind.to further explanation The invention is referred to the drawing, in which several embodiments of the sine-wave filter according to the invention are illustrated schematically.

1 zeigt ein Ersatzschaltbild einer ersten Ausführungsform eines Sinusfilters nach der Erfindung, die 1 shows an equivalent circuit diagram of a first embodiment of a sine-wave filter according to the invention, which

2 zeigt das Ersatzschaltbild einer vorteilhaften Ausführungsform des Sinusfilters nach 1, in der 2 shows the equivalent circuit diagram of an advantageous embodiment of the sine-wave filter 1 , in the

3 ist eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sinusfilters dargestellt, in der 3 a second embodiment of the sine filter according to the invention is shown in the

4 ist ein Ersatzschaltbild einer Spannungsquelle der zweiten Ausführungsform nach 2 dargestellt, die 4 is an equivalent circuit diagram of a voltage source of the second embodiment according to 2 represented, the

5 zeigt ein Ersatzschaltbild einer dritten Ausführungsform eines Sinusfilters nach der Erfindung, wobei in der 5 shows an equivalent circuit diagram of a third embodiment of a sine filter according to the invention, wherein in the

6 eine Ausführungsform einer Zustandserfassungseinrichtung des Sinusfilters nach 5 veranschaulicht ist, und die 6 an embodiment of a state detection device of the sine filter according to 5 is illustrated, and the

7 zeigt eine vierte Ausführungsform des Sinusfilters nach der Erfindung, wobei die 7 shows a fourth embodiment of the sine filter according to the invention, wherein the

8 eine Ausführungsform einer Zustandserfassungseinrichtung des Sinusfilters nach 7 darstellt. 8th an embodiment of a state detection device of the sine filter according to 7 represents.

In der 1 ist eine erste Ausführungsform eines Sinusfilters nach der Erfindung schematisch dargestellt. In dieser Darstellung sind mit 2 ein selbstgeführter Pulsstromrichter eines Spannungszwischenkreis-Umrichters, mit 4 ein Zwischenkreiskondensator des Spannungszwischenkreis-Umrichters, mit 6 ein bekanntes Sinusfilter und mit 8 eine Drehfeldmaschine bezeichnet. Der selbstgeführte Pulsstromrichter 2 ist gleichspannungsseitig mittels zweier Stromschienen 10 und 12 mit dem Zwischenkreiskondensator 4 elektrisch leitend verbunden. Die Stromschiene 10 weist ein Zwischenkreispotential +DC, wogegen die Stromschiene 12 ein Zwischenkreispotential –DC aufweist. Am Zwischenkreiskondensator 4 steht eine Zwischenkreis-Gleichspannung UDC an. Bei diesem selbstgeführten Pulsstromrichter 2 handelt es sich bei dieser Darstellung um einen lastseitigen Pulsstromrichter eines Spannungszwischenkreis-Umrichters. Ist dieser Spannungszwischenkreis-Umrichter rückspeisefähig, so ist als netzseitiger Stromrichter dieses Spannungszwischenkreis-Umrichters ebenfalls ein selbstgeführter Pulsstromrichter vorgesehen.In the 1 a first embodiment of a sine filter according to the invention is shown schematically. In this illustration are with 2 a self-commutated pulse-controlled converter of a voltage source inverter, with 4 a DC link capacitor of the voltage source inverter, with 6 a well-known sine-wave filter and with 8th an induction machine referred to. The self-commutated pulse-controlled converter 2 is on the DC side by means of two busbars 10 and 12 with the DC link capacitor 4 electrically connected. The busbar 10 indicates a DC link potential + DC, whereas the bus bar 12 has a DC potential -DC. At the DC link capacitor 4 is a DC link DC voltage UDC on. In this self-commutated pulse-controlled converter 2 this representation is a load-side pulse-controlled converter of a voltage source converter. If this voltage intermediate-circuit converter is capable of regenerative feedback, a self-commutated pulse-controlled converter is also provided as a line-side converter of this voltage intermediate-circuit converter.

