DE102018133621A1 - Surge Suppressor and Power Conversion Device and Multiphase Motor Drive Device Using Both of These - Google Patents

Surge Suppressor and Power Conversion Device and Multiphase Motor Drive Device Using Both of These Download PDF

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Miwako FUJITA
Michio Tamate
Hiroki KATSUMATA
Yoshiyuki Kadoshima
Yuhei SUZUKI
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Abstract

Bereitgestellt sind ein Stoßspannungs-Unterdrückungsgerät, das zum Unterdrücken einer Stoßspannung in der Lage ist, ohne detaillierte Einschränkungen auf die Anwendungsbedingungen zu erzwingen noch einen Widerstand auszuwählen, der einen übermäßigen Stromfluss zulässt, und ein Leistungsumwandlungs-Gerät und ein Multiphasen-Motorantriebsgerät, die beide dasselbe verwenden. Das Stoßspannungs-Unterdrückungsgerät schließt Multiphasen-Reaktoren (31u bis 31w) ein, die in Multiphasen-Kabeln (Lu bis Lw) zwischengeschaltet sind; die zum Anschließen eines Multiphasen-Motors (14) an einen Multiphasen-Umrichter (23) konfiguriert sind, der zum Antreiben des Multiphasen-Motors und eines Diodenbrücken-Schaltkreises (32) konfiguriert ist, die Diodenzweige (33u bis 33w) einschließen, die parallel angeschlossen sind und Zwischenpunkte aufweisen, die einzeln an die Multiphasen-Kabel zwischen dem Multiphasen-Reaktor und dem Multiphasen-Motor angeschlossen sind. Die Gleichstromseite mit hohem Potenzial und die Gleichstromseite mit niedrigem Potenzial des Diodenbrücken-Schaltkreises sind einzeln an die Gleichstromseite mit hohem Potenzial und die Gleichstromseite mit niedrigem Potenzial des Multiphasen-Umrichters angeschlossen.Provided is a surge suppression device capable of suppressing a surge voltage without forcing detailed restrictions on the application conditions, nor selecting a resistor allowing excessive current flow, and a power conversion device and a multi-phase motor driving device, both of which are the same use. The surge suppressing apparatus includes multi-phase reactors (31u to 31w) interposed in multi-phase cables (Lu to Lw); configured to connect a multi-phase motor (14) to a multi-phase inverter (23) configured to drive the multi-phase motor and a diode bridge circuit (32) including diode legs (33u-33w) connected in parallel are connected and have intermediate points which are individually connected to the multi-phase cables between the multi-phase reactor and the multi-phase motor. The high potential DC side and the low potential side DC potential side of the diode bridge circuit are individually connected to the high potential side DC and the low side DC side of the multiphase inverter.

Description

TECHNISCHER BEREICHTECHNICAL PART

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Stoßspannungs-Unterdrückungsgerät, das konfiguriert ist, um eine auf einen Multiphasen-Motor angewendete Stoßspannung zu unterdrücken, und ein Leistungsumwandlungsgerät und ein Multiphasen-Motorantriebsgerät, die dieses beide verwenden.This invention relates to a surge suppressing apparatus configured to suppress a surge voltage applied to a multi-phase motor, and a power conversion apparatus and a multi-phase motor driving apparatus using the both.

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIKGENERAL PRIOR ART

Beim Antreiben eines Multiphasen-Motors durch einen Multiphasen-Umrichter mit drei oder mehr Phasen und mit Schaltelementen wird eine übermäßige Stoßspannung auf den Multiphasen-Motor als Antwort auf eine Schaltzeit der Schaltelemente angewendet, was zu einem Zusammenbruch der Leitung-zu-Leitungs- oder Leitung-zu-Erdungs-Isolation in dem Multiphasen-Motor führt oder die Lebensdauer der isolierten Abschnitte von Motorwindungen aufgrund einer teilweisen Entladung verkürzt.In driving a multi-phase motor through a multi-phase inverter having three or more phases and switching elements, an excessive surge voltage is applied to the multi-phase motor in response to a switching time of the switching elements, resulting in breakdown of the line-to-line or line leads to ground isolation in the multi-phase motor or shortens the life of the isolated portions of motor windings due to a partial discharge.

Zum Unterdrücken einer derartigen Stoßspannung, die auf einen Multiphasen-Motor angewendet ist, wird ein in PTL 1 offengelegter Stoßspannungs-Unterdrückungsschaltkreis vorgeschlagen.For suppressing such a surge voltage applied to a multi-phase motor, a surge voltage suppression circuit disclosed in PTL 1 is proposed.

In dem in PTL 1 offengelegten Stoßspannungs-Unterdrückungsschaltkreis sind die einen Enden von Serien-Schaltkreisen, die jeweils einen Widerstand und einen Kondensator einschließen, jeweils an Dreiphasen-Kabel angeschlossen, die zwischen einem Motor und einem den Motor antreibenden Umrichter angeschlossen sind, und die anderen Enden der jeweiligen Serien-Schaltkreise sind jeweils aneinander angeschlossen, so dass sie an einem neutralen Punkt einer Gleichstromspannung des Umrichters angeschlossen sind.In the surge suppression circuit disclosed in PTL 1, the one ends of series circuits each including a resistor and a capacitor are respectively connected to three-phase cables connected between one motor and an inverter driving the motor, and the others Ends of the respective series circuits are connected to each other so that they are connected to a neutral point of a DC voltage of the inverter.

In der o g., in PTL 1 offenbarten verwandten Technik sind die Serien-Schaltkreise mit einem Widerstand und einem Kondensator an die jeweiligen Dreiphasen-Kabel zwischen dem Motor und dem Umrichter angeschlossen. Aufgrund dessen fließt der übermäßige Strom unter spezifischen Bedingungen zum Stoßspannungs-Unterdrückungsschaltkreis, wodurch Widerstände anormal erhitzt werden können, was im schlimmsten Fall zu deren Verbrennung führen kann. Es ist ebenfalls bekannt, dass auf den Motor angewendete Stoßspannung aufgrund eines Reflexionsphänomens ansteigt, wenn die Länge der Kabel, die den Umrichter an den Motor anschließen, gleich einer bestimmten Länge wird oder diese übersteigt. Wenn die auf die Induktanz der Kabel zurückzuführende Resonanzfrequenz und die Kondensatoren des Stoßspannungs-Unterdrückungsschaltkreises darüber hinaus mit einer Schaltfrequenz des Umrichters zusammenfallen oder nahe daran sind, verursacht die Serienresonanz übermäßigen Strom.In the related art disclosed in PTL 1, the series circuits having a resistor and a capacitor are connected to the respective three-phase cables between the motor and the inverter. Due to this, the excessive current flows under specific conditions to the surge suppression circuit, whereby resistors can be abnormally heated, which in the worst case may result in their combustion. It is also known that surge voltage applied to the motor increases due to a reflection phenomenon when the length of the cables connecting the inverter to the motor becomes equal to or exceeds a certain length. Moreover, if the resonant frequency due to the inductance of the cables and the capacitors of the surge suppression circuit coincide or are close to a switching frequency of the inverter, the series resonance causes excessive current.

Zusätzlich dazu schwankt die Länge der den Umrichter an den Motor anschließenden Kabel in Abhängigkeit von dem Werk oder der Fabrik, das / die das Motorantriebs-Gerät verwendet, und die Schaltfrequenz (eine Trägerfrequenz) des Umrichters ist zehn und mehrere kHz oder weniger und kann optional in vielen Geräten geändert werden. Dementsprechend ist es sehr schwierig, die o. g., einen übermäßigen Strom verursachenden Bedingungen komplett zu vermeiden.In addition, the length of the cables connecting the inverter to the motor varies depending on the factory or factory using the motor drive apparatus, and the switching frequency (a carrier frequency) of the inverter is ten and several kHz or less and may be optional be changed in many devices. Accordingly, it is very difficult to completely avoid the above-mentioned conditions causing excessive current.

Im Ergebnis gibt es keine andere Wahl als detaillierte Beschränkungen (hinsichtlich der Schaltfrequenz und der Kabellänge) auf die Anwendungsbedingungen des Stoßspannungs-Unterdrückungsschaltkreises aufzuerlegen. Dadurch wird die Verwendung des Stoßspannungs-Unterdrückungsschaltkreises unpraktisch und führt ebenfalls zur Vergrößerung des Schaltkreises aufgrund von der Auswahl eines Widerstandes von einem Typ mit einer zulässigen Leistung, die groß genug ist, jedoch selbst dann nicht ausgebrannt werden darf, wenn übermäßiger Strom auftritt.As a result, there is no other choice than to impose detailed restrictions (in terms of switching frequency and cable length) on the application conditions of the surge suppression circuit. Thereby, the use of the surge suppression circuit becomes impractical and also leads to the enlargement of the circuit due to the selection of a resistance of a type with an allowable power which is large enough but can not be burned out even if excessive current occurs.

Um das Problem zu lösen, wurde eine Stoßenergie vom regenerativen Typ eines Stoßspannungs-Unterdrückungsverfahrens ohne Leistungsverlust, wie in PTL 2 offenbart, vorgeschlagen. In dem Verfahren sind elektrische Drähte, die als Hauptleitungen zwischen einem Umrichter-Gerät und einem Motor dienen, an jeweiligen Terminals davon angeschlossen und an elektrische Drähte, die als Hilfsleitungen dienen, angeschlossen, Wechselspannungs-Terminals eines vollständigen Brücken-Gleichrichters sind an die Hilfsleitungen angeschlossen und Kondensatoren sind an Gleichstrom-Terminals des Gleichrichters angeschlossen und die Gleichstrom-Terminals sind an Gleichstrom-Terminals des Umrichter-Geräts angeschlossen.In order to solve the problem, a regenerative type impact energy of a no-power surge suppression method as disclosed in PTL 2 has been proposed. In the method, electric wires serving as main lines between an inverter device and a motor are connected to respective terminals thereof and connected to electric wires serving as auxiliary lines. AC terminals of a complete bridge rectifier are connected to the auxiliary lines and capacitors are connected to DC terminals of the rectifier and the DC terminals are connected to DC terminals of the inverter device.

ReferenzlisteReferences

Patentliteraturpatent literature

  • PTL 1: JP 2008-283755 A PTL 1: JP 2008-283755 A
  • PLT 2: JP 2010-136564 A PLT 2: JP 2010-136564 A

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNGBRIEF SUMMARY OF THE INVENTION

TECHNISCHES PROBLEMTECHNICAL PROBLEM

In der oben in PTL 2 offenbarten verwandten Technologie kann der Reflexionskoeffizient der Hauptleitungen von den Motorterminals zu den Umrichterterminals durch Anschließen der Wechselstrom-Terminals des Umrichters an die Hilfsleitungen, die an den Terminals des Motors angeschlossen sind, wo die Hauptleitungen vom Umrichter angeschlossen sind, nahezu an Null angenähert werden, wenn die Ausgangsspannung des Umrichters eine ideale Schrittspannung ist, so dass die charakteristische Impedanz der Hauptleitungen so eingestellt ist, dass sie gleich der der Hilfsleitungen ist. Somit wird eine verbreitete Welle, die die Motorterminals nach dem Verbreiten durch die Hauptleitungen erreicht, direkt zu den Hauptleitungen verbreitet. Dementsprechend tritt an den Motorterminals nur eine Spannung gleich der verbreiteten Welle auf, wodurch die Unterdrückung des Auftretens einer Stoßspannung mit einem Spannungswert ermöglicht wird, der höher ist als das.In the related technology disclosed above in PTL 2, the reflection coefficient of the main lines from the motor terminals to the converter terminals can be determined by connecting the AC terminals of the inverter to the auxiliary lines connected to the terminals of the motor are connected where the main lines from the inverter are connected, are approached close to zero, when the output voltage of the inverter is an ideal step voltage, so that the characteristic impedance of the main lines is set so that it is equal to that of the auxiliary lines. Thus, a widespread wave reaching the engine terminals after being distributed through the main lines is propagated directly to the main lines. Accordingly, only a voltage equal to the propagated wave occurs at the motor terminals, thereby enabling the suppression of the occurrence of a surge voltage having a voltage higher than that.

Wenn jedoch die Ausgangsspannung des Umrichters keine ideale Schrittspannung ist und eine Anstiegszeit vor dem Erreichen einer vorbestimmten Amplitude hat, beträgt der Reflexionskoeffzient an den Wechselstrom-Eingangsterminals des Gleichrichters „1“, wodurch eine Wellenform-Komponente der Anstiegszeit, die in der verbreiteten Welle eingeschlossen ist, die das Wechselstrom-Eingangsterminal des Umrichters erreicht, zur Motor-Terminalseite reflektiert ist, was zu einer Motorterminal-Stoßspannung führt. Um die Stoßspannung zu verhindern, ist es notwendig, einen Kondensator an die Wechselstrom-Eingangsterminals des Umrichters anzuschließen. Dies verursacht dasselbe Problem wie in der in PTL 1 offenbarten verwandten Technologie.However, if the output voltage of the inverter is not an ideal step voltage and has a rise time before reaching a predetermined amplitude, the reflection coefficient at the AC input terminal of the rectifier is "1", thereby providing a waveform component of the rise time included in the propagated wave , which reaches the AC input terminal of the inverter, is reflected to the motor terminal side, resulting in a motor terminal surge voltage. In order to prevent the surge voltage, it is necessary to connect a capacitor to the AC input terminals of the inverter. This causes the same problem as in the related technology disclosed in PTL 1.

Dementsprechend wurde diese Erfindung unter Schwerpunktlegung auf das oben beschriebene Problem der verwandten Technik fertiggestellt, und es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, ein Stoßspannung-Unterdrückungsgerät, das konfiguriert ist, um einem Reaktor das Absorbieren einer Reflexionskomponente zu ermöglichen, die über ein Motorkabel verbreitet ist, nachdem es von Elektromotor-Terminals reflektiert wurde, und ein Leistungsumwandlungs-Gerät und ein Multiphasen-Motorantriebsgerät bereitzustellen, die beide dasselbe verwenden.Accordingly, this invention has been accomplished with emphasis on the above-described problem of the related art, and it is an object of this invention to provide a surge suppressing apparatus configured to allow a reactor to absorb a reflection component spread across a motor cable. after being reflected by electric motor terminals, and to provide a power conversion apparatus and a multi-phase motor drive apparatus, both of which use the same.

LÖSUNG DES PROBLEMSTHE SOLUTION OF THE PROBLEM

Um die o. g. Aufgabe zu erreichen, wird nach einem Aspekt dieser Erfindung ein Stoßspannungs-Unterdrückungsgerät bereitgestellt, das einschließt: einen Multiphasen-Reaktor, der an einer Multiphasen-Umrichterseite eines Multiphasen-Kabels zwischengeschaltet ist, das einen Multiphasen-Motor an den Multiphasen-Umrichter anschließt, der zum Antreiben des Multiphasen-Motors konfiguriert ist; einen Diodenbrücken-Schaltkreis, der mehrere Multiphasen-Diodenzweige einschließt, die parallel angeschlossen sind, wobei Zwischenpunkte der Multiphasen-Diodenzweige einzeln an Anschlusspunkte des Multiphasen-Kabels an der Multiphasen-Reaktorseite zwischen dem Multiphasen-Reaktor und dem Multiphasen-Motor angeschlossen sind; und mehrere umlaufende Stromunterdrückungs-Widerstände einzeln in einem Strompfad zwischengeschaltet sind, der durch die Multiphasen-Diodenzweige hindurchtritt, wobei eine Gleichstromseite mit hohem Potenzial und eine Gleichstromseite mit niedrigem Potenzial des Diodenbrücken-Schaltkreises einzeln an eine Gleichstromseite mit hohem Potenzial und eine Gleichstromseite mit niedrigem Potenzial des Multiphasen-Umrichters angeschlossen sind, und eine Impedanz der umlaufenden Stromunterdrückungs-Widerstände derart auf einen Wert eingestellt ist, dass eine Reflexionswelle, die von der Multiphasen-Motorseite über das Multiphasen-Kabel reflektiert ist, nicht erhöht wird.To the o. G. To achieve the object, according to one aspect of this invention, there is provided a surge suppressing apparatus including: a multi-phase reactor interposed at a multi-phase inverter side of a multi-phase cable connecting a multi-phase motor to the multi-phase inverter; configured to drive the multi-phase motor; a diode bridge circuit including a plurality of multi-phase diode legs connected in parallel, intermediate points of the multi-phase diode legs being individually connected to terminals of the multi-phase multi-phase reactor side cable between the multi-phase reactor and the multi-phase motor; and a plurality of circulating current suppression resistors are individually interposed in a current path passing through the multiphase diode legs, wherein a high potential DC side and a diode side low potential DC side of the diode bridge circuit individually to a high potential side DC and a low side DC side of the multi-phase inverter, and an impedance of the circulating current suppression resistors is set to a value such that a reflection wave reflected from the multi-phase motor side via the multi-phase cable is not increased.

Nach einem anderen Aspekt dieser Erfindung werden ein Leistungsumwandlungs-Gerät, das einen Multiphasen-Umrichter einschließt, der zum Antreiben eines Multiphasen-Motors konfiguriert ist, und das oben beschriebene Stoßspannungs-Unterdrückungsgerät bereitgestellt.According to another aspect of this invention, a power conversion apparatus including a multi-phase inverter configured to drive a multi-phase motor and the surge suppression apparatus described above are provided.

Nach noch einem weiteren Aspekt dieser Erfindung werden ein Multiphasen-Motorantriebsgerät, umfassend einen Multiphasen-Motor, ein zum Antreiben des Multiphasen-Motors konfigurierter Umrichter und das oben beschriebene Stoßspannungs-Unterdrückungsgerät bereitgestellt.According to still another aspect of this invention, there is provided a multi-phase motor driving apparatus comprising a multi-phase motor, a converter configured to drive the multi-phase motor, and the surge suppression apparatus described above.

VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNGADVANTAGEOUS EFFECTS OF THE INVENTION

Nach dem einen Aspekt dieser Erfindung ist die Impedanz des umlaufenden Stromunterdrückungs-Widerstandes, der an den Multiphasen-Diodenbrücken-Schaltkreis angeschlossen ist, der an der Widerstandsseite angeschlossen ist, derart angepasst, dass die Reflexionsspannung vom Multiphasen-Motor nicht erhöht ist. Somit können ein Stoßspannung-Unterdrückungsgerät ohne Verwendung eines Kondensators, was somit frei ist von Beschränkungen aufgrund des Resonanzproblems und des überschüssigen Stroms in Verbindung mit der Verwendung des Kondensators, und ein Leistungsumwandlungs-Gerät und ein Multiphasen-Motorantriebsgerät, die beide dasselbe verwenden, bereitgestellt werden.According to the one aspect of this invention, the impedance of the circulating current suppression resistor connected to the multi-phase diode bridge circuit connected to the resistance side is adjusted so that the reflection voltage from the multi-phase motor is not increased. Thus, a surge voltage suppression device without using a capacitor, thus being free from limitations due to the resonance problem and the excess current associated with the use of the capacitor, and a power conversion device and a multi-phase motor driving device both using the same, can be provided ,

Figurenlistelist of figures

  • 1 ist ein Schaltkreisdiagramm, das eine erste Ausführungsform dieser Erfindung darstellt; 1 Fig. 12 is a circuit diagram illustrating a first embodiment of this invention;
  • 2A und 2B sind Wellenform-Diagramme, die darstellen, wie Stoßspannung auftritt; 2A and 2 B are waveform diagrams that illustrate how surge voltage occurs;
  • 3A und 3B sind Wellenform-Diagramme, die ohne Bereitstellen eines Strombegrenzungs-Widerstandes erhalten sind, in dem 3A eine Diodenstrom-Wellenform darstellt und 3B eine Umrichterausgangs-Terminalspannung, eine Filterausgangs-Terminalspannung und eine eine Motorleistung empfangende Terminalspannung darstellt; 3A and 3B FIG. 15 are waveform diagrams obtained without providing a current limiting resistor in which FIG 3A represents a diode current waveform and 3B an inverter output terminal voltage, a filter output Terminal voltage and represents a motor power receiving terminal voltage;
  • 4 ist ein Wellenform-Diagramm, das Diodenströme darstellt, die mit und ohne Strombegrenzungs-Widerstand erhalten sind; 4 FIG. 12 is a waveform diagram illustrating diode currents obtained with and without current limiting resistor; FIG.
  • 5 ist ein Wellenform-Diagramm, das die Motorleistung empfangende Terminal-Leitung-zu-Leitungs-Spannungen darstellt, die mit und ohne den Strombegrenzungs-Widerstand erhalten sind; 5 FIG. 12 is a waveform diagram illustrating the engine power receiving terminal line-to-line voltages obtained with and without the current limiting resistor; FIG.
  • 6 ist ein Wellenform-Diagramm, das die Motorleistung empfangende Terminal-Leitung-zu-Leitungs-Spannungen darstellt, die ohne den Strombegrenzungs-Widerstand und in der ersten Ausführungsform erhalten sind; 6 FIG. 15 is a waveform diagram illustrating the engine power receiving terminal line-to-line voltages obtained without the current limiting resistor and in the first embodiment; FIG.
  • 7 ist ein Wellenform-Diagramm, das Diodenströme darstellt, die ohne den Strombegrenzungs-Widerstand und in der ersten Ausführungsform erhalten sind; 7 FIG. 15 is a waveform diagram illustrating diode currents obtained without the current limiting resistor and in the first embodiment; FIG.
  • 8 ist ein Wellenform-Diagramm, das Filterausgangs-Terminal-Leitung-zu-Leitung-Spannungen darstellt, die mit und ohne den Strombegrenzungs-Widerstand und in der ersten Ausführungsform erhalten sind; 8th FIG. 15 is a waveform diagram illustrating filter output terminal line-to-line voltages obtained with and without the current limiting resistor and in the first embodiment; FIG.
  • 9 ist ein Wellenform-Diagramm, das die Motorleistung empfangende Terminal-Leitung-zu-Leitung-Spannungen darstellt, die mit und ohne den Strombegrenzungs-Widerstand und in der ersten Ausführungsform erhalten sind; 9 FIG. 15 is a waveform diagram illustrating the engine power receiving terminal line-to-line voltages obtained with and without the current limiting resistor and in the first embodiment; FIG.
  • 10 ist eine Querschnittsansicht, die ein vieradriges Kabel darstellt; 10 Fig. 12 is a cross-sectional view illustrating a four-core cable;
  • 11A und 11B sind Diagramme, die charakteristische Impedanzen von Motorkabeln darstellen, in denen 11A ein charakteristisches Diagramm ist, das Beziehungen zwischen einem nominalen Querschnittsbereichen und einer charakteristischen Impedanz darstellt, und 11B ist ein charakteristisches Diagramm, das Beziehungen zwischen zulässigem Strom und einer charakteristischen Impedanz darstellt; 11A and 11B are diagrams representing characteristic impedances of motor cables in which 11A is a characteristic diagram representing relationships between a nominal cross-sectional area and a characteristic impedance, and 11B Fig. 13 is a characteristic diagram showing relationships between allowable current and characteristic impedance;
  • 12 ist ein Schaltkreisdiagramm, das eine Änderung der ersten Ausführungsform darstellt; 12 Fig. 12 is a circuit diagram illustrating a modification of the first embodiment;
  • 13 ist ein Schaltkreisdiagramm, das eine andere Änderung der ersten Ausführungsform darstellt; 13 Fig. 12 is a circuit diagram illustrating another modification of the first embodiment;
  • 14A bis 14C sind Schaltkreisdiagramme, die zum Beschreiben der Einstellung eines Widerstandswertes des Strombegrenzungs-Widerstandes der 13 verwendet ist; 14A to 14C 12 are circuit diagrams used to describe the setting of a resistance value of the current limiting resistor of FIG 13 is used;
  • 15 ist ein Wellenform-Diagramm, das den Verlust des Strombegrenzungs-Widerstandes in einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung darstellt; 15 Fig. 10 is a waveform diagram illustrating the loss of the current limiting resistor in a second embodiment of this invention;
  • 16 ist ein Wellenform-Diagramm, das eine die Motorleistung empfangende Terminal-Leitung-zu-Leitung-Spannung der zweiten Ausführungsform darstellt; 16 FIG. 15 is a waveform diagram illustrating a motor-power-receiving terminal-line-to-line voltage of the second embodiment; FIG.
  • 17A bis 17D sind Wellenform-Diagramme zum Beschreiben des Einflusses von Schaltintervallen eines Umrichters auf Stoßspannung; 17A to 17D are waveform diagrams for describing the influence of switching intervals of an inverter on surge voltage;
  • 18 ist ein Wellenform-Diagramm das die Motorleistung empfangende Terminal-Leitung-zu-Leitung-Spannungen an jedem Widerstandswert des Strombegrenzungs-Widerstandes in einer dritten Ausführungsform dieser Erfindung darstellt; 18 FIG. 12 is a waveform diagram illustrating the terminal-line-to-line voltage receiving engine power at each resistance value of the current-limiting resistor in a third embodiment of this invention; FIG.
  • 19 ein Schaltkreisdiagramm ist, das eine vierte Ausführungsform der Erfindung darstellt; 19 Fig. 12 is a circuit diagram illustrating a fourth embodiment of the invention;
  • 20 ist ein Schaltkreisdiagramm, das eine Änderung der vierten Ausführungsform darstellt; 20 Fig. 10 is a circuit diagram illustrating a modification of the fourth embodiment;
  • FIG: 21 ist ein Schaltkreisdiagramm, das eine andere Änderung der vierten Ausführungsform darstellt;FIG. 21 is a circuit diagram illustrating another modification of the fourth embodiment; FIG.
  • 22 ist ein Schaltkreisdiagramm, das noch eine andere Änderung der vierten Ausführungsform darstellt; 22 Fig. 10 is a circuit diagram illustrating still another modification of the fourth embodiment;
  • 23A bis 23C sind Diagramme, die Kriechstrom-Unterdrückungsimpedanzen darstellen, die auf die Änderung von 22 angewendet sind; und 23A to 23C are graphs that show leakage current suppression impedances based on the change of 22 are applied; and
  • 24 ist ein Schaltkreisdiagramm, das eine fünfte Ausführungsform der Erfindung darstellt. 24 Fig. 12 is a circuit diagram illustrating a fifth embodiment of the invention.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS

Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen eine Ausführungsform gemäß dieser Erfindung beschrieben. In der folgenden Beschreibung der Zeichnungen sind dieselben oder ähnliche Bezugszeichen denselben oder ähnlichen Bestandteilen zugeordnet. Allerdings muss angemerkt werden, dass die Zeichnungen schematisch sind und die Beziehungen zwischen der Dicke und den ebenen Abmessungen, die Verhältnisse zwischen der Dicke der jeweiligen Schichten und dergleichen von den tatsächlichen unterschiedlich sind.Next, an embodiment according to this invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description of the drawings, the same or similar reference numerals are assigned to the same or similar components. However, it should be noted that the drawings are schematic and the relationships between the thickness and the planar dimensions, the ratios between the thicknesses of the respective layers and the like are different from the actual ones.

Deshalb müssen die spezifische Dicke und Abmessungen unter Berücksichtigung der nachfolgenden Beschreibung bestimmt werden. Es ist ebenfalls anzumerken, dass die Zeichnungen Abschnitte einschließen, die unterschiedliche Abmessungsbeziehungen und - verhältnisse voneinander aufweisen.Therefore, the specific thickness and dimensions must be determined in consideration of the following description. It should also be noted that the drawings include portions having different dimensional relationships and ratios.

Zusätzlich dazu gibt die Ausführungsform, die nachstehend beschrieben werden wird, Geräte und Verfahren an, um die technische Idee dieser Erfindung zu verkörpern und die technische Idee dieser Erfindung schränkt die Materialien, Formen, Strukturen, Anordnungen und dergleichen der nachstehend beschriebenen Bestandteile nicht ein. Die technische Idee dieser Erfindung kann innerhalb des von den Ansprüchen beschriebenen technischen Umfangs einer Reihe von Abänderungen unterliegen.In addition, the embodiment to be described below provides apparatus and methods to embody the technical idea of this invention and the technical idea of this The invention does not limit the materials, shapes, structures, arrangements and the like of the components described below. The technical idea of this invention may be subject to a number of modifications within the technical scope described by the claims.

Zunächst wird eine Beschreibung einer ersten Ausführungsform eines Motorantriebs-Geräts abgegeben, das ein Stoßspannungs-Unterdrückungsgerät einschließt, das einen Aspekt dieser Erfindung darstellt.First, a description will be given of a first embodiment of a motor drive apparatus incorporating a surge suppression apparatus which is an aspect of this invention.

Wie in 1 dargestellt, schließt ein Motorantriebs-Gerät 10 eine Dreiphasen-Wechselstromversorgung 11, ein Energieumwandlungs-Gerät 13, in das ein Dreiphasen-Wechselstromausgang von der Dreiphasen-Wechselstromversorgung 11 über einen Wandler 12 eingegeben ist, und einen Dreiphasen-Motor 14, der für den Antrieb durch einen Dreiphasen-Leistungsausgang von dem Leistungsumwandlungs-Gerät 13 anzutreiben ist, ein.As in 1 shown, includes a motor drive device 10 a three-phase AC power supply 11 , an energy conversion device 13 into which a three-phase AC output from the three-phase AC power supply 11 over a converter 12 is entered, and a three-phase motor 14 which is powered by a three-phase power output from the power conversion device 13 to drive is one.

Das Leistungsumwandlungs-Gerät 13 schließt einen Impulsbreitenmodulations- (PWM)-Stromrichter (nachstehend bezeichnet als „PWM-Stromrichter“) 21, der zum Umwandeln des Dreiphasen-Wechselstromeingangs von dem Wandler 12 über einen Dreiphasen-Reaktor 20 in Gleichstromleistung konfiguriert ist, einen Glättungskondensator 22, der zum Glätten der Gleichstrom-Leistungsausgabe vom Wandler 21 konfiguriert ist, und einen Dreiphasen-Umrichter 23, der zum Umwandeln der Gleichstromleistung konfiguriert ist, die von dem GlättungsKondensator 22 geglättet ist, in eine Dreiphasen-Wechselstromleistung und -versorgung des Dreiphasen-Motors 14 ein.The power conversion device 13 includes a pulse width modulation ( PWM ) Power converter (hereafter referred to as " PWM Power converter ") 21 for converting the three-phase AC input from the converter 12 via a three-phase reactor 20 configured in DC power, a smoothing capacitor 22 To smooth the DC power output from the converter 21 is configured, and a three-phase inverter 23 which is configured to convert the DC power supplied by the smoothing capacitor 22 is smoothed into a three-phase AC power and supply of the three-phase motor 14 on.

Wie in 1 dargestellt, schließt der PWM-Stromrichter einen vollständigen Brückenschaltkreis mit einem R-Phasen-Schaltzweig CSLr, einen S-Phasen-Schaltzweig CSLr, einen S-Phasen-Schaltzweig CSLs und einen T-Phasen-Schaltzweig CSLt ein, der parallel zwischen einem Seitendraht mit hohem Potenzial Lp und einem Seitendraht mit niedrigem Potenzial Ln angeschlossen ist.As in 1 shown, concludes the PWM - a complete bridge circuit with a R -Phase switching branch CSLR , one S -Phase switching branch CSLR , one S -Phase switching branch CSLs and one T -Phase switching branch CSLT one parallel between a side wire with high potential Lp and a side wire with low potential Ln is connected.

In dem R-Phasen-Schaltzweig CSLr sind zwei gebildete Schaltelemente Q11 und Q12, die z. B. einen isolierten Gate-Transistor (GBT) verwenden, in Serie angeschlossen. In dem S-Phasen-Schaltzweig CSLs und dem T-Phasen-Schaltzweig CSLr ebenfalls sind Schaltelemente Q13 und Q14 und Schaltelemente Q15 und Q16, die den Schaltelementen Q11 und Q12 des R-Phasen-Schaltzweig CSLr ähnlich sind, in Serie angeschlossen. Anzumerken ist, dass freilaufende Dioden D11 bis D16 umgekehrt parallel zu den jeweiligen Schaltelementen Q11 bis Q16 angeschlossen sind.In the R-phase switching branch CSLR are two formed switching elements Q11 and Q12 that z. B. an insulated gate transistor ( GBT ), connected in series. In the S-phase switching branch CSLs and the T-phase switching branch CSLR also are switching elements Q13 and Q14 and switching elements Q15 and Q16 that the switching elements Q11 and Q12 of the R-phase switching branch CSLR are similar, connected in series. It should be noted that free-wheeling diodes D11 to D16 inversely parallel to the respective switching elements Q11 to Q16 are connected.

Zusätzlich dazu sind Zwischenpunkte Anschlusspunkte zwischen den Schaltelementen Q11, Q13 und Q15 und den Schaltelementen Q12, Q14 und Q16 die jeweiligen Schaltzweige CSLr, CSLw und CSLt sind an die Ausgangsseiten des Wandlers 12 angeschlossen.In addition, intermediate points are connection points between the switching elements Q11 . Q13 and Q15 and the switching elements Q12 . Q14 and Q16 the respective switching branches CSLr, CSLw and CSLt are at the output sides of the converter 12 connected.

Weiterhin wird ein Gate-Signal, das ein Impulsbreitenmodulations- (PWM)-Signal einschließt, von einem (nicht dargestellten) Gate-Antriebsschaltkreis an Gates der jeweiligen Schaltelemente Q11 bis Q16 eingegeben, wobei die Wechselstromleistung vom Wandler 12 in Gleichstromleistung umgewandelt ist und an den Seitendraht mit hohem Potenzial LP und den an den Seitendraht mit hohem Potenzial Lp und an den Seitendraht mit niedrigem Potenzial Ln ausgegeben wird.Further, a gate signal including a pulse width modulation (PWM) signal from a gate drive circuit (not shown) to gates of the respective switching elements Q11 to Q16 entered, with the AC power from the converter 12 is converted into DC power and output to the high potential side wire LP and to the high potential side wire Lp and the low potential side wire Ln.

Es ist anzumerken, dass der Wandler nicht auf den PWM-Stromrichter 21 beschränkt ist und ein Diodenbrücken-Gleichrichterschaltkreis ist anwendbar, der nur die Dioden D11 bis D16 einschließt, jedoch nicht die jeweiligen Schaltelemente Q11 bis Q16 in dem PWM-Stromrichter 21.It should be noted that the converter is not on the PWM power converter 21 is limited and a diode bridge rectifier circuit is applicable, which only the diodes D11 to D16 includes, but not the respective switching elements Q11 to Q16 in that PWM power converter 21 ,

Zusätzlich dazu schließt der Dreiphasen-Umrichter 23 einen vollständigen Brückenschaltkreis ein, der einen U-Phasen-Schaltzweig ISLu, einen V-Phasen-Schaltzweig ISLv und einen W-Phasen-Schaltzweig ISLw einschließt, die parallel zwischen dem Seitendraht mit hohem Potenzial Lp und dem Seitendraht mit niedrigem Potenzial Ln angeschlossen sind, an die der Glättungskondensator 22 wie in 1 dargestellt, angeschlossen ist.In addition, the three-phase inverter closes 23 a complete bridge circuit, the one U -Phase switching branch I SLU , one V -Phase switching branch iSLV and one W -Phase switching branch ISLw includes, in parallel between the side wire with high potential Lp and the side wire with low potential ln connected to the smoothing capacitor 22 as in 1 shown, connected.