Das bekannte Sinusfilter 6 in dieser Ausführungsform ist ein verlustbehafteter LC-Tiefpass. Ein derartiges Sinusfilter 6 ist wie eingangs bereits beschrieben aus der EP 0 682 402 A1 , insbesondere deren 1, bekannt. Wie die Bezeichnung "verlustbehafteter LC-Tiefpass" schon erkennen lässt, weist dieses Sinusfilter pro Phase eine Drossel 14, einen Kondensator 16 und einen Widerstand 18 auf, der auch als Dämpfungswiderstand bezeichnet wird. Im einfachsten Fall kann der Widerstand 18 auch den ohmschen Widerstand der Drossel 14 darstellen. Da als Last eine Drehfeldmaschine 8, beispielsweise ein Asynchronmotor oder auch ein fremderregter bzw. permanenterregter Synchronmotor, vorgesehen ist, weist dieses Sinusfilter drei Phasen auf. Diese Drehfeldmaschine 8 ist an den Ausgangsklemmen 20, 22 und 24 des Sinusfilters 6 angeschlossen. Mittels dieses Sinusfilters 6 wird die pulsweitenmodulierte Ausgangsspannung des selbstgeführten Pulsstromrichters 2 annähernd sinusförmig. Außerdem wird die Wicklungsbeanspruchung der Drehfeldmaschine 8 gering gehalten. In dieser Darstellung sind weitere Komponenten des Spannungszwischenkreis-Umrichters nicht explizit dargestellt. Zu diesen Komponenten zählt der netzseitige Stromrichter und eine Regelung des lastseitigen Stromrichters. Wie bereits erwähnt, weist ein solcher Spannungszwischenkreis-Umrichter als netzseitigen Stromrichter ebenfalls einen selbstgeführten Pulsstromrichter auf, wenn dieser Umrichter rückspeisefähig sein soll. Ein derartiger netzseitiger selbstgeführter Pulsstromrichter weist ebenfalls eine Regelung auf. Dieser netzseitige selbstgeführte Pulsstromrichter ist ebenfalls netzseitig mit einem Sinusfilter 6 verknüpft, mit dem die EMV-Beeinflussung gering gehalten wird. Damit die Verluste des Sinusfilters 6 nicht zu hoch sind, weisen die Dämpfungswiderstände 18 dieses Sinusfilters 6 nur einen geringen Wert auf. Mit Erhöhung der Dämpfung dieses Sinusfilters 6 erhöhen sich ebenfalls deren Verluste. Diese geringe Dämpfung des Lastkreises, bestehend aus Pulsstromrichter 2, Sinusfilter 6 und Drehfeldmaschine 8, birgt die Gefahr in sich, dass das Sinusfilter 6 aufschwingen kann, wie einleitend beschrieben.The well-known sine filter 6 in this embodiment, a lossy LC low pass is. Such a sine-wave filter 6 is as already described from the EP 0 682 402 A1 , especially their 1 , known. As the term "lossy LC low-pass filter" already indicates, this sine-wave filter has a choke per phase 14 , a capacitor 16 and a resistance 18 on, which is also referred to as damping resistor. In the simplest case, the resistance 18 also the ohmic resistance of the choke 14 represent. Because as a load an induction machine 8th , For example, an asynchronous motor or a foreign-excited or permanently excited synchronous motor is provided, this sine-wave filter has three phases. This induction machine 8th is at the output terminals 20 . 22 and 24 of the sine-wave filter 6 connected. By means of this sine-wave filter 6 becomes the pulse width modulated output voltage of the self-commutated pulse converter 2 approximately sinusoidal. In addition, the winding stress of the induction machine is 8th kept low. In this illustration, other components of the voltage source inverter are not explicitly shown. These components include the network-side converter and a regulation of the load-side converter. As already mentioned, such a voltage source converter as a network-side converter also has a self-commutated pulse-controlled converter if this inverter is to be capable of regenerative feedback. Such a network-side self-commutated pulse-controlled converter also has a control. This network-side self-commutated pulse-controlled converter is also on the line side with a sine-wave filter 6 linked, with which the EMC influence is kept low. Thus the losses of the sine filter 6 are not too high, have the damping resistors 18 this sine-wave filter 6 only a small value. With increase in the attenuation of this sine-wave filter 6 their losses increase as well. This low attenuation of the load circuit, consisting of pulse converter 2 , Sinusoidal filter 6 and induction machine 8th , there is a risk that the sine-wave filter 6 can swing open, as described in the introduction.

Um dies zu verhindern, ist das Sinusfilter 6 erfindungsgemäß weitergebildet worden. Dazu ist jede Ausgangsklemme 20 bzw. 22 bzw. 24 des Sinusfilters 6 mit einer bezüglich eines positiven und negativen Zwischenkreispotentials +DC und –DC des Spannungszwischenkreis-Umrichters in Sperrrichtung geschalteteten Dioden D1, D2 bzw. D3, D4 bzw. D5, D6 versehen. Die Kathoden- und die Anoden-Anschlüsse dieser Dioden D1, D3, D5 und D2, D4, D6 sind jeweils mit einem spannungsbegrenzenden Mittel verknüpft. In dieser Ausführungsform gemäß 1 sind als spannungsbegrenzende Mittel jeweils ein Varistor 26 und 28 vorgesehen. Der Varistor 26, der mit einem Anschluss mit den Kathoden-Anschlüssen der Dioden D1, D3 und D5 elektrisch leitend verbunden ist, ist mit seinem zweiten Anschluss mit der Stromschiene 10, die das Zwischenkreispotential +DC aufweist, elektrisch leitend verbunden. Der zweite Varistor 28 ist einerseits mit den Anoden-Anschlüssen der Dioden D2, D4 und D6 und andererseits mit der Stromschiene 12 mit dem Zwi schenkreispotential –DC elektrisch leitend verbunden. Die Ansprechspannung dieser Varistoren 26 und 28 ist die Grenzspannung einer auftretenden Überspannung am Sinusfilter 6. Übersteigt diese Überspannung die Ansprechspannung dieser beiden Varistoren 26 und 28, so spricht der Varistor 26 bzw. 28 oder der Varistor 28 bzw. 26 an, wodurch die Überspannung nicht weiter ansteigen kann. Solange diese Überspannung größer der Ansprechspannung der Varistoren 26 und 28 ist, fließt ein Strom durch die Varistoren 26 und 28 in den Zwischenkreiskondensator 4. Dabei erwärmen sich der Varistoren 26 und 28. Da diese Spannungszeitflächen anstehender Überspannungen unterschiedlich sein können, erwärmen sich die Varistoren 26 und 28 von Fall zu Fall unterschiedlich. Erst wenn die Varistoren 26 und 28 wieder auf Betriebstemperatur sind, können diese ihre Schutzfunktionen wieder übernehmen. Die zur Spannungszeitfläche proportionale Energie wird in den Zwischenkreiskondensator 4 zurückgespeist und nicht nur in Wärme umgesetzt. Der Nachteil von Varistoren 26 und 28 ist, dass im unteren Schutzbereich unter 1000V aufgrund von Variationen immanenter Nichtlinearitäten eine ausreichende Begrenzung von Überspannung nicht sehr zuverlässig ist. Außerdem ist man auf die Staffelung der Ansprechspannungen von im Handel erhältlichen Varistoren angewiesen. D.h., dass eine gewünschte Begrenzung einer aufgetretenen Überspannung nicht immer möglich ist.To prevent this, the sine-wave filter is used 6 have been developed according to the invention. This is every output terminal 20 respectively. 22 respectively. 24 of the sine-wave filter 6 is provided with a diode D1, D2 or D3, D4 or D5, D6 connected in reverse direction with respect to a positive and negative DC link potential + DC and -DC of the DC link converter. The cathode and anode terminals of these diodes D1, D3, D5 and D2, D4, D6 are each connected to a voltage limiting means. In this embodiment according to 1 are each a varistor as a voltage-limiting means 26 and 28 intended. The varistor 26 , which is electrically connected to a terminal with the cathode terminals of the diodes D1, D3 and D5, is connected to its second terminal to the bus bar 10 , which has the DC link potential + DC, electrically conductively connected. The second varistor 28 is on the one hand with the anode terminals of the diodes D2, D4 and D6 and on the other hand with the busbar 12 with the inter mediate circuit potential -DC electrically connected. The response voltage of these varistors 26 and 28 is the limiting voltage of an overvoltage occurring at the sine-wave filter 6 , If this overvoltage exceeds the response voltage of these two varistors 26 and 28 , so speaks the varistor 26 respectively. 28 or the varistor 28 respectively. 26 on, whereby the overvoltage can not increase further. As long as this overvoltage is greater than the operating voltage of the varistors 26 and 28 is a current flowing through the varistors 26 and 28 in the DC link capacitor 4 , The varistors heat up 26 and 28 , Since these voltage time areas of pending overvoltages can be different, the varistors heat up 26 and 28 different from case to case. Only when the varistors 26 and 28 back to operating temperature, they can take over their protective functions again. The energy proportional to the voltage time surface is transferred to the DC link capacitor 4 fed back and not just converted into heat. The disadvantage of varistors 26 and 28 is that in the lower protection range below 1000V, due to variations in inherent nonlinearities, a sufficient overvoltage limitation is not very reliable. In addition, one relies on the staggering of the Ansprechspannungen of commercially available varistors. This means that a desired limitation of an overvoltage has not always been possible.

In einer vorteilhaften Ausführungsform dieses Sinusfilters 6 nach 1, dargestellt in der 2, ist räumlich in unmittelbarer Nähe zu einem der beiden Varistoren 26 und 28 eine Temperaturmesseinrichtung 30 mit nachgeschaltetem Grenzwertmelder 32 vorgesehen. In der 2 ist der Varistor 26 mit dieser Temperaturmesseinrichtung 30 versehen. Da die sich aufschwingende Überspannung sinusförmig ist, werden beide Varistoren 26 und 28 mit einer auftretenden Überspannung belastet. D.h., wenn diese auftretende Überspannung die Ansprechspannung des Varistors 26 bzw. 28 übersteigt, spricht entweder der Varistor 26 oder der Varistor 28 zunächst an. Der Varistor 28 bzw. 26 folgt zeitlich kurz danach. Aus die sen Gründen reicht es aus, wenn nur einer dieser beiden Varistoren 26 und 28 mit einer solchen Temperaturmesseinrichtung 30 versehen wird. Als Grenzwertmelder 32 wird im einfachsten Fall ein Komparator verwendet, der vorzugsweise gleichzeitig an seinem Ausgang ein digitales Signal SOV erzeugt. Dieser Komparator ist mittels der Leitung 34 mit einem Steuereingang 36 des Pulsstromrichters 2 elektrisch leitend verbunden. Das digitale Signal SOV aktiviert beim Pulsstromrichter 2 eine Impulssperre, sobald dieses digitale Signal SOV vom Low-Zustand in den High-Zustand wechselt. Dadurch wird der Pulsstromrichter 2 abgeschaltet, so dass keine Überspannung mehr auftreten kann. Das digitale Signal SOV wechselt seinen Zustand genau dann, wenn die Temperatur ϑ des Varistors 26 die vorbestimmte Grenztemperatur ϑGW übersteigt. Dies signalisiert, dass der Varistor 26 wegen Überlastung nicht seine Schutzfunktion ausüben kann. Damit wegen der überlasteten Varistoren 26 und 28 bei einer eventuell auftretenden Überspannung keine Folgeschäden auftreten können, wird der Pulsstromrichter 2 mittels der Impulssperre ausgeschaltet.In an advantageous embodiment of this sine-wave filter 6 to 1 , presented in the 2 , is spatially in close proximity to one of the two varistors 26 and 28 a temperature measuring device 30 with downstream limit detector 32 intended. In the 2 is the varistor 26 with this temperature measuring device 30 Mistake. Since the rising overvoltage is sinusoidal, both varistors become 26 and 28 loaded with an occurring overvoltage. That is, if this occurring overvoltage the operating voltage of the varistor 26 respectively. 28 exceeds, either speaks the varistor 26 or the varistor 28 first. The varistor 28 respectively. 26 follows shortly thereafter. For the sen reasons, it is sufficient if only one of these two varistors 26 and 28 with such a temperature measuring device 30 is provided. As a limit indicator 32 In the simplest case, a comparator is used which preferably simultaneously generates a digital signal S OV at its output. This comparator is via the line 34 with a control input 36 of the pulse converter 2 electrically connected. The digital signal S OV activates at the pulse converter 2 a pulse inhibit as soon as this digital signal S OV changes from the low state to the high state. This will be the pulse inverter 2 switched off, so that no more overvoltage can occur. The digital signal S OV changes its state exactly when the temperature θ of the varistor 26 exceeds the predetermined limit temperature θ GW . This signals that the varistor 26 can not exercise its protective function due to overloading. So because of the overloaded varistors 26 and 28 If any overvoltage occurs, no consequential damage can occur, the pulse-controlled converter becomes 2 switched off by means of the pulse lock.