In dem U-Phasen-Schaltzweig ISLu sind zwei gebildete Schaltelemente Q21 und Q22, die z. B. einen bipolaren Transistor IGBT) mit isoliertem Gate verwenden, in Serie angeschlossen. In dem V-Phasen-Schaltzweig ISLv und dem W-Phasen-Schaltzweig ISLw ebenfalls sind Schaltelemente Q23 und Q24 und Schaltelemente Q25 und Q26, die den Schaltelementen Q21 und Q22 des U-Phasen-Schaltzweigs ISLu ähnlich sind, in Serie angeschlossen. Anzumerken ist, dass freilaufende Dioden D21 und D26 umgekehrt parallel an die jeweiligen Schaltelemente Q21 und Q26 angeschlossen sind.In that U- Phase switching branch I SLU are two formed switching elements Q21 and Q22 that z. B. a bipolar transistor IGBT ) with insulated gate, connected in series. In that V- Phase switching branch iSLV and the W -Phase switching branch ISLw also are switching elements Q23 and Q24 and switching elements Q25 and Q26 that the switching elements Q21 and Q22 of U -Phase switching branch I SLU are similar, connected in series. It should be noted that free-wheeling diodes D21 and D26 in reverse parallel to the respective switching elements Q21 and Q26 are connected.

Zusätzlich dazu sind Wechselstrom-Ausgangsterminals, die Anschlusspunkte zwischen den Schaltelementen Q21, Q23 und Q25 und den Schaltelementen Q22, Q24 und Q26 der jeweiligen Schaltzweige ISLu, ISLv und ISLw sind, an Motor-Terminals tu, tv und tw des Dreiphasen-Motors 14 über ein Dreiphasen-Motorkabel 24 angeschlossen. Hierin schließt das Motorkabel 24 ein U-Phasenkabel Lu ein, das zwischen dem Wechselstrom-Ausgangsterminal der Schaltelemente Q21 und Q22 und dem Motor-Terminal tu angeschlossen ist, ein V-Phasen-Kabel Lv zwischen dem Wechselstrom-Ausgangsterminal der Schaltelemente Q23 und Q24 und dem Motor-Terminal tv angeschlossen ist, und ein W-Phasenkabel Lw zwischen dem Wechselstrom-Ausgangsterminal der Schaltelemente Q25 und Q26 und dem Motor-Terminal tw angeschlossen ist.In addition, AC output terminals are the connection points between the switching elements Q21 . Q23 and Q25 and the switching elements Q22 . Q24 and Q26 the respective switching branches I SLU . iSLV and ISLw are at motor terminals tu, tv and tw of the three-phase motor 14 via a three-phase motor cable 24 connected. This is where the motor cable closes 24 a U-phase cable Lu in between the AC output terminal of the switching elements Q21 and Q22 and the engine terminal tu is connected V -Phase cable lv between the AC Output terminal of the switching elements Q23 and Q24 and the motor terminal tv is connected, and a W-phase cable lw between the AC output terminal of the switching elements Q25 and Q26 and the engine terminal tw connected.

Weiterhin wird ein Gate-Signal, das ein Impulsbreitenmodulations- (PWM)-Signal einschließt, von einem (nicht dargestellten) Gate-Antriebsschaltkreis in Gates der jeweiligen Schaltelemente Q21 bis Q26 des Dreiphasen-Umrichters 23 eingegeben. Der Dreiphasen-Umrichter 23, die GleichstromLeistung, die von dem Seitendraht mit hohem Potenzial Lp und dem Seitendraht mit niedrigem Potenzial Ln an den der Glättungskondensator 22 angeschlossen ist, geliefert wird, ist in Wechselstrom-Leistung umgewandelt und über das Motorkabel 24 an den Dreiphasen-Motor 14 geliefert.Furthermore, a gate signal having a pulse width modulation ( PWM ) From a gate drive circuit (not shown) in gates of the respective switching elements Q21 to Q26 of the three-phase inverter 23 entered. The three-phase inverter 23 , the DC power coming from the high potential side wire Lp and the side wire low potential Ln to the smoothing capacitor 22 is converted to AC power and via the motor cable 24 to the three-phase engine 14 delivered.

Das Motorkabel 24 zwischen dem Dreiphasen-Wandler 23 und dem Dreiphasen-Motor 14 ist mit einem Spannungsgenerator dv/dt-Filter 30 bereitgestellt. Der Spannungsgenerator dv/dt-Filter 30 schließt einen Dreiphasen-Reaktor 31 ein, der an die Dreiphasen-Umrichter- 23-Seiten der jeweiligen Phasenkabel Lu bis Lw des Motorkabels 24 angeschlossen ist, ein Diodenbrücken-Schaltkreis 32 ist an Dreiphasen-Reaktor- 31-Seiten der jeweiligen Phasenkabel Lu bis Lw angeschlossen, und ein Strombegrenzungs-Widerstand 33, der als ein umlaufender Stromunterdrückungs-Widerstand dient, ist an Wechselstrom-Eingangsseiten des Diodenbrücken-Schaltkreises 32 angeschlossen.The motor cable 24 between the three-phase converter 23 and the three-phase motor 14 is provided with a voltage generator dv / dt filter 30. The voltage generator dv / dt filter 30 closes a three-phase reactor 31 which is connected to the three-phase inverter 23 Sides of the respective phase cable Lu to lw of the motor cable 24 is connected, a diode bridge circuit 32 is at three-phase reactor 31 Sides of the respective phase cable Lu to lw connected, and a current limiting resistor 33 Serving as a circulating current suppression resistor is at AC input sides of the diode bridge circuit 32 connected.

Der Dreiphasen-Reaktor 31 schließt einen U-Phasenreaktor 31u, der in dem U-Phasenkabel Lu zwischengeschaltet ist, einen V-Phasenreaktor 31v, der in dem V-Phasenkabel Lv zwischengeschaltet ist, und einen W-Phasenreaktor 31w, der in dem W-Phasenkabel Lw zwischengeschaltet ist, ein.The three-phase reactor 31 closes one U -Phasenreaktor 31u in the U-phase cable Lu is interposed, one V -Phasenreaktor 31v that in the V -Phasenkabel lv is interposed, and one W -Phasenreaktor 31w that in the W- phase cable lw is interposed.

Der Diodenbrücken-Schaltkreis 32 schließt drei Diodenzweige 32u, 32v und 32w ein, die parallel zwischen einem Seitendraht mit hohem Potenzial Lp1 und einem Seitendraht mit niedrigem Potenzial Ln1 zwischengeschaltet ist, die als Gleichstrom-Ausgangsseiten dienen.The diode bridge circuit 32 closes three diode branches 32u . 32v and 32w one parallel between a side wire with high potential lp1 and a side wire with low potential n1 is interposed, which serve as DC output sides.

Der Diodenzweig 32u schließt zwei Dioden D31 und D32 ein, die in Serie zwischen dem Seitendraht mit hohem Potenzial Lp1 und dem Seitendraht mit niedrigem Potenzial Ln1 angeschlossen sind, in denen eine Kathode der Diode D31 an den Seitendraht mit hohem Potenzial Lp1 angeschlossen ist, eine Anode davon an eine Kathode der Diode D32 angeschlossen ist und eine Anode der Diode D32 an den Seitendraht mit niedrigem Potenzial Ln1 angeschlossen ist. Weiterhin ist ein Wechselstrom-Eingangsterminal, das ein Zwischenpunkt zwischen den Dioden D31 und D32 ist, an einen Anschlusspunkt P1u zwischen dem U-Phasenreaktor 31u des Dreiphasen-Reaktors 31 und dem U-Phasenkabel Lu des Motorkabels 24 angeschlossen.The diode branch 32u closes two diodes D31 and D32 one in series between the side wire with high potential lp1 and the side wire with low potential n1 are connected, in which a cathode of the diode D31 to the side wire with high potential lp1 is connected, an anode thereof to a cathode of the diode D32 is connected and an anode of the diode D32 to the side wire with low potential n1 connected. Furthermore, an AC input terminal, which is an intermediate point between the diodes D31 and D32 is, to a connection point P1u between the U -Phasenreaktor 31u of the three-phase reactor 31 and the U -Phasenkabel Lu of the motor cable 24 connected.

Ähnlich wie bei dem Diodenzweig 32u sowie in den Diodenzweigen 32v und 32w sind die zwei Dioden D33 und D34 oder D35 und D36 in Serie in einer Vorwärtsrichtung zwischen dem Seitendraht mit hohem Potenzial Lp1 und dem Seitendraht mit niedrigem Potenzial Ln1 angeschlossen. Dann ist ein Wechselstrom-Eingangsterminal, das ein Zwischenpunkt zwischen den Dioden D33 und D34 ist, an einen Anschlusspunkt P1v zwischen dem V-Phasenreaktor 31v des Dreiphasen-Reaktors 31 und dem V-Phasenkabel Lv des Motorkabels 24 angeschlossen. Zusätzlich dazu ist ein Zwischenpunkt zwischen den Dioden D35 und D36 an einen Anschlusspunkt P1w zwischen dem W-Phasenreaktor 31w des Dreiphasen-Reaktors 31 und dem W-Phasenkabel Lw des Motorkabels 24 angeschlossen.Similar to the diode branch 32u as well as in the diode branches 32v and 32w are the two diodes D33 and D34 or D35 and D36 in series in a forward direction between the high potential side wire lp1 and the side wire with low potential n1 connected. Then there is an AC input terminal, which is an intermediate point between the diodes D33 and D34 is, to a connection point P1V between the V -Phasenreaktor 31v of the three-phase reactor 31 and the V -Phasenkabel lv of the motor cable 24 connected. In addition, there is an intermediate point between the diodes D35 and D36 to a connection point P1w between the W-phase reactor 31w of the three-phase reactor 31 and the W -Phasenkabel lw of the motor cable 24 connected.

Zusätzlich dazu schließt der Strombegrenzungs-Widerstand 33 Widerstände Ru, Rv und Rw ein, die einzeln zwischen den Wechselstrom-Eingangsterminals der jeweiligen Diodenzweige 32u, 32v und 32w und den Anschlusspunkten P1u, P1v und P1w angeschlossen sind. Hierin werden Widerstandswerte der Widerstände Ru, Rv und Rw auf Werte eingestellt, die gleich den charakteristischen Impedanzen Zu, Zv und Zw zwischen den Anschlusspunkten P1u, P1v und P1w der jeweiligen Phasenkabel Lu, Lv und Lw des Motorkabels 24 und der leistungsempfanden Terminals tu, tv und tw des Dreiphasen-Motors 14 sind.In addition, the current limiting resistor closes 33 resistors Ru . Rv and rw individually between the AC input terminals of the respective diode branches 32u . 32v and 32w and the connection points P1u . P1V and P1w are connected. Here are resistance values of the resistors Ru . Rv and rw set to values equal to the characteristic impedances To . Zv and tw between the connection points P1u . P1V and P1w the respective phase cable Lu . lv and lw of the motor cable 24 and the performance terminals tu . tv and tw of the three-phase motor 14 are.

Dann ist der Seitendraht mit hohem Potenzial Lp1 an den Seitendraht mit hohem Potenzial Lp des Leistungsumwandlungs-Geräts 13 angeschlossen und der Seitendraht mit niedrigem Potenzial Ln1 ist an den Seitendraht mit niedrigem Potenzial Ln davon angeschlossen.Then the side wire with high potential lp1 to the side wire with high potential Lp of the power conversion device 13 connected and the side wire with low potential n1 is on the side wire with low potential ln connected to it.

Hierin wird eine Beschreibung darüber abgegeben, wie der Spannungsgenerator- dv/dt-Filter 30 Umrichter-Stoßspannung unterdrückt. Herein, a description will be given of how the voltage generator dv / dt filter 30 suppresses inverter surge voltage.

Die Erste wird eine Beschreibung eines Falls sein, in dem der Spannungsgenerator- dv/dt-Filter 30 den Strombegrenzungs-Widerstand 33 nicht einschließt.The first will be a description of a case in which the voltage generator dv / dt filter 30 the current limiting resistor 33 does not include.

Wie bekannt ist, tritt die Umrichter-Stoßspannung aufgrund der Tatsache auf, dass die von der Impedanz-Fehlanpassung verursachte Spannungsreflexion an einem Endabschnitt der Dreiphasen-Motor-14-Seite des Motorkabels 24 feststellbar aufgrund des Anstiegs eines Spannungsausgangs von dem Dreiphasen-Umrichter 23 und einer kurzen Anstiegszeit der Spannung auftritt.As is known, the inverter surge voltage occurs due to the fact that the voltage reflection caused by the impedance mismatch occurs at an end portion of the three-phase motor. 14 Side of the motor cable 24 detectable due to the rise of a voltage output from the three-phase inverter 23 and a short rise time of the voltage occurs.

Um somit die Stoßspannung zu mindern, ist es wirksam, die Zeit der Spannungsänderung auszudehnen. Dann wirken in dem Spannungsgenerator dv/dt-Filter 30 eine Induktanz Lf des Reaktors 31 und eine charakteristische Impedanz Zc (Zu, Zv, Zw) des Motorkabels 24 wie ein LR-Filter auf Hochfrequenzweise, wodurch die Anstiegszeit einer Filterausgangs-Terminalspannung ausgedehnt wird, wie durch einen durchgehenden Strich der 2A angegeben, verglichen mit einer Umrichterausgangs-Terminalspannung; die durch einen gestrichelten und gepunkteten Strich der 2A angegeben ist. Thus, to reduce the surge voltage, it is effective to extend the time of the voltage change. Then dv / dt filters act in the voltage generator 30 an inductance Lf of the reactor 31 and a characteristic impedance Zc ( To . Zv . tw ) of the motor cable 24 as a LR High-frequency filter, which extends the rise time of a filter output terminal voltage, such as a solid line 2A as compared with an inverter output terminal voltage; the dashed and dotted line of the 2A is specified.

Dann kann mit Blick auf die Stoßspannung, die auf die die Motorleistung empfangenden Terminals angewendet ist, eine die Motorleistung empfangende Terminalspannung, die mit dem Filter erhalten ist, wie durch einen durchgehenden Strich der 2B angegeben, verglichen zu einer die Motorspannung empfangende Terminalspannung gemindert werden, die ohne den Filter erhalten ist und durch einen gestrichelten Strich in 2B angegeben ist.Then, in view of the surge voltage applied to the terminals receiving the engine power, a terminal voltage receiving the engine power obtained with the filter may be obtained, such as a solid line 2 B are reduced compared to a motor voltage receiving terminal voltage obtained without the filter and dashed line in FIG 2 B is specified.

Ohne den Strombegrenzungs-Widerstand 33 jedoch fließt ein umlaufender Strom, der durch den Diodenbrücken-Schaltkreis 32 und die Schaltelemente des Dreiphasen-Umrichters 23 von dem Dreiphasen-Reaktor 31 hindurch und kehrt zu dem Dreiphasen-Reaktor 31 zurück, weiterhin, ohne abgeschwächt zu werden. Wie in 3A dargestellt, ist zu sehen, dass der umlaufende Strom, der durch die Dioden strömt, in diesem Fall weiterhin strömt, nachdem eine Filterausgangs-Terminalspannung eine Gleichstrom-Zwischenspannung Ed erreicht, wie in 3B dargestellt. Der umlaufende Strom verursacht Probleme, wie z. B. Diodenerhitzung und erhöhte Verluste. Daher ist der Strombegrenzungs-Widerstand 33 erforderlich, um den umlaufenden Strom zu unterdrücken.Without the current limiting resistor 33 however, a circulating current flows through the diode bridge circuit 32 and the switching elements of the three-phase inverter 23 from the three-phase reactor 31 and returns to the three-phase reactor 31 back, continue without being mitigated. As in 3A In this case, it can be seen that the circulating current flowing through the diodes continues to flow after a filter output terminal voltage reaches a DC intermediate voltage Ed, as in FIG 3B shown. The circulating current causes problems such. As diode heating and increased losses. Therefore, the current limiting resistor 33 required to suppress the circulating current.

Somit wird unter Bezugnahme auf 2A und 2B und 4 eine Beschreibung eines Schaltkreisverhaltens abgegeben, das erhalten wird, wenn der Strombegrenzungs-Widerstand 33 bereitgestellt ist. Ohne den Strombegrenzungs-Widerstand 33 besteht eine Induktanz, durch die der o. g. umlaufende Strom fließt, es ist jedoch kein Element vorhanden, das den Strom aktiv abschwächt. Aufgrund dessen hat der umlaufende Strom wie in 3A dargestellt eine schwingende Wellenform mit großer Amplitude und sehr langsamer Abschwächung.Thus, with reference to 2A and 2 B and 4 gives a description of a circuit behavior obtained when the current limiting resistor 33 is provided. Without the current limiting resistor 33 There is an inductance through which the above circulating current flows, but there is no element that actively attenuates the current. Because of this, the circulating current has as in 3A presented a vibrating waveform with large amplitude and very slow attenuation.

Auf der anderen Seite kann der umlaufende Strom durch Bereitstellen des Strombegrenzungs-Widerstandes 33 in dem Pfad gemindert werden, durch den der umlaufende Strom fließt. Wie in 4 dargestellt, ist insbesondere zu sehen, dass ein umlaufender Strom in dem Fall mit dem Strombegrenzungs-Widerstand 33 eine kleine Amplitude aufweist und rasch abgeschwächt ist, wie durch einen durchgehenden Stricht dargestellt, während der Diodenstrom in dem Fall ohne den Strombegrenzungs-Widerstand 33 eine abgeschwächte Wellenform mit breiter Amplitude und langsamer Abschwächung aufweist.On the other hand, the circulating current can be provided by providing the current limiting resistor 33 be reduced in the path through which the circulating current flows. As in 4 In particular, it can be seen that a circulating current in the case with the current limiting resistor 33 has a small amplitude and is rapidly attenuated, as represented by a solid stripe, while the diode current in the case without the current limiting resistor 33 has an attenuated waveform of wide amplitude and slow attenuation.

Wenn jedoch der Strombegrenzungs-Widerstand 33 bereitgestellt ist, wird die Leitung-zu-Leitung-Stoßspannung an den die Motorleistung empfangenden Terminals zu einer größeren Spitzenspannung als eine Spitzenspannung, die durch einen gestrichelten und gepunkteten Strich in dem Fall ohne den Strombegrenzungs-Widerstand 33 angegeben ist, was zu einer breiten Stoßspannung führt, wie durch einen gestrichelten Strich in 5 angegeben.However, if the current limiting resistor 33 is provided, the line-to-line surge voltage at the motor power receiving terminals becomes a higher peak voltage than a peak voltage indicated by a dashed and dotted line in the case without the current limiting resistor 33 which results in a wide surge voltage, such as a dashed line in FIG 5 specified.

Im Gegensatz dazu und wie in der ersten Ausführungsform angegeben, kann die Stoßspannung, die auf das Vorhandensein des Strombegrenzungs-Widerstandes 33 zurückzuführen ist, wie durch einen durchgehenden Stricht der 6 angegeben, durch Gleichsetzen des Widerstandswertes des Strombegrenzung-Widerstandes 33 auf die charakteristische Impedanz Zc des Motorkabels 24 unterdrückt werden. Durch Einstellen des Widerstandswertes des Strombegrenzungs-Widerstandes 33 auf den gleichen Wert der charakteristischen Impedanz Zc des Motorkabels 24 kann spezifisch der Spitzenwert der die Motorleistung empfangenden Terminal-Leitung-zu-Leitung-Spannung gleich dem Spitzen-Spannungswert einer die Motorleistung empfangenden Terminal-Leitung-zu-Leitung-Spannung in dem Fall ohne den Strombegrenzungs-Widerstand 33 gleich sein, der durch einen gestrichelten Strich in 6 angegeben ist, wie durch den durchgehenden Strich in 6 angegeben. Mit anderen Worten, ein maximaler Wert der die Motorleistung empfangenden Terminal-Leitung-zu-Leitung-Spannung ändert sich nicht in den Fällen mit und ohne den Strombegrenzungs-Widerstand 33 und ist um 1,3 Ed. gleich.In contrast, and as indicated in the first embodiment, the surge voltage may be due to the presence of the current limiting resistor 33 is due, as by a continuous streak of the 6 indicated by equating the resistance value of the current limiting resistor 33 on the characteristic impedance Zc of the motor cable 24 be suppressed. By adjusting the resistance value of the current limiting resistor 33 to the same value of the characteristic impedance Zc of the motor cable 24 Specifically, the peak value of the engine-line-receiving terminal line-to-line voltage may be equal to the peak voltage value of a terminal line-to-line voltage receiving the motor power in the case without the current limiting resistor 33 be equal to that by a dashed line in 6 is indicated as indicated by the solid line in 6 specified. In other words, a maximum value of the terminal line-to-line voltage receiving the motor power does not change in cases with and without the current-limiting resistor 33 and is around 1.3 Ed. equal.

Zusätzlich dazu und wie in 7 dargestellt, weist der Diodenstrom eine kleine Amplitude auf und kann verglichen mit einer abgeschwächten Wellenform in dem Fall ohne den durch einen gestrichelten Strich dargestellten Strombegrenzungs-Widerstand 33 rasch abgeschwächt werden, ohne eine schwingende Wellenform zu bilden, wie durch einen durchgehenden Strich dargestellt, wenn der Strombegrenzungs-Widerstand 33 bereitgestellt ist und der Widerstandswert wie o. g. eingestellt ist. In addition to this and as in 7 12, the diode current has a small amplitude and can be compared with an attenuated waveform in the case without the current limiting resistor shown by a dashed line 33 rapidly attenuated without forming an oscillating waveform, as shown by a solid dash when the current limiting resistor 33 is provided and the resistance value is set as above.

Ein derartiges Prinzip dieser Ausführungsform und vorteilhafte Wirkungen derselben werden im Einzelnen unter Bezugnahme auf 8 und 9 beschrieben. 8 stellt Filterausgangs-Terminalspannungen dar, die jeweils in dieser Ausführungsform durch einen durchgehenden Strich angegeben sind, der mit dem Strombegrenzungs-Widerstand 33 bereitgestellte Filter ist durch einen gestrichelten Strich angegeben, und der Filter ohne den Strombegrenzungs-Widerstand 33 ist durch einen gepunkteten und gestrichelten Strich angegeben. Wenn die Halbleiterelemente des Umrichters zu einem Zeitpunkt t1 geschaltet sind, steigt eine Spannung in einer primären Verzögerungs-Wellenform mit einer Zeitkonstante von Lf/Zc, die durch den Reaktor Lf des Filters und die charakteristische Impedanz Zc des Motorkabels bestimmt ist. Z. B. ist in der in 8 dargestellten Überprüfung eine Anstiegszeit dargestellt, in der die Umrichterausgangs-Terminalspannung die Umrichtergleichstrom-Zwischenspannung Ed erreicht, auf 0,1 µs eingestellt. Allerdings kann die Anstiegszeit durch Anschließen des Filters 30 auf ungefähr 2 µs verlangsamt werden.Such a principle of this embodiment and advantageous effects thereof will be described in detail with reference to FIG 8th and 9 described. 8th represents filter output terminal voltages, each indicated by a solid line in this embodiment, associated with the current limiting resistor 33 provided filter is through a dashed line indicated, and the filter without the current limiting resistor 33 is indicated by a dotted and dashed line. When the semiconductor elements of the inverter are switched at a time t1, a voltage in a primary delay waveform increases with a time constant of Lf / Zc passing through the reactor Lf of the filter and the characteristic impedance Zc of the motor cable is determined. For example, in the in 8th shown checking a rise time in which the converter output terminal voltage reaches the inverter DC intermediate voltage Ed, set to 0.1 μs. However, the rise time can be achieved by connecting the filter 30 slowed down to about 2 μs.

Wenn eine Ausgangsspannung des Umrichters 23 beginnt, von dem Zeitpunkt t1 an zu steigen, verbreitet sich die Spannung durch das Motorkabel 24 und erreicht bald den Motor. Da eine Impedanz Zm des Motors größer ist als die charakteristische Impedanz Zc des Motorkabels 24, tritt an den die Leistungen empfangenden Terminals des Motors 14 eine positive Reflexion auf und die Reflexionsspannung verbreitet sich vom Motor zu einem Filter 30. Wenn die Reflexionsspannung den Filter 30 zu einem Zeitpunkt t2 erreicht, tritt auch an den Filterausgangs-Terminals eine positive Reflexion auf, weil die Impedanz des Filters 30, die von der Reaktorimpedanz Lf abhängig ist, größer ist als die charakteristische Impedanz Zc des Motorkabels 24. Aufgrund des Reflexionsphänomens ist eine Spannungsneigung zum und nach dem Zeitpunkt t2 größer als eine Spannungsneigung ab den Zeitpunkten t1 bis t2.If an output voltage of the inverter 23 starts from the time t1 to rise, the voltage spreads through the motor cable 24 and soon reach the engine. Because an impedance cm of the motor is greater than the characteristic impedance Zc of the motor cable 24 , occurs at the power receiving terminals of the engine 14 a positive reflection and the reflection voltage propagates from the motor to a filter 30 , When the reflection voltage is the filter 30 reached at a time t2, a positive reflection also occurs at the filter output terminals, because the impedance of the filter 30 by the reactor impedance Lf is greater than the characteristic impedance Zc of the motor cable 24 , Due to the reflection phenomenon is a tendency to voltage at and after the time t2 greater than a voltage gradient from the time points t1 to t2 ,

Anschließend, zu einem Zeitpunkt t3, erreicht die Filterausgangs-Terminalspannung die Umrichtergleichspannungs-Zwischenspannung Ed, wodurch die Dioden des Filters 30 elektrisch geleitet sind. Dann ändert sich die Impedanz des Filters 30 aufgrund des Einflusses des Spannungsbegrenzer-Widerstandes 33.Subsequently, at a time t3 , the filter output terminal voltage reaches the inverter DC intermediate voltage Ed, whereby the diodes of the filter 30 are electrically conducted. Then the impedance of the filter changes 30 due to the influence of the voltage limiter resistor 33 ,

Hinsichtlich der Impedanz des Filters 30 ist der Wert der Induktanz Lf in einem Frequenzband, das derart ist, dass die Umrichter-Stoßspannung problematisch wird, derart eingestellt, dass ein Widerstandswert Rf des Spannungsbegrenzungs-Widerstandes 33 dominanter ist als die Induktanz Lf des Widerstandes 31.Regarding the impedance of the filter 30 is the value of the inductance Lf in a frequency band that is such that the inverter surge voltage becomes problematic, adjusted such that a resistance value Rf of the voltage limiting resistor 33 more dominant than the inductance Lf of resistance 31 ,

Das Frequenzband, in dem die Umrichter-Stoßspannung problematisch wird, ist ein Frequenzband zwischen einer Frequenz einer Schwingungsperiode (siehe 2B) der Umrichter-Stoßspannung und einer Frequenz von 1/ (π x Tr), wobei Tr (siehe 2A) die Anstiegszeit der Umrichter-Ausgangsspannung darstellt.The frequency band in which the inverter surge voltage becomes problematic is a frequency band between a frequency of one oscillation period (see FIG 2 B) the inverter surge voltage and a frequency of 1 / (π x Tr), where Tr (see 2A) represents the rise time of the inverter output voltage.

Hierin kann der Wert der Induktanz Lf als ein Wert eingestellt werden, der größer ist als 2/n Mal die Induktanz Lc des Motorkabels 24 (Lf > 2 Lc/π) für eine Einstellung derart, dass der Widerstandswert Rf des Strombegrenzungs-Widerstandes 33 dominanter ist als die Induktanz Lf des Reaktors 31.Herein can the value of the inductance Lf be set as a value greater than 2 times the inductance Lc of the motor cable 24 (Lf> 2 Lc / π) for adjustment such that the resistance value Rf of the current-limiting resistor 33 more dominant than the inductance Lf of the reactor 31 ,

Allerdings verursacht das Ansteigen der Induktanz Lf ein Problem, wie z. B. eine Vergrößerung des Filters. Somit wird der Wert der Induktanz Lf basierend auf 2π x 1/ (π x Tr) x Lf > Rf in Bezug auf die Frequenz von 1/ (π x Tr) eingestellt. Mit anderen Worten, der Wert der Induktanz Lf ist größer eingestellt als Tr x Rf/2 (Lf > Tr x Rf/2). Als Ergebnis ist der Widerstandswert Rf des Strombegrenzungs-Widerstandes 33 dominanter als die Induktanz Lf des Reaktors 31, was zum Unterdrücken der Stoßspannung beitragen kann.However, the increase in the inductance Lf causes a problem such. B. an enlargement of the filter. Thus, the value of the inductance Lf is set based on 2π × 1 / (π × Tr) × Lf> Rf with respect to the frequency of 1 / (π × Tr). In other words, the value of the inductance Lf is set larger than Tr x Rf / 2 (Lf> Tr x Rf / 2). As a result, the resistance value Rf of the current limiting resistor is 33 more dominant than the inductance Lf of the reactor 31 , which can contribute to suppressing the surge voltage.

Da der Wert der Induktanz Lf auf diese Weise eingestellt ist, ist die Spannungsreflexion an dem Reaktor-Ausgangsterminal zu und nach dem Zeitpunkt t3 durch den Widerstandswert Rf des Strombegrenzungs-Widerstandes 33 des Filters und der charakteristischen Impedanz Zc des Motorkabels 24 bestimmt.Because the value of the inductance Lf is set in this way, is the voltage reflection at the reactor output terminal at and after the time t3 by the resistance value Rf of the current limiting resistor 33 of the filter and the characteristic impedance Zc of the motor cable 24 certainly.

In dieser Ausführungsform tritt während und nach t3 keine Filterausgangs-Terminalspannungsreflexion auf, da der Widerstandswert Rf des Strombegrenzungs-Widerstandes 33 mit der charakteristischen Impedanz Zc des Motorkabels 24 zusammenfällt.In this embodiment, no filter output terminal voltage reflection occurs during and after t3 since the resistance value Rf of the current limiting resistor 33 with the characteristic impedance Zc of the motor cable 24 coincides.

Auf der anderen Seite wird in dem Filter 30, der mit dem Strombegrenzungs-Widerstand 33 bereitgestellt ist, der Strombegrenzungs-Widerstandswert derart bestimmt, dass der umlaufende Strom unterdrückt ist und daher nicht mit der charakteristischen Impedanz Zc des Motorkabels 24 zusammenfällt, so dass eine Reflexion erneut auftritt. Aufgrund dessen ist die Neigung der Filterausgangs-Terminalspannung zum und nach dem Zeitpunkt t3 größer als diese Ausführungsforme, wie durch den gestrichelten Strich angegeben. Zusätzlich ist die Impedanz des Filters in dem Filter ohne Strombegrenzungs-Widerstand 33 ungefähr dieselbe wie ein Leitungswiderstand der Dioden und der kleiner ist als die charakteristische Impedanz des Motorkabels 24, so dass eine negative Reflexion auftritt.On the other hand, in the filter 30 that with the current limiting resistor 33 is provided, the current limit resistance value is determined so that the circulating current is suppressed and therefore not with the characteristic impedance Zc of the motor cable 24 coincides, so that a reflection occurs again. Because of this, the slope of the filter output terminal voltage at and after the time is t3 greater than these embodiments, as indicated by the dashed line. In addition, the impedance of the filter in the filter is without current limiting resistor 33 is about the same as a resistivity of the diodes and less than the characteristic impedance of the motor cable 24 so that a negative reflection occurs.

9 stellt eine Motorleistung empfangende Terminalspannungen dar, die in dieser Ausführungsform erhalten ist, wenn der Strombegrenzungs-Widerstand 33 bereitgestellt ist und wenn er es nicht ist. Hierin stellen die Zeitpunkte t1`, t2` und t3' in 9 diejenigen dar, die durch Hinzufügen einer Zeit der Spannungsverbreitung von den Filterausgangs-Terminals zu den eine Motorleistung empfangenden Terminals zu den Zeitpunkten t1, t2 und t3 in 8 erhalten sind. Der Wert der die Motorleistung empfangenden Terminalspannung ist ein Wert, der durch Multiplizieren der Filterausgangs-Terminalspannung durch einen Reflexionskoeffizienten +1 erhalten ist, der durch die charakteristische Impedanz Zc des Kabels und die Impedanz Zm des Motors bestimmt ist. Zu dem Zeitpunkt t3`, wenn die Verbreitung der positiven Reflexionsspannung von den Filterausgangs-Terminals endet, wird der Spannungswert dieser Ausführungsform maximal. Auf der anderen Seite wird die Verbreitung der positiven Reflexionsspannung in dem Filter 30, der mit dem Strombegrenzungs-Widerstand 33 bereitgestellt ist, fortgeführt, wie durch einen gestrichelten Strich angegeben, und somit steigt die Spannung selbst nach dem Zeitpunkt t3`. Zusätzlich beginnt sich negative Reflexionsspannung in dem Filter 30 ohne den Strombegrenzungs-Widerstand 33 zu verbreiten, wie durch einen gestrichelten und gepunkteten Strich angegeben, und somit fällt die Spannung. Dann tritt die Schwingung gemäß der Länge des Kabels und einer Geschwindigkeit der Verbreitung auf. 9 represents a motor power receiving terminal voltage obtained in this embodiment when the current limiting resistor 33 is provided and if he is not. Here are the dates t1`, t2 `and t3 ' in 9 those added by adding a time of voltage spread from the filter output terminals to the motor power receiving terminals at the times t1 . t2 and t3 in 8th are obtained. The value of the engine power receiving terminal voltage is a value obtained by multiplying the filter output terminal voltage by a reflection coefficient +1 is obtained, which is determined by the characteristic impedance Zc of the cable and the impedance Zm of the motor. At the time t3` When the propagation of the positive reflection voltage from the filter output terminals ends, the voltage value of this embodiment becomes maximum. On the other hand, the spread of the positive reflection voltage in the filter 30 that with the current limiting resistor 33 is continued as indicated by a dashed line, and thus the voltage increases even after the timing t3` , In addition, negative reflection voltage starts in the filter 30 without the current limiting resistor 33 to spread, as indicated by a dashed and dotted line, and thus the voltage drops. Then, the vibration occurs according to the length of the cable and a speed of diffusion.

Wie oben beschrieben, ist der Reaktion 31 des Filters 30 in dieser Ausführungsform an den Wechselstromausgangs-Terminalseiten des Umrichters 23 angeschlossen und der Diodenbrücken-Schaltkreis 32 ist an den Anschlusspunkten P1u bis P1w an den Ausgangsseiten des Reaktors 31 über den Strombegrenzungs-Widerstand 33 angeschlossen. Dann ist der Widerstandswert des Strombegrenzungs-Widerstandes 33 der charakteristischen Impedanz Zc des Motorkabels 24 zwischen den Anschlusspunkten P1u bis P1w und den Anschlussterminals tu bis tw des Dreiphasen-Motors 14 gleichgestellt, wodurch die Stoßspannung an den die Motorleistung empfangenden Terminals effektiv unterdrückt sein kann, während sie den umlaufenden Strom, der durch die Dioden des Diodenbrücken-Schaltkreises 32 fließt, rasch abschwächt.As described above, the reaction is 31 of the filter 30 in this embodiment, at the AC output terminal sides of the inverter 23 connected and the diode bridge circuit 32 is at the connection points P1u to P1w at the exit sides of the reactor 31 over the current limiting resistor 33 connected. Then the resistance value of the current limiting resistor 33 the characteristic impedance Zc of the motor cable 24 between the connection points P1u to P1w and the connection terminals tu to tw of the three-phase motor 14 equated, whereby the surge voltage at the motor power receiving terminals can be effectively suppressed, while the circulating current flowing through the diodes of the diode bridge circuit 32 flows, weakens rapidly.