In der 3 ist eine zweite Ausführungsform des Sinusfilters 6 nach der Erfindung dargestellt. Bei dieser Ausführungsform sind als spannungsbegrenzendes Mittel jeweils einem ein Zwischenkreispotential betragsmäßig erhöhende Gleichspannungsquelle 38 vorgesehen. Eine Ausführungsform dieser Spannungsquelle 38 ist in der 4 näher dargestellt.In the 3 is a second embodiment of the sine-wave filter 6 represented according to the invention. In this embodiment, the voltage-limiting means are in each case a DC voltage source which increases the magnitude of a DC link potential 38 intended. An embodiment of this voltage source 38 is in the 4 shown in more detail.

Gemäß diesem Ersatzschaltbild der 4 weist die Gleichspannungsquelle 38 zwei elektrisch in Reihe geschaltete abschaltbare Halbleiterschalter T1 und T2 und elektrisch in Reihe geschaltete Kondensatoren 40 und 42 auf. Die Reihenschaltung 44 der beiden abschaltbaren Halbleiterschalter T1 und T2 ist elektrisch parallel zur Reihenschaltung 46 der beiden Kondensatoren 40 und 42 geschaltet. Die Mittenanschlüsse 48 und 50 dieser beiden Reihenschaltungen 44 und 46 sind mittels einer Drossel 52 elektrisch leitend verbunden. Der Mittenanschluss 50 der Reihenschaltung 46 ist mittels ei ner Leitung 54 mit der Stromschiene 10 des Spannungszwischenkreises des Spannungszwischenkreis-Umrichters verbunden, die das Zwischenpotential +DC aufweist. Ein Verknüpfungspunkt 56 der beiden Reihenschaltungen 44 und 46 ist mittels einer Leitung 58 mit der Stromschiene 12 des Spannungszwischenkreises des Spannungszwischenkreis-Umrichters verknüpft, die das Zwischenkreispotential –DC aufweist. Ein oberer Verknüpfungspunkt 60 der beiden Reihenschaltungen 44 und 46 ist mittels einer Leitung 62 mit den Kathoden- bzw. Anoden-Anschlüssen der Dioden D1, D3, D5 bzw. D2, D4, D6 elektrisch leitend verbunden. In diesem Ersatzschaltbild sind als abschaltbare Halbleiterschalter T1 und T2 Insulated-Gate-Bipolar-Transistoren (IGBT) vorgesehen, die jeweils eine invers geschaltete Diode D7 und D8 aufweisen, die auch als Freilaufdioden bezeichnet werden. Über das Tastverhältnis der beiden abschaltbaren Halbleiterschalter T1 und T2 kann die am Kondensator 40 anliegende Spannung UOV beliebig eingestellt werden. Diese Spannung UOV ist weitgehend lastunabhängig. Die Spannung UOV ist die Grenzspannung für eine auftretende Überspannung. Mit dieser Gleichspannungsquelle 38 kann das erfindungsgemäße Sinusfilter 6 an jeden beliebigen Pulsstromrichter angepasst werden. Außerdem wird im Vergleich zu den Varistoren 26 und 28 prinzipbedingt keine Leistung in Wärme umgesetzt.According to this equivalent circuit diagram of 4 has the DC voltage source 38 two turn-off semiconductor switches T1 and T2 connected electrically in series and capacitors connected electrically in series 40 and 42 on. The series connection 44 the two turn-off semiconductor switches T1 and T2 is electrically parallel to the series connection 46 of the two capacitors 40 and 42 connected. The middle connections 48 and 50 of these two series connections 44 and 46 are by means of a throttle 52 electrically connected. The center connection 50 the series connection 46 is by means of egg ner line 54 with the busbar 10 connected to the voltage intermediate circuit of the voltage source inverter having the intermediate potential + DC. A linking point 56 the two series circuits 44 and 46 is by means of a line 58 with the busbar 12 of the voltage intermediate circuit of the voltage source inverter, which has the DC link potential -DC. An upper node 60 the two series circuits 44 and 46 is by means of a line 62 electrically connected to the cathode and anode terminals of the diodes D1, D3, D5 and D2, D4, D6. Insulated gate bipolar transistors (IGBT) are provided in this equivalent circuit as turn-off semiconductor switches T1 and T2, each having an inverted diode D7 and D8, which are also referred to as freewheeling diodes. About the duty cycle of the two turn-off semiconductor switches T1 and T2 can be on the capacitor 40 applied voltage U OV can be set arbitrarily. This voltage U OV is largely load-independent. The voltage U OV is the threshold voltage for an overvoltage that occurs. With this DC voltage source 38 can the sine filter according to the invention 6 be adapted to any pulse converter. In addition, compared to the varistors 26 and 28 principle, no power converted into heat.