Das Nächste wird eine Beschreibung der Einstellung des Widerstandswertes des Strombegrenzungs-Widerstandes 33 unter Berücksichtigung von asymmetrischen Eigenschaften des Motorkabels 24 sein.Next is a description of setting the resistance value of the current limiting resistor 33 taking into account asymmetrical characteristics of the motor cable 24 his.

Die Widerstandswerte der jeweiligen Widerstände Ru bis Rw des Strombegrenzungs-Widerstandes 33 kann für jede Phase gemäß dem Typ des Motorkabels 24, den Kabelverlegungsbedingungen und dergleichen auf individuelle Werte eingestellt sein.The resistance values of the respective resistors Ru to rw of the current limiting resistor 33 can be for each phase according to the type of motor cable 24 , the cable laying conditions and the like may be set to individual values.

Z. B. kann als Motorkabel 24 ein vieradriges Kabel 40 verwendet werden, das eine Querschnittsansicht wie in 10 dargestellt aufweist. Das vieradrige Kabel 40 schließt einen U-Phasenleiter 40u, einen V-Phasenleiter 40v, einen W-Phasenleiter 40w und einen Erdungsleiter 40e ein, die jeweils einen isolierend beschichteten Leiter einschließen, die gebündelt und mit einer Isolationsbeschichtung 40c beschichtet sind. Wenn das vieradrige Kabel 40 verwendet ist, hat die V-Phase einen charakteristischen Impedanzwert, der von dem der U- und W-Phasen unterschiedlich ist, da die V-Phase in Bezug auf die U- und W-Phasen asymmetrisch positioniert ist. Vor dem Hintergrund dieses Umstandes kann der Strombegrenzungs-Widerstandswert der V-Phase auf einen Wert eingestellt sein, der unterschiedlich von dem der U- und W-Phasen ist.For example, as a motor cable 24 a four-core cable 40 to be used, which is a cross-sectional view as in 10 has shown. The four-core cable 40 closes a U-phase conductor 40u , a V-phase conductor 40v , a W phase conductor 40w and a grounding conductor 40e each including an insulating coated conductor bundled and provided with an insulation coating 40c are coated. If the four-core cable 40 is used, the V phase has a characteristic impedance value different from that of the U and W phases because the V phase is asymmetrically positioned with respect to the U and W phases. In view of this circumstance, the current-limiting resistance value of the V-phase may be set to a value different from that of the U and W phases.

Wenn dreiadrige Motorkabel für die U-Phase, die V-Phase und die W-Phase verwendet werden, ist die charakteristische Impedanz zwischen den anliegend angeordneten Phasen und einer davon gesondert angeordneten Phase unterschiedlich, die somit in den Widerstandswerten der Strombegrenzungs-Widerstände Ru, Rv und Rw widergespiegelt sein kann.When three-wire motor cables are used for the U phase, the V phase, and the W phase, the characteristic impedance is different between the adjacent phases and a separate phase thereof, hence the resistance values of the current limiting resistors Ru . Rv and rw can be mirrored.

Als Nächstes wird eine spezifische Beschreibung darüber abgegeben, wie die charakteristische Impedanz des Motorkabels und der Widerstandswert des Strombegrenzungs-Widerstandes 33 bestimmt sind.Next, a specific description will be given about how the characteristic impedance of the motor cable and the resistance value of the current limiting resistor 33 are determined.

11A und 11B stellen Messbeispiele der charakteristischen Motorkabel-Impedanzen eines einadrigen Kabels, eines dreiadrigen Kabels und eines vieradrigen Kabels dar. In 11A stellt die horizontale Achse einen nominalen Querschnittsbereich des Kabelleiters dar und die vertikale Achse stellt die charakteristische Impedanz des Motorkabels dar. In 11B stellt die horizontale Achse den zulässigen Strom des Kabelleiters dar und die vertikale Achse stellt die charakteristische Impedanz des Motorkabels dar. 11A and 11B illustrate measurement examples of the characteristic motor cable impedances of a single-core cable, a three-core cable and a four-core cable 11A the horizontal axis represents a nominal cross sectional area of the cable ladder and the vertical axis represents the characteristic impedance of the motor cable 11B the horizontal axis represents the permissible current of the cable ladder and the vertical axis represents the characteristic impedance of the motor cable.

Unter Bezugnahme auf die 11A und 11B oben wird die nachfolgende Beschreibung beschreiben, wie der Widerstandswert des Strombeschränkungs-Widerstandes 33 des Filters 30 bestimmt ist, der in einem beispielhaften Fall zu verwenden ist, in dem der Dreiphasen-Motor von dem Dreiphasen-Umrichter mit einer Leistungskapazität von 7,5 kW, einer Spannung von 400 V und Bemessungsstrom von 23 A angetrieben ist.With reference to the 11A and 11B above, the following description will describe how the resistance value of the current limiting resistor 33 of the filter 30 is intended to be used in an exemplary case in which the three-phase motor is driven by the three-phase inverter with a power capacity of 7.5 kW, a voltage of 400 V and a rated current of 23 A.

In dem Motorkabel 24 ist der zulässige Strom in Abhängigkeit von einem nominalen Querschnittsbereich bestimmt. Zusätzlich dazu kann in der Praxis die Kabelauswahl basierend auf einem Wert erfolgen, die von dem zulässigen Strom erhalten ist, der in Abhängigkeit von dem nominalen Querschnittsbereich durch einen Koeffizienten von 1 oder weniger bestimmt ist, um davon auszugehen, dass eine zulässige Menge erzeugter Hitze gemäß den Verlegungsbedingungen gemindert ist oder um eine derartige Einstellung vorzunehmen, dass ein Spannungsabfall, der am Kabel auftritt, gleich wie oder niedriger ist als ein zulässiger Bereich. In dem obigen Beispiel ist es ausreichend, wenn der nominale Querschnittsbereich 2 mm2 oder höher beträgt, wenn ein Querschnittsbereich eines Leiterkabels bestimmt wird, der von dem zulässigen Strom anzuwenden ist, der in Abhängigkeit von dem nominalen Querschnittsbereich bestimmt ist; damit der Bemessungsstrom von 23 A fließt. Unter Berücksichtigung der anzuwendenden Kabelverlegungsbedingungen allerdings muss der nominale Querschnittsbereich 5,5 mm2 oder höher sein.In the motor cable 24 the permissible current is determined as a function of a nominal cross-sectional area. In addition, in practice, the cable selection may be made based on a value obtained from the allowable current determined by a coefficient of 1 or less depending on the nominal cross-sectional area, to assume that an allowable amount of generated heat is the laying conditions or to make such an adjustment that a voltage drop, which occurs on the cable, is equal to or lower than a permissible range. In the above example, it is sufficient if the nominal cross-sectional area 2 mm 2 or higher, when determining a cross sectional area of a conductor cable to be applied from the allowable current determined depending on the nominal cross sectional area; so that the rated current of 23 A flows. However, considering the cable laying conditions to be applied, the nominal cross-sectional area must be 5.5 mm 2 or higher.

Unter Bezugnahme auf 11A schwankt der Wert der charakteristischen Impedanz des Kabels hierin mit einem nominalen Querschnittsbereich von 5,5 mm2 mit dem Typ des Kabels: 99 Q in dem einadrigen Kabel, 61 Q in dem vieradrigen Kabel und 41 Ω in dem dreiadrigen Kabel. Wenn das zu verwendende Kabel vorab bestimmt ist, kann der Widerstandswert des Strombegrenzungs-Widerstandes 33 gemäß dem Kabel auf den obigen Wert eingestellt sein. Wenn das zu verwendende Kabel unbestimmt ist, kann die charakteristische Impedanz auf einen Wert von gleich wie oder größer als 41 Ω eingestellt sein, der der Mindestwert ist, und gleich wie oder kleiner als 70 Ω, der ein Zwischenwert in den drei Kabeln ist. Wenn der Bemessungsstrom-Wert alternativ z. B. relativ niedrig ist und die Verwendung eines mehradrigen Kabels wahrscheinlich ist, kann die charakteristische Impedanz auf einen Wert von gleich wie oder größer als 41 Ω eingestellt sein, der der Mindestwert ist, und gleich wie oder kleiner als 50 Ω, der ein Zwischenwert zwischen dem vieradrigen Kabel und dem dreiadrigen Kabel ist.With reference to 11A The value of the characteristic impedance of the cable herein varies with a nominal 5.5 mm 2 cross-sectional area with the type of cable: 99 Q in the single-core cable, 61 Q in the 4-core cable, and 41Ω in the 3-wire cable. If the cable to be used is determined beforehand, the resistance value of the current limiting resistor 33 be set to the above value according to the cable. If the cable to be used is indefinite, the characteristic impedance may be set to a value equal to or greater than 41 Ω, which is the minimum value, and equal to or less than 70 Ω, which is an intermediate value in the three cables. If the rated current value alternatively z. B. is relatively low and the use of a multi-core cable is likely, the characteristic impedance may be set to a value equal to or greater than 41 Ω, which is the minimum value, and equal to or less than 50 Ω, which is an intermediate value between the four-wire cable and the three-wire cable.

Anzumerken ist, dass die charakteristische Impedanz des Kabels im Prinzip durch den Leiterradius, die Entfernung zwischen den jeweiligen U-, V- und W-Phasen-Leitern, dem Isolationsmaterial und dergleichen bestimmt ist und nicht von der Kabellänge abhängt. Somit kann die charakteristische Impedanz unter Bezugnahme auf ein Kabel auch ohne praktisches Messen der charakteristischen Impedanz des Motorkabels 24 geschätzt werden, dasselbe gilt für die Stromkapazität und den Typ. Alternativ kann die charakteristische Impedanz von dem zulässigen Stromwert des Filters und 11B derart geschätzt werden, dass der Widerstandswert des Strombegrenzungs-Widerstandes 33 eingestellt ist. Z. B. kann die Beziehung zwischen einem zulässigen Stromwert I [A] des Kabels und der charakteristischen Impedanz Zc [Ω] durch die folgenden Annäherungsformeln dargestellt sein: Einadriges Kabel :  Zc = 283 × I − 0,295 [ Ω ]

Figure DE102018133621A1_0001
Dreiadriges Kabel :  Zc = 93 × I − 0,266 [ Ω ]
Figure DE102018133621A1_0002
 Vieradriges Kabel :  Zc = 142 × I − 0,256 [ Ω ]
Figure DE102018133621A1_0003
 It should be noted that the characteristic impedance of the cable is in principle by the conductor radius, the distance between the respective U- . V- and W- Phase conductors, the insulating material and the like is determined and does not depend on the cable length. Thus, the characteristic impedance with respect to a cable can also be measured without practically measuring the characteristic impedance of the motor cable 24 the same applies to the current capacity and the type. Alternatively, the characteristic impedance of the allowable current value of the filter and 11B be estimated such that the resistance of the current limiting resistor 33 is set. For example, the relationship between a permissible current value I [A] of the cable and the characteristic impedance Zc [Ω] can be represented by the following approximation formulas: Single-core cable : Zc = 283 × I - 0,295 [ Ω ]
Figure DE102018133621A1_0001
 Three-core cable : Zc = 93 × I - 0.266 [ Ω ]
Figure DE102018133621A1_0002
 Four-core cable : Zc = 142 × I - 0.256 [ Ω ]
Figure DE102018133621A1_0003

Unter Bezugnahme der obigen Formeln (1) bis (3) ist der Widerstandswert des Strombegrenzungs-Widerstandes 33 auf 89 Ω (283 x 50-0,295) aus der obigen Formel (1) eingestellt, wenn ein einadriges Kabel in dem Fall eines zulässigen Stroms von 50 A als Motorkabel 24 verwendet ist. Auf ähnliche Weise kann der Widerstandswert des Strombegrenzungs-Widerstandes 33 durch Ersetzen des zulässigen Stroms I durch I in der Formel (2) eingestellt sein, wenn ein dreiadriges Kabel als Motorkabel 24 verwendet ist. Wenn weiterhin ein vieradriges Kabel als Motorkabel 24 verwendet ist, kann der zulässige Strom I durch I in der Formel (3) ersetzt sein, um den Widerstandswert des Strombegrenzungs-Widerstandes 33 einzustellen.With reference to the above formulas (1) to (3), the resistance value of the current limiting resistor is 33 is set to 89 Ω (283 x 50 -0.295 ) from the above formula (1) when a single-core cable in the case of a permissible current of 50 A as a motor cable 24 is used. Similarly, the resistance value of the current limiting resistor 33 by replacing the allowable current I by I in the formula (2) when a three-core cable as a motor cable 24 is used. If still a four-wire cable as a motor cable 24 is used, the allowable current I may be replaced by I in the formula (3) to the resistance value of the current limiting resistor 33 adjust.

Anzumerken ist, dass, während die erste Ausführungsform den Fall beschrieben hat, in dem der Strombegrenzungs-Widerstand 33 an die Wechselstrom-Eingangsterminalseiten des Diodenbrücken-Schaltkreises 32 angeschlossen ist, die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Wie in 12 dargestellt, können Strombegrenzungs-Widerstände R2u, R2v und Rw2 in Serie an die Kathodenseiten der Dioden D31, D33 und D35 des Diodenbrücken-Schaltkreises 32 angeschlossen sein und Strombegrenzungs-Widerstände R2x, R2y und R2z können in Serie an die Anodenseiten der Dioden D32, D34 und D36 davon angeschlossen sein. In diesem Fall sind die Widerstandswerte der jeweiligen Strombegrenzungs-Widerstände R2u bis R2w und R2x bis R2z auf dieselben Werte der Strombegrenzungswiderstände Ru bis Rw der ersten Ausführungsform eingestellt. Selbst in der Struktur der 12 sind die Strombegrenzungs-Widerstände R2u bis R2w und R2x bis R2z im Strompfad des umlaufenden Stroms derart angeschlossen, dass dieselben vorteilhaften Auswirkungen wie die der ersten Ausführungsform erhalten werden können.It should be noted that while the first embodiment has described the case in which the current limiting resistor 33 to the AC input terminal sides of the diode bridge circuit 32 is connected, the invention is not limited thereto. As in 12 shown, can current limiting resistors R2U . r2v and R w2 in series with the cathode sides of the diodes D31 . D33 and D35 of the diode bridge circuit 32 be connected and current limiting resistors r2x . 2y and R2Z can be connected in series to the anode sides of the diodes D32 . D34 and D36 be connected to it. In this case, the resistance values of the respective current limiting resistors R2U to r2w and r2x to R2Z to the same values of the current limiting resistors Ru to rw set the first embodiment. Even in the structure of 12 are the current limiting resistors R2U to r2w and r2x to R2Z in the current path of the circulating current are connected so that the same advantageous effects as those of the first embodiment can be obtained.

Wie in 13 dargestellt und wie bei der Anschlussposition des Strombegrenzungs-Widerstandes 33 können zusätzlich Strombegrenzungs-Widerstände R3p und R3n jeweils an den Seitendraht mit hohem Potenzial Lp1 und den Seitendraht mit niedrigem Potenzial Ln1 angeschlossen sein, die als Gleichstromausgangsseiten des Diodenbrücken-Schaltkreises 32 dienen. In diesem Fall können der Widerstandswert der Strombegrenzungs-Widerstände R3p und R3n auf ¾ des Widerstandswertes der Strombegrenzungs-Widerstände Ru bis Rw in der ersten Ausführungsform eingestellt sein.As in 13 represented and as in the connection position of the current-limiting resistor 33 can additionally provide current limiting resistors 3p and r3n each to the high-potential side wire Lp1 and the low-potential side wire n1 connected as the DC output sides of the diode bridge circuit 32 serve. In this case, the resistance of the current limiting resistors 3p and r3n to ¾ of the resistance value of the current limiting resistors Ru to rw be set in the first embodiment.

In diesem Fall wird der Widerstandswert der Strombegrenzungs-Widerstände R3p und R3n wie folgt bestimmt. In this case, the resistance value of the current-limiting resistors 3p and r3n determined as follows.

Unter Verwendung insbesondere eines beispielhaften Falls, in dem bei den Schaltelementen des Umrichters ein Schaltelement des unteren Zweigs in der U-Phase und Schaltelemente des oberen Arms in der V- und W-Phase eingeschaltet sind, wird eine Beschreibung eines Verfahrens zum Einstellen eines Widerstandswertes abgegeben, der der Anschlussposition des Strombegrenzungs-Widerstandes 33 in Bezug auf die 14A, 14B und 14C entspricht, die den 1, 12 und 13 entsprechen.Using, in particular, an exemplary case in which a switching element of the lower branch in the switching elements of the inverter in the U- Phase and switching elements of the upper arm in the V- and W- Phase are turned on, a description of a method for setting a resistance value is delivered, the connection position of the current limiting resistor 33 in terms of the 14A . 14B and 14C corresponds to the 1 . 12 and 13 correspond.

Unter den Leitungsbedingungen der o. g. Schaltelemente fließt Strom in das Motorkabel 24 und dem Diodenbrücken-Schaltkreis 32 entlang einem Pfad, der durch einen gestrichelten Strich in den 14A bis 14C angegeben ist. In dem Strompfad sind die charakteristische Impedanz der Motorkabel-Seite und das Widerstandsbauteil der Diodenbrücken-Seite, die von den Punkten erhalten sind, an denen der Reaktor, das Motorkabel und die Diodenbrücke angeschlossen sind, in den folgenden (1) bis (4) beschrieben:Under the line conditions of the above-mentioned switching elements, current flows into the motor cable 24 and the diode bridge circuit 32 along a path indicated by a dashed line in the 14A to 14C is specified. In the current path, the characteristic impedance of the motor cable side and the resistance element of the diode bridge side obtained from the points where the reactor, the motor cable and the diode bridge are connected are shown in the following ( 1 ) to ( 4 ):

(1) Der charakteristische Impedanzwert der Seite des Motorkabels 24 beträgt 3/2 Zc, der in den 14A bis 14C gemeinsam ist. Mit anderen Worten, der charakteristische Impedanzwert des Motorkabels 24 kann als ein Serienschaltkreis der Impedanz Zc des U-Phasenpfades und eine parallele Anschlussimpedanz Zc/2 der V- und W-Phasen betrachtet werden. Dementsprechend kann der charakteristische Impedanzwert per Zc + Zc/2 = 3/2Zc dargestellt sein.(1) The characteristic impedance value of the motor cable side 24 is 3/2 Zc, which is in the 14A to 14C is common. In other words, the characteristic impedance value of the motor cable 24 can be considered as a series circuit of the impedance Zc of the U-phase path and a parallel connection impedance Zc / 2 of the V and W phases. Accordingly, the characteristic impedance value can be represented by Zc + Zc / 2 = 3 / 2Zc.

(2) Wenn der Strombegrenzungs-Widerstand 33 wie in 14A dargestellt an die Wechselstrom-Eingangsterminalseiten des Diodenbrücken-Schaltkreises 32 angeschlossen ist, beträgt der Strombegrenzungs-Widerstandswert: Ru + ( Rv × Rw ) / ( Rv + Rw ) ,

Figure DE102018133621A1_0004
wobei, wenn Ru = Rv = Rw = R1, dann (3/2) R1.(2) When the current limiting resistor 33 as in 14A shown to the AC input terminal sides of the diode bridge circuit 32 is connected, the current limit resistance value is: Ru + ( Rv × rw ) / ( Rv + rw ) .
Figure DE102018133621A1_0004
 where, if Ru = Rv = Rw = R1, then (3/2) R1.

Er kann als ein Serien-Schaltkreis des Strombegrenzungs-Widerstandes Ru des U-Phasenpfades und eine parallele Anschlussimpedanz der V- und W-Phasen (Rv x R2) / (Rv + Rw) betrachtet werden. Wenn die Strombegrenzungs-Widerstandswerte aller drei Phasen gleich R1 (Ru = Rv = Rw = R1) sind, kann der Widerstandswert durch (3/2) R1 dargestellt sein.It can be considered as a series circuit of current limiting resistor Ru of U- Phase path and a parallel connection impedance of the V- and W phases (Rv x R2 ) / (Rv + Rw). When the current limit resistance values of all three phases are the same R1 (Ru = Rv = Rw = R1 ), the resistance value can be determined by (3/2) R1 be shown.

(3) Wenn der Strombegrenzungs-Widerstand 33 wie in 14B dargestellt an den Diodenbrücken-Schaltkreis 32 angeschlossen ist, beträgt der Strombegrenzungs-Widerstandswert R2u + ( R2y × R2z )   /   ( R2y × R2z ) ,

Figure DE102018133621A1_0005
wobei, wenn R2u = R2y = R2z = R2, dann (3/2) R2.(3) When the current limiting resistor 33 as in 14B shown at the diode bridge circuit 32 is connected, the current limit resistance value R2U + ( 2y × R2Z ) / ( 2y × R2Z ) .
Figure DE102018133621A1_0005
 being, if R2U = 2y = R2Z = R2 , then (3/2) R2 ,

Er kann als ein Serien-Schaltkreis des Strombegrenzungs-Widerstandes R2u des U-Phasenpfades und eine parallele Anschlussimpedanz der V- und W-Phasen (R2y x R2z) / (R2y + R2z) betrachtet werden. Wenn die Strombegrenzungs-Widerstandswerte aller drei Phasen gleich R2 (R2u = R2y = R2z = R2) sind, kann der Widerstandswert durch (3/2) R2 dargestellt sein.It can be considered as a series circuit of current limiting resistor R2U of the U-phase path and a parallel connection impedance of the V and W phases ( 2y x R2Z ) / ( 2y + R2Z ) to be viewed as. When the current limit resistance values of all three phases are the same R2 ( R2U = 2y = R2Z = R2 ), the resistance value can be determined by (3/2) R2 be shown.

Wenn der Strombegrenzungs-Widerstand 33 wie in 14C dargestellt an den Gleichstrom-Ausgangsseiten des Diodenbrücken-Schaltkreises 32 angeschlossen ist, beträgt der Strombegrenzungs-Widerstandswert: R3p + R3n ,

Figure DE102018133621A1_0006
wobei, wenn R3p = R3n = R3, dann 2R3.When the current limiting resistor 33 as in 14C shown on the DC output sides of the diode bridge circuit 32 is connected, the current limit resistance value is: 3p + r3n .
Figure DE102018133621A1_0006
 being, if 3p = r3n = R3 , then 2R3.

Er kann als ein Serien-Schaltkreis des Strombegrenzungs-Widerstandes R3p des U-Phasenpfades (= positiver Seitenpfad des Gleichstrom-Abschnitts) und des Strombegrenzungs-Widerstandes R3n des V- und W-Phasenpfades (= negativer Seitenpfad des Gleichstrom-Abschnitts) betrachtet werden. Wenn die Strombegrenzungs-Werte der positiven und negativen Seite gleich R3 (R3p = R3n = R3) sind, kann der Widerstandswert durch 2R3 dargestellt sein.It can be considered as a series circuit of current limiting resistor 3p of U Phase path (= positive side path of the DC section) and the current limiting resistor r3n of V- and W- Phase path (= negative side path of the DC section) are considered. When the current limit values of the positive and negative sides are the same R3 ( 3p = r3n = R3 ), the resistance value can be through 2R3 be shown.

In dieser Ausführungsform ist es ausreichend, dass die charakteristischen Impedanzwerte und die Strombegrenzungs-Widerstandswerte, die oben erhalten wurden, in dem in den Beispielen beschriebenen Größenverhältnis sind (charakteristischer Impedanzwert ≥ Widerstandswert). In this embodiment, it is sufficient that the characteristic impedance values and the current limit resistance values obtained above are in the size ratio described in the examples (characteristic impedance value ≥ resistance value).

Bei einem Vergleich zwischen der (1) und der (2) beträgt die Impedanz der Motorkabel-Seite nunmehr (3/2) Zc, während der Strombegrenzungswiderstand der Diodenbrücken-Seite (3/2) R1 beträgt, bei dem mit der charakteristischen Impedanz des Kabels und dem Strombegrenzungs-Widerstand multiplizierte Konstanten beide 3/2 sind. Dementsprechend kann der Strombegrenzungs-Widerstandswert jeder Phase in der Anordnung des Strombegrenzungs-Widerstandes 33 in 14A auf einen gleichen Wert in Bezug auf die charakteristische Impedanz jeder Phase in dem Motorkabel, wie in den Beispielen beschrieben, eingestellt sein.In a comparison between the ( 1 ) and the ( 2 ) the impedance of the motor cable side is now ( 3.2 ) Zc, while the current limiting resistor of the diode bridge side ( 3 / 2 ) R1 is the constant multiplied by the characteristic impedance of the cable and the current limiting resistor 3.2 are. Accordingly, the current limit resistance value of each phase in the arrangement of the current limiting resistor 33 in 14A be set to an equal value with respect to the characteristic impedance of each phase in the motor cable as described in the examples.

Als Nächstes beträgt bei einem Vergleich zwischen der (1) und der (3) die Impedanz der Motorkabel-Seite (3/2) Zc, während der Strombegrenzungs-Widerstand der Diodenbrücken-Seite (3/2) R2 beträgt, bei dem die mit der charakteristischen Impedanz des Kabels und dem Strombegrenzungs-Widerstand multiplizierte Konstanten beide 3/2 betragen. Dementsprechend können der Strombegrenzungs-Widerstandswert jeder Phase in der Anordnung des Strombegrenzungs-Widerstandes 33 in 14B auf einen gleichen Wert in Bezug auf die charakteristische Impedanz jeder Phase in dem Motorkabel, wie in dem Beispiel beschrieben, eingestellt sein. Mit anderen Worten, der Strombegrenzungs-Widerstandswert in der Anordnung des Strombegrenzungs-Widerstandes 33 in 14B kann auf denselben Wert wie in der Anordnung des Strombegrenzungs-Widerstandes 33 in 14A eingestellt sein. Next, in a comparison between the ( 1 ) and the ( 3 ) the impedance of the motor cable side ( 3 / 2 ) Zc, while the current limiting resistor of the diode bridge side ( 3 / 2 ) R2 wherein the constant multiplied by the characteristic impedance of the cable and the current limiting resistor is both 3.2 be. Accordingly, the current limit resistance value of each phase in the arrangement of the current limiting resistor 33 in 14B be set to an equal value with respect to the characteristic impedance of each phase in the motor cable as described in the example. In other words, the current limit resistance in the arrangement of the current limiting resistor 33 in 14B can be the same value as in the arrangement of the current limiting resistor 33 in 14A be set.

Als Nächstes beträgt bei einem Vergleich zwischen der (1) und der (4) die Impedanz der Motorkabel-Seite (3/2) Zc, während der Strombegrenzungs-Widerstand der Diodenbrücken-Seite 2R2 beträgt, bei dem die mit der charakteristischen Impedanz des Kabels multiplizierte Konstante ¾ (3/2 : 2) der mit dem Strombegrenzungs-Widerstand multiplizierte Konstante beträgt. Dementsprechend können der Strombegrenzungs-Widerstandswert der positiven und negativen Seiten des Gleichstromabschnitts in der Anordnung des Strombegrenzungs-Widerstandes 33 in 14C auf ¾ des gleichen Wertes in Bezug auf die charakteristische Impedanz jeder Phase in dem Motorkabel, wie in dem Beispiel beschrieben, eingestellt sein. Mit anderen Worten, der Strombegrenzungs-Widerstandswert in der Anordnung des Strombegrenzungs-Widerstandes 22 in 14C kann auf einen Wert von ¾ in der Anordnung des Strombegrenzungs-Widerstandes 33 in 14A eingestellt sein.Next, in a comparison between the (1) and the ( 4 ) the impedance of the motor cable side ( 3 / 2 ) Zc, while the current limiting resistor of the diode bridge side 2R2 where the constant multiplied by the characteristic impedance of the cable is ¾ (3/2: 2) of the constant multiplied by the current limiting resistor. Accordingly, the current limit resistance value of the positive and negative sides of the DC section in the arrangement of the current limiting resistor 33 in 14C be set to ¾ of the same value with respect to the characteristic impedance of each phase in the motor cable as described in the example. In other words, the current limit resistance in the arrangement of the current limiting resistor 22 in 14C can be set to a value of ¾ in the arrangement of the current limiting resistor 33 in 14A be set.

Während 7 der ersten Ausführungsform weiterhin einen dargestellten Diodenstrom in dem Fall aufweist, in dem bei einem Diodentyp ideale Sperrverzögerungs-Merkmale angewendet sind, gibt es zusätzlich effektiv eine Sperrverzögerungs-Zeit, während der Strom in einer umgekehrten Richtung zu einer Vorwärtsrichtung der Diode fließt. Zusätzlich wiederholen die Schaltelemente des Umrichters 23 eine AUS/EIN-Operation als Antwort auf die PWM-Operation, wodurch die Ausgangsterminals des Umrichters 23 eine rechteckige Wellenspannung mit einer PWM-Impulsbreite ausgeben. Wenn die Sperrverzögerungs-Zeit der Diode jedoch länger ist als die Impulsbreite, strömt der Diodenstrom weiterhin, was zu einem Problem wie z. B. Hitzeerzeugung oder in einigen Fällen zu Schäden führen kann. Aufgrund dessen ist es notwendig, einen Diodentyp zu verwenden, der geeignete Sperrverzögerungs-Merkmale aufweist. Es ist insbesondere vorzuziehen, eine Hochgeschwindigkeits-Diode anzuwenden, deren Sperrverzögerungs-Zeit kürzer ist als die PWM-Impulsbreite.While 7 In addition, the first embodiment further has a diode current shown in the case where ideal reverse recovery characteristics are applied to a diode type, in addition, there is effectively a reverse recovery time while the current flows in a reverse direction to a forward direction of the diode. In addition, the switching elements of the inverter repeat 23 an OFF / ON operation in response to the PWM operation, which causes the output terminals of the inverter 23 output a rectangular wave voltage with a PWM pulse width. However, when the reverse recovery time of the diode is longer than the pulse width, the diode current continues to flow, resulting in a problem such as a short circuit. Heat generation or, in some cases, damage. Due to this, it is necessary to use a diode type having suitable reverse recovery characteristics. It is particularly preferable to use a high speed diode whose reverse recovery time is shorter than the PWM pulse width.

In der ersten Ausführungsform ist der Widerstandswert des Strombegrenzungs-Widerstandes 33 zusätzlich auf einen Wert gleich der charakteristischen Impedanz des Motorkabels 24 eingestellt, wodurch die Spitze des in dem negativen Filter auftretenden Verlustes gemindert ist, während die Unterdrückungswirkung der Stoßspannung an den die Motorleistung empfangenden Terminals beibehalten ist. Allerdings ist diese Erfindung nicht auf die obige Struktur beschränkt und der Widerstandswert des Strombegrenzungs-Widerstandes 33 kann auf einen Wert unter der charakteristischen Impedanz des Motorkabels 24 eingestellt sein.In the first embodiment, the resistance value of the current limiting resistor 33 in addition to a value equal to the characteristic impedance of the motor cable 24 is set, whereby the peak of the loss occurring in the negative filter is reduced, while the suppression effect of the surge voltage is maintained at the engine power receiving terminals. However, this invention is not limited to the above structure and the resistance value of the current limiting resistor 33 can be at a value below the characteristic impedance of the motor cable 24 be set.

In diesem Fall ist der Widerstandswert des Strombegrenzungs-Widerstandes 33 auf einen Wert unter der charakteristischen Impedanz des Motorkabels 24 eingestellt, während die Schaltkreisstruktur dieselbe ist wie die in 1, wodurch ein Spitzenwert des Verlustes gemindert wird.In this case, the resistance value of the current limiting resistor 33 to a value below the characteristic impedance of the motor cable 24 while the circuit structure is the same as that in FIG 1 , whereby a peak value of the loss is reduced.

Mit anderen Worten, der Strombegrenzungs-Widerstandswert in der ersten Ausführungsform wird mit der charakteristischen Impedanz des Kabels zusammenfallend gemacht, so dass ein sofortiger Spitzenwert des Verlustes, der in dem Strombegrenzungs-Widerstand 33 auftritt, groß wird. Auf der anderen Seite kann der Spitzenwert des Verlustes in diesem Beispiel durch Einstellen des Strombegrenzungs-Widerstandswertes auf einen Wert eingestellt sein, der kleiner ist als die charakteristische Impedanz des Kabels.In other words, the current limit resistance value in the first embodiment is made coincident with the characteristic impedance of the cable, so that an instantaneous peak of the loss contained in the current limiting resistor 33 occurs, gets big. On the other hand, by setting the current limit resistance value, the peak value of the loss in this example may be set to a value smaller than the characteristic impedance of the cable.

15 stellt einen Verlust dar, der im Strombegrenzungs-Widerstand 33 auftritt, wenn eines der Schaltelemente des Umrichters einmal in der ersten und zweiten Ausführungsform arbeitet. In 15 stellt die vertikale Achse den Stromverbrauch [W] dar und die horizontale Achse stellt die Zeit dar [µs]. In der ersten Ausführungsform steigt, durch einen gestrichelten Strich angegeben, der Leistungsverbrauch bis zu einem hohen Spitzenwert vom Beginn des Betriebs durch das Schaltelement und nimmt dann allmählich ab. Im Gegensatz dazu ist der Spitzenwert des Leistungsverbrauchs in der zweiten Ausführung gemäß Darstellung durch einen durchgehenden Strich vom Beginn des Betriebs durch das Schaltelement auf niedrigem Niveau unterdrückt, dann gemindert und mit geringer Amplitude abgeschwächt. 15 represents a loss in the current limiting resistor 33 occurs when one of the switching elements of the inverter operates once in the first and second embodiments. In 15 the vertical axis represents the power consumption [W] and the horizontal axis represents the time [μs]. In the first embodiment, the power consumption rises to a high peak value from the start of operation by the switching element, indicated by a dashed line, and then gradually decreases. In contrast, the peak power consumption in the second embodiment shown by a solid bar from the start of operation by the switching element is suppressed at a low level, then reduced and attenuated at a low amplitude.

Dementsprechend kann in 15 bestätigt werden, dass der Spitzenwert des Verlustes in der zweiten Ausführungsform gemindert ist.Accordingly, in 15 It is confirmed that the peak value of the loss is reduced in the second embodiment.

Weiterhin stellt 16 eine Stoßspannung an den die Motorleistung empfangenden Terminals in der ersten und zweiten Ausführungsform dar. In 16 ist der Spitzenwert der Stoßspannung in der ersten Ausführungsform gleich und durch einen gestrichelten Strich angegeben und in der zweiten Ausführungsform durch einen durchgehenden Strich angegeben, und es ist zu sehen, dass eine hohe Spitzenunterdrückungs-Wirkung bei gleichzeitiger Minderung der Verlustspitze erhalten werden kann.Continues 16 a surge voltage at the motor power receiving terminals in the first and second embodiments 16 For example, the peak value of the surge voltage in the first embodiment is the same and indicated by a dashed line and indicated by a solid line in the second embodiment, and it can be seen that a high peak suppression effect can be obtained while reducing the loss peak.