In der 5 ist ein Ersatzschaltbild einer dritten Ausführungsform des Sinusfilters 6 nach der Erfindung dargestellt. Diese unterscheidet sich von der ersten bzw. zweiten Ausführungsform dadurch, dass diese einen aktiven Schutz darstellt. Dazu ist eine Zustandserfassungseinrichtung 64 vorgesehen, die eingangsseitig mit einer Ausgangsklemme 20 bzw. 22 bzw. 24 und einem Sternpunkt 66 der in Stern geschalteten Kondensatoren 16 verbunden ist. Ausgangsseitig ist diese Zustandserfassungseinrichtung 64 mit dem Steuereingang 36 des Pulsstromrichters 2 elektrisch leitend verbunden. Da das Aufschwingen einer Spannung an allen Kondensatoren 16 des Sinusfilters in mehreren Perioden erfolgt, genügt es, wenn die Spannung an einem dieser Kondensatoren 16 ausgewertet wird.In the 5 is an equivalent circuit diagram of a third embodiment of the sine-wave filter 6 represented according to the invention. This differs from the first or second embodiment in that it represents an active protection. For this purpose, a condition detection device 64 provided, the input side with an output terminal 20 respectively. 22 respectively. 24 and a star point 66 the star connected capacitors 16 connected is. On the output side, this state detection device 64 with the control input 36 of the pulse converter 2 electrically connected. Because the swinging up of a voltage across all capacitors 16 of the sine-wave filter occurs in several periods, it suffices if the voltage on one of these capacitors 16 is evaluated.

Weil die Spannung über mehrere Perioden sich aufschwingt, steht genügend Zeit für die Übertragung des Fehler- bzw. Alarmsignals SOV zum Pulsumrichter zur Verfügung.Since the voltage rises over several periods, there is sufficient time for the transmission of the error or alarm signal S OV to the pulse converter available.

In der dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sinusfilters 6 ist als Zustandserfassungseinrichtung 64 eine Einrichtung zur Erfassung des Spitzenwertes der Spannung am Kondensator 16 vorgesehen. Ein Ersatzschaltbild einer derartigen Einrichtung zur Erfassung des Spitzenwertes ist in der 6 näher dargestellt. Eingangsseitig weist diese Einrichtung eine Entkopplungsdiode 68 und einen Speicherkondensator 70 auf. Elektrisch parallel zum Speicherkondensator 70 ist eine Reihenschaltung aus einem Strombegrenzungswiderstand 72 und einer Fotodiode eines Optokopplers 76 geschaltet. Der Fototransistor 78 dieses Optokopplers 76 ist elektrisch mit einem nachgeschalteten Grenzwertmelder 32 verbunden. Als Grenzwertmelder 32 wird hier ebenfalls wie bei der Ausführungsform gemäß 2 ein Komparator verwendet. Dieser Komparator vergleicht den ermittelten Spitzenwert der Spannung am Kondensator 16 mit einem vorbestimmten Grenzwert UGW für eine auftretende Überspannung. Sobald diese auftretende Überspannung diesen Grenzwert UGW übersteigt, wechselt das Fehler- bzw. Alarmsignal SOV vom Low-Zustand in den High-Zustand. Dadurch wird im Pulsstromrichter 2 die Impulssperre aktiviert, wodurch sich dieser Pulsstromrichter 2 abschaltet. Dadurch kann die Überspannung nicht mehr ansteigen. Diese Einrichtung zur Erfassung eines Spitzenwertes der Spannung am Kondensator 16 ist so dimensioniert, dass der Spitzenwert in einem Zeitbereich, der ein Bruchteil einer Filterschwingung ist, erfasst wird.In the third embodiment of the sine-wave filter according to the invention 6 is as a condition detection device 64 means for detecting the peak value of the voltage across the capacitor 16 intended. An equivalent circuit diagram of such a device for detecting the peak value is shown in FIG 6 shown in more detail. On the input side, this device has a decoupling diode 68 and a storage capacitor 70 on. Electric parallel to the storage capacitor 70 is a series connection of a current limiting resistor 72 and a photodiode of an optocoupler 76 connected. The phototransistor 78 this optocoupler 76 is electrical with a downstream limit detector 32 connected. As a limit indicator 32 is here also as in the embodiment according to 2 used a comparator. This comparator compares the determined peak value of the voltage across the capacitor 16 with a predetermined threshold U GW for an overvoltage that occurs. As soon as this occurring overvoltage exceeds this limit value U GW , the error or alarm signal S OV changes from the low state to the high state. This will be in the pulse converter 2 the pulse lock is activated, causing this pulse converter 2 off. As a result, the overvoltage can no longer increase. This device for detecting a peak value of the voltage across the capacitor 16 is dimensioned such that the peak value is detected in a time range that is a fraction of a filter oscillation.

In der vierten Ausführungsform des Sinusfilters 6 nach der Erfindung gemäß 7 ist als Zustandserfassungseinrichtung 64 eine Einrichtung zur Ermittlung eines Stromanteils mit Resonanzfrequenz fres vorgesehen. Eingangsseitig ist diese Einrichtung mit einer Stromerfassungseinrichtung 80 und ausgangsseitig mit dem Steuereingang 36 des Pulsstromrichters 2 verknüpft. Die Stromerfassungseinrichtung 80 ist in einer Zu leitung zu einem der Kondensatoren 16 des Sinusfilters 6 angeordnet. Da der gemessene Kondensatorstrom neben einem Stromanteil mit Resonanzfrequenz fres auch Stromanteile mit Betriebsfrequenzen aufweist, ist eine Einrichtung zur Ermittlung eines Stromanteils mit Resonanzfrequenz fres erforderlich.In the fourth embodiment of the sine-wave filter 6 according to the invention according to 7 is as a condition detection device 64 a device for determining a current share with resonant frequency f res provided. On the input side, this device is provided with a current detection device 80 and on the output side with the control input 36 of the pulse converter 2 connected. The current detection device 80 is in a line to one of the capacitors 16 of the sine-wave filter 6 arranged. Since the measured capacitor current in addition to a current component with resonant frequency f res and current components with operating frequencies, a means for determining a current component with resonant frequency f res is required.