Das Spitzenminderungs-Prinzip der zweiten Ausführungsform ist dasselbe wie das des Filters ohne den in der ersten Ausführungsform beschriebenen Strombegrenzungs-Widerstand 33. In diesem Beispiel jedoch steigt die Impedanz des Filters 30 nach der Diodenleitung um einen Wert, der dem Strombegrenzungs-Widerstand 33 entspricht, wodurch die negative Reflexionsspannung niedrig wird. Im Ergebnis wird die Spannungsschwankung der die Motorleistung empfangenden Terminalspannung geringer als in dem Filter ohne den Strombegrenzungs-Widerstand 33. Wenn somit der Widerstandswert des Strombegrenzungs-Widerstandes 33 auf einen geringeren Wert als die charakteristische Impedanz des Motorkabels 24 eingestellt ist, wird die Impedanz des Filters 30 nach der Diodenleitung kleiner als die charakteristische Impedanz des Kabels, so dass keine positive Reflexion auftritt.The peak reduction principle of the second embodiment is the same as that of the filter without the current limiting resistor described in the first embodiment 33 , In this example, however, the impedance of the filter increases 30 after the diode line by a value equal to the current limiting resistor 33 corresponds, whereby the negative reflection voltage is low. As a result, the voltage fluctuation of the terminal power receiving the motor power becomes lower than in the filter without the current limiting resistor 33 , Thus, if the resistance value of the current limiting resistor 33 to a value lower than the characteristic impedance of the motor cable 24 is set, the impedance of the filter 30 after the diode conduction smaller than the characteristic impedance of the cable, so that no positive reflection occurs.

Dementsprechend kann ein maximaler Wert der die Motorleistung empfangenden Terminalspannung in dem Fall, in dem das Schaltelement des Umrichters einmal geschaltet ist, klein gemacht werden, um selbst in dem Fall irgendeines Strombegrenzungs-Widerstandswertes gleich der ersten Ausführungsform zu sein. Somit kann der Wert des Strombegrenzungs-Widerstandes 33 auf einen geeigneten Wert im Gleichgewicht mit dem Spitzenwert des Verlustes, dem zulässigen Strom der Diode und dergleichen eingestellt sein.Accordingly, a maximum value of the terminal voltage receiving the motor power in the case where the switching element of the inverter is once switched can be made small to be equal to the first embodiment even in the case of any current limiting resistance value. Thus, the value of the current limiting resistor 33 be set to an appropriate value in equilibrium with the peak value of the loss, the permissible current of the diode and the like.

Als Nächstes wird eine dritte Ausführungsform dieser Erfindung unter Bezugnahme auf die 17A bis 17D und 18 beschrieben.Next, a third embodiment of this invention will be described with reference to FIGS 17A to 17D and 18 described.

Die dritte Ausführungsform ist geeignet, um ein Problem zu lösen, bei dem eine übermäßige Stoßspannung zu einer Zeit des kontinuierlichen Schaltens in der zweiten Ausführung auftritt.The third embodiment is suitable for solving a problem in which an excessive surge voltage occurs at a time of continuous switching in the second embodiment.

Mit anderen Worten und im Gegensatz zur zweiten Ausführungsform betrachtet die dritte Ausführungsform es nicht als ausreichend, dass der Widerstandswert des Strombegrenzungs-Widerstandes 33 niedrig ist und stellt den Widerstandswert Rf des Strombegrenzungs-Widerstandes 33 wie folgt ein: Zc / 2 ≤ Strombegrenzung − Widerstandswert Rf ≤ Zc

Figure DE102018133621A1_0007
In other words, and in contrast to the second embodiment, the third embodiment does not consider it sufficient that the resistance value of the current limiting resistor 33 is low and sets the resistance value Rf of the current limiting resistor 33 as follows: Zc / 2 ≤ current limit - Resistance Rf ≤ Zc
Figure DE102018133621A1_0007

Hierin wird die dritte Ausführungsform gemäß dieser Erfindung beschrieben werden. In der Ausführungsform ist der Strombegrenzungs-Wert verglichen mit der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform auf einen Wert von gleich wie oder größer als die ½ der charakteristischen Impedanz des Kabels und gleich wie oder niedriger als dessen charakteristische Impedanz eingestellt, wodurch der Spitzenwert der Stoßspannung an den die Motorleistung empfangenden Terminals, die auftritt, wenn die Schaltelemente des Umrichters kontinuierlich innerhalb einer kurzen Zeit geschaltet werden, gemindert wird.Hereinafter, the third embodiment according to this invention will be described. In the embodiment, the current limit value is set to be equal to or greater than ½ the characteristic impedance of the cable and equal to or lower than the characteristic impedance thereof as compared with the second embodiment described above, whereby the peak value of the surge voltage at the Motor power receiving terminals, which occurs when the switching elements of the inverter are continuously switched within a short time, is reduced.

Als Erstes wird unter Bezugnahme auf die 17A bis 17D eine Beschreibung eines Verhaltens in einem Fall abgegeben, in dem ein Schaltelement des Umrichters kontinuierlich innerhalb einer kurzen Zeit geschaltet wird. In den 17A bis 17D stellt 17A eine Umrichterausgangs-Terminalspannung dar und 17B stellt eine die Motorleistung empfangende Terminalspannung in einem Fall dar, in dem der Umrichter kontinuierlich schaltet. Zusätzlich dazu stellt 17C einen Fall dar, in dem das Intervall des Schaltens größer ist als eine Stoßspannungs-Abschwächungszeit und 17D stellt einen Fall dar, in dem das Schaltintervall extrem kürzer ist als die Stoßspannungs-Abschwächungszeit. Wie in den 17A bis 17D zu sehen ist, ist eine Stoßspannung, die aufgrund eines Schaltens zum ersten Mal auftritt, einer Stoßspannung, die aufgrund eines Schaltens zum zweiten Mal auftritt, überlagert, so dass eine hohe Stoßspannung an den die Motorleistung empfangenden Terminals auftritt, wenn das Schaltintervall kürzer ist als die Stoßspannungs-Abschwächungszeit.First, referring to the 17A to 17D a description is given of a behavior in a case where a switching element of the inverter is continuously switched within a short time. In the 17A to 17D provides 17A an inverter output terminal voltage and 17B represents a terminal voltage receiving the motor power in a case where the inverter continuously switches. In addition to this 17C a case in which the interval of switching is greater than a surge voltage attenuation time and 17D Fig. 10 illustrates a case where the switching interval is extremely shorter than the surge voltage attenuation time. As in the 17A to 17D 2, a surge voltage that occurs for the first time due to switching is superimposed on a surge voltage that occurs a second time due to switching, so that a high surge voltage occurs at the engine power receiving terminals when the shift interval is shorter than the surge voltage attenuation time.

Die dritte Ausführungsform mindert die somit auftretende Stoßspannung und stellt den Widerstandswert des Strombegrenzungs-Widerstandes 33 auf einen Wert in einem Bereich von der Hälfte der charakteristischen Impedanz des Motorkabels 24 bis zu einem Wert gleich der oder niedriger als der charakteristischen Impedanz desselben ein. 18 stellt die die Motorleistung empfangenden Spannungen in einem Fall dar, in dem der Widerstandswert des Strombegrenzungs-Widerstandes 33 geändert ist. Hier gibt der durchgehende Strich an, wann der Widerstandswert des Strombegrenzungs-Widerstandes 33 in Bezug auf die charakteristische Impedanz Zc des Motorkabels 24 auf Zc/2 eingestellt ist, der gestrichelte Strich gibt an, wann der Widerstandswert des Strombegrenzungs-Widerstandes 33 in der ersten Ausführungsform auf einen Wert gleich der charakteristischen Impedanz Zc des Motorkabels 24 eingestellt ist, der gestrichelte und gepunktete Strich gibt an, wann der Widerstandswert des Strombegrenzungs-Widerstandes 33 in Bezug auf die charakteristische Impedanz Zc des Motorkabels 24 auf Zc/4 eingestellt ist, und der dünne Strich gibt an, wann der Strombegrenzungs-Widerstand 33 nicht bereitgestellt ist.The third embodiment reduces the surge voltage thus occurring and sets the resistance value of the current limiting resistor 33 to a value in a range of half the characteristic impedance of the motor cable 24 to a value equal to or lower than the characteristic impedance thereof. 18 represents the motor power receiving voltages in a case where the resistance value of the current limiting resistor 33 is changed. Here, the solid line indicates when the resistance value of the current limiting resistor 33 in terms of characteristic impedance Zc of the motor cable 24 on Zc / 2, the dashed line indicates when the resistance value of the current limiting resistor 33 in the first embodiment, to a value equal to the characteristic impedance Zc of the motor cable 24 is set, the dashed and dotted line indicates when the resistance of the current limiting resistor 33 in terms of characteristic impedance Zc of the motor cable 24 on Zc / 4 is set, and the thin line indicates when the current limiting resistor 33 not provided.

Es ist zu sehen, dass aufgrund der Reflexion an dem Kabelendabschnitt eine Stoßspannungs-Schwingung auftritt und eine Spannungsmindestwert zu einem Zeitpunkt t4 ` kleiner ist, wenn der Widerstandswert des Strombegrenzungs-Widerstandes 33 kleiner ist. Wenn dann der Spannungsmindestwert kleiner wird als die Gleichspannungs-Zwischenspannung Ed des Umrichters 23, verursacht die o. g. Überlagerung der Stoßspannung eine Stoßspannung eines hohen Niveaus, was in dem Fall des nur einmaligen Schaltens des Schaltelements nicht auftritt. Somit stellt die dritte Ausführungsform den Wert des Strombegrenzungs-Widerstandes 33 innerhalb des Bereichs von Zc/2 ≤ Strombegrenzungs-Widerstandswert Rf ≤ Zc ein, um den Mindestwert der Stoßspannung so einzustellen, dass er gleich wie oder größer als die Gleichstrom-Zwischenspannung ED des Umrichters 23 ist, so dass keine Stoßspannung von hohem Niveau aufgrund von kontinuierlichem Schalten wie oben erwähnt auftritt. Die Wirkung ist in 18 zu sehen, in der die Stoßspannungs-Schwankung klein ist, wenn der Strombegrenzungs-Widerstandswert auf ½ der charakteristischen Impedanz des Kabels eingestellt ist und dessen Mindestwert nicht unter der Gleichstrom-Zwischenspannung Ed des Umrichters 23 liegt. It can be seen that due to the reflection at the cable end portion a surge voltage oscillation occurs and a voltage minimum value at one time t4 `smaller when the resistance of the current limiting resistor 33 is smaller. Then, when the voltage minimum value is smaller than the DC intermediate voltage Ed of the inverter 23 , the above-mentioned superposition of the surge voltage causes a surge voltage of a high level, which does not occur in the case of switching the switching element only once. Thus, the third embodiment sets the value of the current limiting resistor 33 within the range of Zc / 2 ≦ current limit resistance Rf ≦ Zc to set the minimum value of the surge voltage equal to or greater than the DC intermediate voltage ED of the inverter 23 is such that no high level surge due to continuous switching occurs as mentioned above. The effect is in 18 seen in which the surge voltage fluctuation is small when the current limit resistance value is set to 1/2 the characteristic impedance of the cable and its minimum value is not lower than the DC intermediate voltage Ed of the inverter 23 lies.

Als Nächstes wird eine vierte Ausführungsform dieser Erfindung unter Bezugnahme auf 19 beschrieben.Next, a fourth embodiment of this invention will be described with reference to FIG 19 described.

Die vierte Ausführungsform ist geeignet, um eine Abnahme einer Stoßspannungs-Komponente mit einer Nullphase zu ermöglichen.The fourth embodiment is suitable for enabling a decrease of a surge voltage component with a zero phase.

Wie in 19 dargestellt, wird in der vierten Ausführungsform spezifisch ein Erdungsdioden-Zweig 34 zwischen dem Seitendraht mit hohem Potenzial Lp1 und dem Seitendraht mit niedrigem Potenzial Ln1 des Diodenbrücken-Schaltkreises 32 hinzugefügt. In dem Erdungsdioden-Zweig 34 sind Dioden D41 und D42 in Serie zwischen dem Seitendraht mit hohem Potenzial Lp1 und dem Seitendraht mit niedrigem Potenzial Ln1 angeschlossen, und ein Zwischenpunkt zwischen den Dioden D41 und D42 ist an eine Erdung angeschlossen, wodurch die Abnahme der Erdungs-Stoßspannung ebenfalls zusätzlich zur Unterdrückung der Leitung-zu-Leitung-Stoßspannung erreicht wird, die in der ersten der bis zur dritten Ausführung oben beschrieben ist.As in 19 specifically, in the fourth embodiment, a grounding diode branch is specifically illustrated 34 between the side wire with high potential lp1 and the side wire with low potential n1 of the diode bridge circuit 32 added. In the grounding diode branch 34 are diodes D41 and D42 in series between the side wire with high potential lp1 and the side wire with low potential n1 connected, and an intermediate point between the diodes D41 and D42 is connected to a ground, whereby the decrease in the ground surge voltage is also achieved in addition to the suppression of the line-to-line surge voltage, which is described in the first of the third to the third embodiment above.

Mit anderen Worten - neben der Leitung-zu-Leitung-Spannung jeder Phase in dem Reaktor 31 kann auch die Leitung-zu-Erdung-Spannung an die Gleichstrom-Zwischenspannung Ed durch den Diodenbrücken-Schaltkreis 32 angeschlossen sein. Damit kann eine Leitung-zu-Erdung-Spannung an den die Motorleistung empfangenden Terminals, d.h. eine Stoßspannungs-Komponente mit einer Nullphase, ebenfalls gemindert sein.In other words, besides the line-to-line voltage of each phase in the reactor 31 Also, the line-to-ground voltage to the DC intermediate voltage Ed through the diode bridge circuit 32 be connected. Thus, a line-to-ground voltage to the motor power receiving terminals, ie a surge voltage component with a zero phase, also be mitigated.

Hierin ist die Stoßspannungs-Komponente mit einer Nullphase eine Stoßspannung, die zwischen einem Rahmenpotenzial des Dreiphasen-Motors 14 und den Windungen des Motors auftritt und einen Motorschaden an der Leitung-zu-Erdung verursacht. Im Allgemeinen schwankt die Stoßspannung der Stoßspannungs-Komponente mit einer Nullphase in Abhängigkeit von dem Erdungsverfahren, den Anzahlen der Umrichter und Motoren für den parallelen Betrieb und dergleichen neben Schaltoperationen des Dreiphasen-Umrichters und des PWM-Stromrichters erheblich, und es ist gewöhnlich schwierig, die Stoßspannung einer Stoßspannungs-Komponente mit einer Nullphase zwischen den Windungen zu mindern.Herein, the surge voltage component having a zero phase is a surge voltage that is between a frame potential of the three-phase motor 14 and the turns of the motor occurs and causes engine damage to the line-to-ground. In general, the surge voltage of the surge component with a zero phase varies considerably depending on the grounding method, the numbers of inverters and parallel operation motors, and the like in addition to switching operations of the three-phase inverter and the PWM converter, and it is usually difficult To reduce the surge voltage of a surge voltage component with a zero phase between the turns.

In der vierten Ausführungsform jedoch schließt der Diodenbrücken-Schaltkreis 32 den Erdungsdioden-Zweig 34 ein und der Zwischenpunkt zwischen den Dioden D41 und D42 des Erdungsdioden-Zweigs 34 ist an die Erdung angeschlossen, wodurch die Stoßspannung einer Stoßspannungs-Komponente mit einer Nullphase an die Gleichstrom-Zwischenspannung Ed angeschlossen sein kann, so dass eine erhebliche Unterdrückungswirkung auf der Stoßspannung einer Stoßspannungs-Komponente mit einer Nullphase erhalten werden kann.In the fourth embodiment, however, the diode bridge circuit closes 32 the grounding diode branch 34 one and the intermediate point between the diodes D41 and D42 of the grounding diode branch 34 is connected to the ground, whereby the surge voltage of a surge component with a zero phase may be connected to the DC intermediate voltage Ed, so that a significant suppression effect on the surge voltage of a surge voltage component having a zero phase can be obtained.

Darüber hinaus kann die Unterdrückungswirkung auf die Stoßspannung einer Stoßspannungs-Komponente mit einer Nullphase problemlos nur durch Anschließen des Erdungsdioden-Zweigs 34 mit dem Zwischenpunkt, der parallel zu den Dreiphasen-Diodenzweigen 32u bis 32w geerdet ist, die den Gleichrichter-Brückenschaltkreis bilden, an den Diodenbrücken-Schaltkreis 32 erhalten sein. Weiterhin wird die Unterdrückungswirkung auf der Stoßspannung einer Stoßspannungs-Komponente mit einer Nullphase nicht durch Schaltoperationen des Dreiphasen-Umrichters und den PWM-Stromrichter, das Erdungsverfahren und die Anzahlen der Umrichter und Motoren für den parallelen Betrieb beeinflusst.Moreover, the suppression effect on the surge voltage of a surge component having a zero phase can be easily achieved only by connecting the grounding diode branch 34 with the intermediate point parallel to the three-phase diode branches 32u to 32w grounded, which form the rectifier bridge circuit, to the diode bridge circuit 32 to be kept in shape. Further, the suppression effect on the surge voltage of a zero-phase surge voltage component is not affected by switching operations of the three-phase inverter and the PWM power converter, the grounding method and the numbers of inverters and motors for parallel operation.

Anzumerken ist, dass der Erdungsdioden-Zweig 34 ebenfalls auf 12 und 13 angewendet werden kann, die wie in 20 und 21 dargestellt, Änderungen der oben beschriebenen ersten Ausführungsform sind.It should be noted that the grounding diode branch 34 also on 12 and 13 which can be applied as in 20 and 21 shown are changes of the first embodiment described above.

Während die obige vierte Ausführungsform weiterhin die Fälle beschrieben hat, in denen der Zwischenpunkt des Erdungsdioden-Zweigs 34 direkt geerdet ist, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Wie in 22 dargestellt, kann eine Kriechstrom-Unterdrückungsimpedanz Ze, die konfiguriert ist, um den Kriechstrom zu unterdrücken, zwischen dem Zwischenpunkt des Erdungsdioden-Zweigs 34 und der Erdung angeschlossen sein. Die Kriechstrom-Unterdrückungsimpedanz Ze kann spezifisch irgendeine Impedanz sein, die aus einem Kriechstrom-Unterdrückungswiderstand Re, der in 23A dargestellt ist, einem Erdungskondensator Ce zum Unterdrücken einer Stromkomponente mit niedriger Frequenz, die in 23B dargestellt ist, und einem Serienschaltkreis, der den Kriechstrom-Unterdrückungswiderstand Re und den Erdungskondensator Ce zum Unterdrücken einer Stromkomponente mit niedriger Frequenz einschließt, der in 23C dargestellt ist, ausgewählt ist.While the above fourth embodiment has further described the cases in which the intermediate point of the grounding diode branch 34 is directly earthed, the invention is not limited thereto. As in 22 can be a leakage current suppression impedance Ze which is configured to suppress the leakage current, between the intermediate point of the grounding diode branch 34 and the grounding connected. The leakage current suppression impedance Ze can be specific Any impedance resulting from a leakage current suppression resistor re who in 23A is shown, a ground capacitor Ce for suppressing a low frequency current component which is in 23B and a series circuit including the leakage current suppression resistor re and the grounding capacitor Ce for suppressing a low frequency current component which is in 23C is shown is selected.

Als Nächstes wird unter Bezugnahme der 24 eine fünfte Ausführungsform dieser Erfindung beschrieben.Next, with reference to FIG 24 A fifth embodiment of this invention is described.

In der fünften Ausführungsform ist ein Puffer-Kondensator an die Gleichstrom-Ausgangsterminalseiten des Diodenbrücken-Schaltkreises 32 angeschlossen.In the fifth embodiment, a buffer capacitor is connected to the DC output terminal sides of the diode bridge circuit 32 connected.

In der fünften Ausführungsform schließt die Struktur der oben beschriebenen ersten Ausführungsform speziell einen Puffer-Kondensator Cs ein, der zwischen dem Seitendraht mit hohem Potenzial Lp1 und dem Seitendraht mit niedrigem Potenzial Ln1 angeschlossen ist, der wie in 24 dargestellt als die Gleichstrom-Ausgangsterminals des Diodenbrücken-Schaltkreises 32 dienen. Das Anordnen des Puffer-Kondensators Cs sehr nahe an dem Diodenbrücken-Schaltkreis 32 kann die Dioden davor bewahren, durch eine übermäßige Spannung zerstört zu werden. Zusätzlich dazu weist der Puffer-Kondensator Cs eine geringe elektrostatische Kapazität des Nullpunktes mehrerer µF (Mikro-Farad) oder weniger auf, die geringer ist als eine elektrostatische Kapazität der Kondensatoren, die in dem in PTL 1 beschriebenen Stoßspannungs-Unterdrückungsschaltkreis oder dergleichen verwendet sind. Somit ist eine unnötige Ressourcenfrequenz dieser Erfindung extrem höher als die Schaltfrequenz, so dass kein übermäßiger Strom aufgrund einer Serienresonanz auftritt.In the fifth embodiment, the structure of the first embodiment described above specifically closes a buffer capacitor Cs one in between the side wire with high potential lp1 and the side wire with low potential n1 connected, as in 24 shown as the DC output terminals of the diode bridge circuit 32 serve. Arranging the buffer capacitor Cs very close to the diode bridge circuit 32 can prevent the diodes from being destroyed by excessive voltage. In addition, the buffer capacitor points Cs a low electrostatic capacity of the zero point of several uF (Micro Farad) or less, which is less than an electrostatic capacity of the capacitors used in the surge suppression circuit described in PTL 1 or the like. Thus, an unnecessary resource frequency of this invention is extremely higher than the switching frequency, so that no excessive current due to series resonance occurs.

Anzumerken ist, dass in der zweiten bis vierten Ausführungsform ebenfalls der Puffer-Kondensator Cs an die Gleichstrom-Ausgangsterminalseiten des Diodenbrücken-Schaltkreises 32 angeschlossen sein kann.It should be noted that in the second to fourth embodiments, too, the buffer capacitor Cs to the DC output terminal sides of the diode bridge circuit 32 can be connected.

Während die erste bis fünfte Ausführungsformen weiterhin die Fälle beschreiben, in denen die Anschlussposition des Strombegrenzungs-Widerstandes 33 auf den Wechselstrom-Eingangsterminalseiten des Diodenbrücken-Schaltkreises 32, die Gleichstrom-Ausgangsterminalseiten des Diodenbrücken-Schaltkreises 32 und innerhalb des Diodenbrücken-Schaltkreises 32 angeordnet sind, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Der Strombegrenzungs-Widerstand 33 kann ebenfalls in mehrere Widerstände unterteilt und in einem Strompfad des umlaufenden Stroms angeordnet sein. Kurzum, wenigstens ein Strombegrenzungs-Widerstand kann in dem Strompfad des umlaufenden Stroms angeschlossen sein.While the first to fifth embodiments further describe the cases in which the terminal position of the current limiting resistor 33 on the AC input terminal sides of the diode bridge circuit 32 , the DC output terminal sides of the diode bridge circuit 32 and within the diode bridge circuit 32 are arranged, the invention is not limited thereto. The current limiting resistor 33 may also be divided into a plurality of resistors and arranged in a current path of the circulating current. In short, at least one current limiting resistor may be connected in the current path of the circulating current.

Während die erste bis fünfte Ausführungsformen weiterhin den Fall beschreiben, in dem die Stoßspannungs-Unterdrückungsvorrichtung zwischen dem Dreiphasen-Umrichter und dem Motorkabel angeschlossen ist, kann das Stoßspannungs-Unterdrückungsgerät innerhalb des Umrichters angeordnet sein. Kurzum, das Stoßspannungs-Unterdrückungsgerät kann zwischen den Ausgangsterminals der Schaltelemente, die den Umrichter bilden, und dem Motorkabel angeschlossen sein und kann innerhalb oder außerhalb des Hauptkörpers der Umrichtervorrichtung oder des Leistungsumwandlungs-Geräts angeordnet sein.While the first to fifth embodiments further describe the case where the surge suppression device is connected between the three-phase inverter and the motor cable, the surge suppression device may be disposed inside the inverter. In short, the surge suppression device may be connected between the output terminals of the switching elements constituting the inverter and the motor cable, and may be disposed inside or outside the main body of the power conversion device or the power conversion device.

Während die erste bis fünfte Ausführungsform weiterhin den Fall beschreiben, in dem der Dreiphasen-Motor 14 durch den Dreiphasen-Umrichter 23 angetrieben ist, der das Leistungsumwandlungs-Gerät 13 bildet, kann die Erfindung ebenfalls auf Fälle angewendet sein, in denen ein Multiphasen-Motor, der vier oder mehr Phasen aufweist, durch einen Multiphasen-Umrichter angetrieben ist. In diesem Fall kann die Anzahl von Diodenzweigen, die der Anzahl von Phasen des Multiphasen-Motors entsprechen, in dem Diodenbrücken-Schaltkreis 32 parallel angeschlossen sein.While the first to fifth embodiments further describe the case where the three-phase motor 14 through the three-phase inverter 23 powered, the power conversion device 13 The invention may also be applied to cases where a multi-phase motor having four or more phases is driven by a multi-phase inverter. In this case, the number of diode branches corresponding to the number of phases of the multi-phase motor may be in the diode bridge circuit 32 be connected in parallel.

Während die erste bis fünfte Ausführungsform weiterhin den Fall beschreiben, in dem der einzelne Dreiphasen-Motor 14 durch das einzelne Leistungsumwandlungs-Gerät 13 angeschlossen ist, kann diese Erfindung ebenfalls auf Fälle angewendet sein, in denen mehrere Drei-Phasenmotoren 14 durch ein einzelnes Leistungsumwandlungs-Gerät 13 angetrieben sind. Darüber hinaus kann die Erfindung ebenfalls auf Fälle angewendet sein, in denen mehrere Paare eines Dreiphasen-Umrichters und ein Dreiphasen-Motors an einen einzelnen Gleichrichter angeschlossen sind, der das Leistungsumwandlungs-Gerät 13 bildet.While the first to fifth embodiments further describe the case where the single three-phase motor 14 through the single power conversion device 13 connected, this invention may also be applied to cases in which several three-phase motors 14 through a single power conversion device 13 are driven. Moreover, the invention may also be applied to cases where a plurality of pairs of a three-phase inverter and a three-phase motor are connected to a single rectifier including the power conversion apparatus 13 forms.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

10:10:
Motorantriebs-GerätMotor drive unit
11:11:
Dreiphasen-WechselstromversorgungThree-phase AC power supply
12:12:
Wandlerconverter
13:13:
Leistungsumwandlungs-GerätPower conversion device
14:14:
Dreiphasen-MotorThree-phase motor
20:20:
Dreiphasen-ReaktorThree-phase reactor
21: 21:
Impulsbreitenmodulations- (PWM)-StromrichterPulse Width Modulation (PWM) Rectifier
22:22:
Glättungskondensatorsmoothing capacitor
23:23:
Dreiphasen-UmrichterThree-phase inverter
24:24:
Motorkabelmotor cable
Lu:Lu:
U-PhasenkabelU-phase cable
Lv:lv:
V-PhasenkabelV-phase cable
Lw:lw:
W-PhasenkabelW-phase cable
To zu tw:To tw:
Leistung empfangendes TerminalPower receiving terminal
31:31:
Dreiphasen-ReaktorThree-phase reactor
31u:31u:
U-PhasenreaktorU-phase reactor
31v:31v:
V-PhasenreaktorV-phase reactor
31w:31w:
W-PhasenreaktorW-phase reactor
32:32:
Diodenbrücken-SchaltkreisDiode bridge circuit
32u:32u:
U-Phasen-DiodenzweigU-phase diode branch
32v:32v:
V-Phasen-DiodenzweigV-phase diode branch
32w:32w:
W-Phasen-DiodenzweigW-phase diode branch
33:33:
Strombegrenzungs-WiderstandCurrent limiting resistor
34:34:
Erdungsdioden-ZweigGrounding diode branch
Ru zu Rw, R2t zu R2w, R2x zu R2z, R3z, R3p, R3n:Ru to Rw, R2t to R2w, R2x to R2z, R3z, R3p, R3n:
Strombegrenzungs-WiderstandCurrent limiting resistor
Ze:Ze:
Kriechstrom-UnterdrückungsimpedanzLeakage current suppression impedance
Cs:Cs:
Dämpfer-KondensatorDamper capacitor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • JP 2008283755 A [0008]JP 2008283755 A [0008]
  • JP 2010136564 A [0008]JP 2010136564 A [0008]

Claims (12)

Stoßspannungs-Unterdrückungsgerät, umfassend: einen Multiphasen-Reaktor, der an einer Multiphasen-Umrichterseite eines Multiphasen-Motorkabels zwischengeschaltet ist, das einen Multiphasen-Motor an den Multiphasen-Umrichter anschließt, der zum Antreiben des Multiphasen-Motors konfiguriert ist; einen Diodenbrücken-Schaltkreis, der mehrere, parallel angeschlossene Multiphasen-Diodenzweige einschließt, wobei Zwischenpunkte der Multiphasen-Diodenzweige einzeln an Anschlusspunkte zwischen dem Motorkabel und dem Multiphasen-Reaktion angeschlossen sind; und mehrere umlaufende Stromunterdrückungs-Widerstände, die einzeln in einem Strompfad zwischengeschaltet sind, der durch die Multiphasen-Diodenzweige hindurchtritt, wobei eine Gleichstromseite mit hohem Potenzial und eine Gleichstromseite mit niedrigem Potenzial des Diodenbrücken-Schaltkreises einzeln an eine Gleichstromseite mit hohem Potenzial und eine Gleichstromseite mit niedrigem Potenzial des Multiphasen-Wandlers angeschlossen sind, und ein Widerstandswert der umlaufenden Stromunterdrückungs-Widerstände auf einen Wert derartig eingestellt ist, dass eine positive Reflexion einer Reflexionsspannung, die von der Multiphasen-Motorseite über das Motorkabel verbreitet ist, unterdrückt wird.A surge voltage suppression device, comprising: a multi-phase reactor interposed at a multi-phase inverter side of a multi-phase motor cable connecting a multi-phase motor to the multi-phase inverter configured to drive the multi-phase motor; a diode bridge circuit including a plurality of parallel-connected multiphase diode legs, wherein intermediate points of the multi-phase diode legs are individually connected to terminals between the motor cable and the multi-phase response; and a plurality of circulating current suppression resistors individually interposed in a current path passing through the multiphase diode branches, wherein a high potential DC side and a low potential DC side of the diode bridge circuit are individually connected to a high potential side DC side and a low side potential side of the multiphase converter, and a resistance value of the circulating current suppression resistors is set to a value such that a positive reflection of a reflection voltage propagated from the multi-phase motor side via the motor cable is suppressed. Stoßspannungs-Unterdrückungsgerät nach Anspruch 1, wobei ein Widerstandswert der umlaufenden Stromunterdrückungs-Widerstände derart auf einen Wert eingestellt ist, dass eine negative Reflexion auftritt, die durch Umkehren eine Polarität der Reflexionsspannung reflektiert.Surge suppressor after Claim 1 wherein a resistance of the circulating current suppression resistors is set to a value such that a negative reflection occurs, which by reversing reflects a polarity of the reflection voltage. Stoßspannungs-Unterdrückungsgerät nach Anspruch 1, wobei ein Widerstandswert der umlaufenden Stromunterdrückungs-Widerstände auf einen Wert gleich oder weniger als eine charakteristische Impedanz des Motorkabels derart eingestellt ist, dass ein Mindestwert einer leistungsempfangenden Terminal-Leitung-zu-Leitungs-Spannung des Multiphasen-Motors gleich wie oder größer ist als eine Gleichstromspannung des Multiphasen-Umrichters.Surge suppressor after Claim 1 wherein a resistance value of the circulating current suppression resistors is set equal to or less than a characteristic impedance of the motor cable such that a minimum value of a power receiving terminal line-to-line voltage of the multi-phase motor is equal to or greater than one DC voltage of the multiphase inverter. Stoßspannungs-Unterdrückungsgerät nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die umlaufenden Stromunterdrückungs-Widerstände zwischen den Zwischenpunkten der Multiphasen-Diodenzweige des Diodenbrücken-Schaltkreises und den Anschlusspunkten angeschlossen sind.A surge suppressing apparatus according to any one of Claims 1 to 3 wherein the circulating current suppression resistors are connected between the intermediate points of the multi-phase diode branches of the diode bridge circuit and the connection points. Stoßspannungs-Unterdrückungsgerät nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die umlaufenden Stromunterdrückungs-Widerstände jeweils zwischen der Seite mit hohem Potenzial des Diodenbrücken-Schaltkreises und der Seite mit hohem Potenzial des Multiphasen-Wandlers und zwischen der Seite mit niedrigem Potenzial des Diodenbrücken-Schaltkreises und der Seite mit niedrigem Potenzial des Multiphasen-Wandlers angeschlossen sind.A surge suppressing apparatus according to any one of Claims 1 to 3 wherein the circulating current suppression resistors are respectively connected between the high potential side of the diode bridge circuit and the high potential side of the multi-phase converter and between the low potential side of the diode bridge circuit and the low potential side of the multi-phase converter are. Stoßspannungs-Unterdrückungsgerät nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei in dem Diodenbrücken-Schaltkreis ein Erdungsdioden-Zweig parallel an die Multiphasen-Diodenzweige angeschlossen ist und ein Zwischenpunkt des Erdungsdioden-Zweigs an eine Erdung angeschlossen ist.A surge suppressing apparatus according to any one of Claims 1 to 5 wherein in the diode bridge circuit, a grounding diode branch is connected in parallel to the multi-phase diode branches, and an intermediate point of the grounding diode branch is connected to a ground. Stoßspannungs-Unterdrückungsgerät nach Anspruch 6, wobei eine Kriechstrom-Unterdrückungsimpedanz zwischen dem Zwischenpunkt des Erdungsdioden-Zweigs und der Erdung angeschlossen ist.Surge suppressor after Claim 6 wherein a leakage current suppression impedance is connected between the intermediate point of the grounding diode branch and the ground. Stoßspannungs-Unterdrückungsgerät nach Anspruch 7, wobei die Kriechstrom-Unterdrückungsimpedanz wenigstens einen Widerstand oder einen Kondensator umfasst.Surge suppressor after Claim 7 wherein the leakage current suppression impedance comprises at least one resistor or capacitor. Stoßspannungs-Unterdrückungsgerät nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein Induktanzwert des Multiphasen-Reaktors auf einen Wert von größer als 2/π Mal einer Induktanz des Motorkabels eingestellt ist.A surge suppressing apparatus according to any one of Claims 1 to 8th wherein an inductance value of the multi-phase reactor is set to a value greater than 2 / π times an inductance of the motor cable. Stoßspannungs-Unterdrückungsgerät nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein Induktanzwert des Multiphasen-Reaktors auf einen Wert von größer als ein Wert eingestellt ist, der durch Dividieren des multiplizierten Wertes zwischen dem Widerstandswert der umlaufenden Stromunterdrückungs-Widerstände und einer Anstiegszeit einer Ausgangsspannung des Multiphasen-Umrichters durch 2 eingestellt ist.A surge suppressing apparatus according to any one of Claims 1 to 8th wherein an inductance value of the multi-phase reactor is set to a value greater than a value set by dividing the multiplied value between the resistance value of the circulating current suppression resistors and a rising time of an output voltage of the multi-phase inverter by 2. Leistungsumwandlungs-Gerät, umfassend einen Multiphasen-Umrichter, der zum Antreiben eines Multiphasen-Motors konfiguriert ist, und das Stoßspannungs-Unterdrückungsgerät nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10.A power conversion apparatus comprising a multi-phase inverter configured to drive a multi-phase motor and the surge suppressing apparatus according to any one of Claims 1 to 10 , Multiphasen-Motorantriebsgerät, umfassend einen Multiphasen-Motor, einen Multiphasen-Umrichter, der zum Antreiben des Multiphasen-Motors konfiguriert ist, und das Stoßspannungs-Unterdrückungsgerät nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10.A multi-phase motor driving apparatus comprising a multi-phase motor, a multi-phase inverter configured to drive the multi-phase motor, and the surge suppressing apparatus according to any one of Claims 1 to 10 ,
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