Ein Ersatzschaltbild der Zustandserfassungseinrichtung 64 der Ausführungsform des Sinusfilters 6 nach der 7 ist in der 8 schematisch veranschaulicht. Eingangsseitig weist diese Zustandserfassungseinrichtung 64 eine Einrichtung 82 zur Frequenzanalyse auf. Ausgangsseitig ist diese Einrichtung 82 mit einem potentialtrennenden I-U-Wandler 84 verknüpft. Diesem I-U-Wandler 84 ist wieder ein Grenzwertmelder 32 nachgeschaltet, der die stromproportionale Spannung Ufres mit einem vorbestimmten Spannungsgrenzwert UGW vergleicht. Sobald die stromproportionale Spannung Ufres diesen vorbestimmten Spannungsgrenzwert UGW übersteigt, wechselt das Fehler- bzw. Alarmsignal SOV vom Low-Zustand in den High-Zustand. Damit wird wieder die Impulssperre im Pulsstromrichter 2 aktiviert, die die Abschaltung dieses Pulsstromrichters 2 zur Folge hat.An equivalent circuit diagram of the state detection device 64 the embodiment of the sine filter 6 after 7 is in the 8th illustrated schematically. On the input side, this state detection device 64 An institution 82 for frequency analysis. On the output side is this device 82 with a potential-separating IU converter 84 connected. This IU converter 84 is again a limit detector 32 downstream, who the current- proportional voltage U fres with a predetermined voltage limit U GW compares. As soon as the current- proportional voltage U fres exceeds this predetermined voltage limit U GW , the error or alarm signal S OV changes from the low state to the high state. This is again the pulse lock in the pulse converter 2 activates the shutdown of this pulse converter 2 entails.

Diese erfindungsgemäße Schutzvorrichtung gegen Überspannungen kann bei jedem im Handel erhältlichen Sinusfilter nachträglich angeordnet werden. Nur bei der Ausführungsform nach 7 ist es erforderlich, in einem handelsüblichen Sinusfilter 6 eine Stromerfassungseinrichtung 80 zu integrieren. Durch diese erfindungsgemäße Weiterbildung eines bekannten Sinusfilters 6 erhält man ein erfindungsgemäßes Sinusfilter 6, das passiv bzw. aktiv gegen auftretende Überspannung geschützt wird. Dadurch kann die Dämpfung und damit die Verluste eines Sinusfilters minimiert werden.This overvoltage protection device according to the invention can be retrofitted to any commercially available sinusoidal filter. Only in the embodiment according to 7 It is necessary in a commercial sine-wave filter 6 a current detection device 80 to integrate. By this development of a known sine-wave filter according to the invention 6 one obtains an inventive sinusoidal filter 6 , which is protected passively or actively against occurring overvoltage. As a result, the attenuation and thus the losses of a sine-wave filter can be minimized.

Claims (8)

Sinusfilter (6) für einen wenigstens einen selbstgeführten Pulsstromrichter (2) aufweisenden Spannungszwischenkreis-Umrichter mit einer Drossel (14), einem Kondensator (16) und einem Widerstand (18) pro Phase, die als verlustbehafteter LC-Tiefpass verschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass jede Ausgangsklemme (20, 22, 24) des Sinusfilters (6) mit einer bezüglich eines positiven und negativen Zwischenkreispotentials (+DC, –DC) des Spannungszwischenkreis-Umrichters in Sperrrichtung geschalteten Dioden (D1, D2; D3, D4; D5, D6) versehen ist, deren Kathoden- und Anoden-Anschlüsse jeweils mit einem spannungsbegrenzenden Mittel verknüpft sind.Sine-wave filter ( 6 ) for at least one self-commutated pulse-controlled converter ( 2 ) comprising a voltage source converter with a choke ( 14 ), a capacitor ( 16 ) and a resistor ( 18 ) per phase, which are connected as a lossy LC low-pass filter, characterized in that each output terminal ( 20 . 22 . 24 ) of the sine-wave filter ( 6 ) is provided with a diode (D1, D2; D3, D4; D5, D6) connected to positive and negative DC link potentials (+ DC, DC) of the voltage source inverter, whose cathode and anode terminals are each connected to one voltage-limiting means are linked. Sinusfilter (6) für einen wenigstens einen selbstgeführten Pulsstromrichter (2) aufweisenden Spannungszwischenkreis-Umrichter mit einer Drossel (14), einem Kondensator (16) und einem Widerstand (18) pro Phase, die als verlustbehafteter LC-Tiefpass verschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Kondensator (16) mit einer Zustandserfassungseinrichtung (64) mit ausgangsseitigem Grenzwertmelder (32) versehen ist.Sine-wave filter ( 6 ) for at least one self-commutated pulse-controlled converter ( 2 ) comprising a voltage source converter with a choke ( 14 ), a capacitor ( 16 ) and a resistor ( 18 ) per phase, which are connected as a lossy LC low-pass filter, characterized in that at least one capacitor ( 16 ) with a condition detection device ( 64 ) with output-side limit indicator ( 32 ) is provided. Sinusfilter (6) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als spannungsbegrenzendes Mittel ein Varistor (26, 28) vorgesehen ist.Sine-wave filter ( 6 ) according to claim 1, characterized in that as a voltage-limiting means a varistor ( 26 . 28 ) is provided. Sinusfilter (6) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als spannungsbegrenzendes Mittel eine ein Zwischenkreispotential betragsmäßig erhöhende Gleichspannungsquelle (38) vorgesehen ist.Sine-wave filter ( 6 ) according to claim 1, characterized in that as a voltage-limiting means a DC link potential in terms of magnitude increasing DC voltage source ( 38 ) is provided. Sinusfilter (6) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass räumlich in unmittelbarer Nähe zu einem Varistor (26, 28) eine Temperaturmesseinrichtung (30) mit nachgeschaltetem Grenzwertmelder (32) vorgesehen ist.Sine-wave filter ( 6 ) according to claim 3, characterized in that spatially in close proximity to a varistor ( 26 . 28 ) a temperature measuring device ( 30 ) with downstream limit indicator ( 32 ) is provided. Sinusfilter (6) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Zustandserfassungseinrichtung (64) eine Einrichtung zur Erfassung des Spitzenwertes an wenigstens einem Kondensator (16) des Sinusfilters (6) mit nachgeschaltetem Grenzwertmelder (32) vorgesehen ist.Sine-wave filter ( 6 ) according to claim 2, characterized in that as state detecting means ( 64 ) means for detecting the peak value on at least one capacitor ( 16 ) of the sine-wave filter ( 6 ) with downstream limit indicator ( 32 ) is provided. Sinusfilter (6) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Zustandserfassungseinrichtung (64) eine Einrichtung (82) zur Ermittlung eines Stromanteils mit Resonanzfrequenz (fres) mit nachgeschaltetem Grenzwertmelder (32) vorgesehen ist.Sine-wave filter ( 6 ) according to claim 2, characterized in that as state detecting means ( 64 ) An institution ( 82 ) for determining a current component with resonant frequency (f res ) with a downstream limit indicator ( 32 ) is provided. Sinusfilter (6) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichspannungsquelle (38) zwei elektrisch in Reihe geschaltete abschaltbare Halbleiterschalter (T1, T2) und zwei elektrisch in Reihe geschaltete Kondensatoren (40, 42) aufweist, dass diese beiden Reihenschaltungen (44, 46) elektrisch parallel geschaltet sind, dass die Mittenanschlüsse (48, 50) dieser beiden Reihenschaltungen (44, 46) mittels einer Drossel (52) elektrisch leitend verbunden sind und dass der Mittenanschluss (50) der beiden Kondensatoren (40, 42) mit einer Stromschiene (10) des Spannungszwischenkreises eines Spannungszwischenkreis-Umrichters verknüpft ist, ein unterer Verknüpfungspunkt (56) der beiden Reihenschaltungen (44, 46) mit einer zweiten Stromschiene (12) des Spannungszwischenkreises eines Spannungszwischenkreis-Umrichters verbunden ist und ein oberer Verknüpfungspunkt (60) der beiden Reihenschaltungen (44, 46) mit den Kathoden- bzw. Anoden-Anschlüssen der Dioden (D1, D3, D5; D2, D4, D6) verknüpft sind.Sine-wave filter ( 6 ) according to claim 4, characterized in that the DC voltage source ( 38 ) two electrically connected in series turn-off semiconductor switch (T1, T2) and two electrically connected in series capacitors ( 40 . 42 ), that these two series circuits ( 44 . 46 ) are electrically connected in parallel, that the center connections ( 48 . 50 ) of these two series circuits ( 44 . 46 ) by means of a throttle ( 52 ) are electrically conductively connected and that the center connection ( 50 ) of the two capacitors ( 40 . 42 ) with a busbar ( 10 ) of the voltage intermediate circuit of a voltage intermediate-circuit converter, a lower connection point ( 56 ) of the two series circuits ( 44 . 46 ) with a second busbar ( 12 ) of the voltage intermediate circuit of a voltage source inverter is connected and an upper node ( 60 ) of the two series circuits ( 44 . 46 ) are connected to the cathode and anode terminals of the diodes (D1, D3, D5, D2, D4, D6).
DE200610036092 2006-08-02 2006-08-02 Sinusoidal filter for voltage intermediate circuit converter, has output terminal provided with diodes, which are connected with respect to positive and negative intermediate circuit potentials of voltage intermediate circuit converter Ceased DE102006036092A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200610036092 DE102006036092A1 (en) 2006-08-02 2006-08-02 Sinusoidal filter for voltage intermediate circuit converter, has output terminal provided with diodes, which are connected with respect to positive and negative intermediate circuit potentials of voltage intermediate circuit converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200610036092 DE102006036092A1 (en) 2006-08-02 2006-08-02 Sinusoidal filter for voltage intermediate circuit converter, has output terminal provided with diodes, which are connected with respect to positive and negative intermediate circuit potentials of voltage intermediate circuit converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102006036092A1 true DE102006036092A1 (en) 2008-02-07

Family

ID=38884868

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200610036092 Ceased DE102006036092A1 (en) 2006-08-02 2006-08-02 Sinusoidal filter for voltage intermediate circuit converter, has output terminal provided with diodes, which are connected with respect to positive and negative intermediate circuit potentials of voltage intermediate circuit converter

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102006036092A1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010079234A1 (en) * 2009-01-12 2010-07-15 Vestas Wind Systems A/S Reconfigurable power converter module
DE102010015767A1 (en) * 2010-04-16 2011-10-20 Siemens Aktiengesellschaft driver
DE102011077299A1 (en) * 2011-06-09 2012-07-05 Siemens Aktiengesellschaft Device for controlling inverter, has measuring device that determines resonance frequency of inverter, and provides determined resonance frequency to drivers which output clock signals for inverter
WO2014114339A1 (en) * 2013-01-24 2014-07-31 Siemens Aktiengesellschaft Modular multi‑stage inverter comprising surge arrester

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0473192A2 (en) * 1990-08-30 1992-03-04 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha A circuit for reducing resonance voltage
DE9307806U1 (en) * 1993-05-24 1993-08-26 Siemens Ag Inverter output filter
EP0682402A1 (en) * 1994-05-11 1995-11-15 Schaffner Elektronik Ag Output magnitudes rise limiting device for self-commutated constant voltage intermediate circuit converter
JPH09131072A (en) * 1995-10-31 1997-05-16 Hitachi Ltd Power converter
DE19612920A1 (en) * 1996-04-01 1997-10-02 Asea Brown Boveri Method and device for direct torque control of an induction machine
DE102005045552A1 (en) * 2005-09-23 2007-04-12 Siemens Ag Circuit arrangement for suppressing voltage/current peaks in inverter, has direct current voltage source with increased intermediate circuit potential, where source is activated between diode and intermediate circuit potential terminal

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0473192A2 (en) * 1990-08-30 1992-03-04 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha A circuit for reducing resonance voltage
DE9307806U1 (en) * 1993-05-24 1993-08-26 Siemens Ag Inverter output filter
EP0682402A1 (en) * 1994-05-11 1995-11-15 Schaffner Elektronik Ag Output magnitudes rise limiting device for self-commutated constant voltage intermediate circuit converter
JPH09131072A (en) * 1995-10-31 1997-05-16 Hitachi Ltd Power converter
DE19612920A1 (en) * 1996-04-01 1997-10-02 Asea Brown Boveri Method and device for direct torque control of an induction machine
DE102005045552A1 (en) * 2005-09-23 2007-04-12 Siemens Ag Circuit arrangement for suppressing voltage/current peaks in inverter, has direct current voltage source with increased intermediate circuit potential, where source is activated between diode and intermediate circuit potential terminal

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
10 2005 045 552.2-32

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010079234A1 (en) * 2009-01-12 2010-07-15 Vestas Wind Systems A/S Reconfigurable power converter module
US9065329B2 (en) 2009-01-12 2015-06-23 Vestas Wind Systems A/S Reconfigurable power converter module
CN102273055B (en) * 2009-01-12 2017-04-26 维斯塔斯风力系统集团公司 Reconfigurable power converter module
DE102010015767A1 (en) * 2010-04-16 2011-10-20 Siemens Aktiengesellschaft driver
DE102011077299A1 (en) * 2011-06-09 2012-07-05 Siemens Aktiengesellschaft Device for controlling inverter, has measuring device that determines resonance frequency of inverter, and provides determined resonance frequency to drivers which output clock signals for inverter
WO2014114339A1 (en) * 2013-01-24 2014-07-31 Siemens Aktiengesellschaft Modular multi‑stage inverter comprising surge arrester
US9647529B2 (en) 2013-01-24 2017-05-09 Siemens Aktiengesellschaft Modular multi-stage inverter comprising surge arrester

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10005449B4 (en) Overvoltage protection device for a matrix converter
EP1922803B1 (en) Device for electron energy transfer
DE102008014898B4 (en) Method for controlling a multiphase power converter with distributed energy stores at low output frequencies
EP3211784B1 (en) Double submodule for a modular multilevel converter and modular multilevel converter comprising same
EP2100368A1 (en) Semiconductor protective elements for controlling short-circuits at the dc end of voltage source converters
DE10200332A1 (en) The power semiconductor module
DE112016003290T5 (en) POWER CONVERTER
DE102014105289A1 (en) Active EMC filter
DE102017201983A1 (en) Inverter driver and semiconductor module
DE10011518A1 (en) Converter motor for variable speed drive, has motor and converter arranged as physical unit, in which converter is self-commutating direct converter.
DE102008026869B4 (en) Lossy three-phase low-pass filter
EP2367272B1 (en) Inverter
DE112016006268T5 (en) Frequency converter with LCL mains and common mode filters
DE10014665B4 (en) Method for protecting a matrix converter from overvoltages and an active overvoltage device
DE102006036092A1 (en) Sinusoidal filter for voltage intermediate circuit converter, has output terminal provided with diodes, which are connected with respect to positive and negative intermediate circuit potentials of voltage intermediate circuit converter
WO2006000558A2 (en) Method for determining the chance of a disturbance-free operation of a frequency converter
DE102014200018A1 (en) Power converter and converter network
DE102017220109A1 (en) power converters
EP2309282A2 (en) Method for detecting faults when controlling a rotating field motor
DE102021209428B4 (en) frequency converter
EP3180844B1 (en) Power converter arrangement with short-circuit unit and method for separating an ac voltage line
EP3652849B1 (en) Coupling between circuits in drive networks
EP2893603A2 (en) Method for driving an active bridge rectifier in the event of load shedding, rectifier arrangement and computer program product
EP4091241A1 (en) Method for phase-separated overcurrent protection of a three-phase bridge circuit
WO2020165221A1 (en) Method for operating an energy supply network

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R011 All appeals rejected, refused or otherwise settled
R003 Refusal decision now final

Effective date: 20121217