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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft einen Ventilbauelement-Satz
in Zweigpaar-Konfiguration für
einen elektrischen Wechselrichter, mit einer Grundplatte, auf der
eine Mehrzahl von Kondensatoren und ein Kühlkörper angeordnet sind, wobei
auf dem Kühlkörper zumindest
ein IGBT-Modul (IGBT = insulated gate bipolar transistor) angeordnet
ist, und mit einem Schienenpaket, mit dem die Kondensatoren und
das IGBT-Modul elektrisch leitend verbunden sind.
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Der Nachteil derartiger bekannter
Ventilbauelement-Sätze
besteht darin, dass sie üblicherweise relativ
großvolumig
und schwer sind. Damit sind mechanische Hebewerkzeuge erforderlich,
um die Ventilbauelement-Sätze
beispielsweise in einen Schaltschrank einzubauen.
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Aufgabe, Lösung und Vorteile der Erfindung Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Ventilbauelement-Satz für einen
elektrischen Wechselrichter zu schaffen, der eine möglichst
kompakte Bauform aufweist.
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Diese Aufgabe wird bei einem Ventilbauelement-Satz
der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
der Kühlkörper mit
dem IGBT-Modul in einem ersten Bereich der Grundplatte und die Kondensatoren
in einem zweiten Bereich der Grundplatte derart angeordnet sind,
dass sich das Schienenpaket über
beide Bereiche flächig,
insbesondere ohne Biegungen erstreckt.
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Durch die Erfindung wird ein Ventilbauelement-Satz
mit einer äußerst kompakten
Bauform geschaffen. Der Ventilbauelement-Satz ist im wesentlichen quaderförmig ausgebildet,
so dass es vorzugsweise als Einschub in einen Schaltschrank eingebaut werden
kann. Durch die Trennung der Kondensatoren von dem Kühlkörper wird
nicht nur eine thermische Entkopplung zwischen den genannten Bauteilen
erreicht, sondern auch der gesamte Aufbau des Ventilbauelement-Satzes
vereinfacht. Insbesondere wird durch die Trennung eine einfache
Montage im Bereich des Kühlkörpers erreicht,
wo die einzelnen Bauteile vorzugsweise von der Vorderseite des Ventilbauelement-Satzes
nacheinander angebracht werden können.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung
der Erfindung entspricht die Abmessung des Kühlkörpers und des darauf angeordneten
IGBT-Moduls quer zur Grundplatte etwa der Abmessung der Kondensatoren
quer zur Grundplatte. Auf diese Weise wird erreicht, dass das Schienenpaket
ohne jegliche Biegung auf die Kondensatoren und den Kühlkörper mit dem
IGBT-Modul aufgebracht werden kann. Der gesamte Aufbau des Ventilbauelement-Satzes
wird dadurch vereinfacht. Ebenfalls wird die Herstellung des Schienenpakets
wesentlich vereinfacht.
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Bei einer weiteren vorteilhaften
Weiterbildung der Erfindung sind zwischen dem Kühlkörper und dem Schienenpaket
weitere Bauteile angeordnet, insbesondere eine Steuerplatine. Dies
bringt den Vorteil mit sich, dass diese weiteren Bauteile keinen zusätzlichen
Raum erfordern. Die kompakte Bauform des Ventilbauelement-Satzes
bleibt damit erhalten.
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Bei einer besonders vorteilhaften
Ausgestaltung der Erfindung sind als Kondensatoren sogenannte Folien-Kondensatoren,
insbesondere Kunststoff-Folien-Kondensatoren, vorgesehen. Die Verwendung
derartiger Folien-Kondensatoren bringt eine Reihe von Vorteilen
mit sich, beispielsweise deren selbstheilenden Eigenschaften, deren
geringere Verlustleistung, deren daraus resultierende größere Lebensdauer
und dergleichen.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn
eine Mehrzahl derartiger Kondensatoren parallelgeschaltet sind.
Damit kann eine gewünschte
Kapazität
der gesamten, von den Kondensatoren. gebildeten Schaltung erreicht
werden, ohne dass die kompakte Bauform des Ventilbauelement-Satzes
negativ beeinflusst wird. Insbesondere ist es durch die Verwendung
einer Mehrzahl derartiger Kondensatoren nicht erforderlich, einen
einzigen großvolumigen
Folien-Kondensator zu verwenden.
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Besonders vorteilhaft ist die Verwendung des
erfindungsgemäßen Ventilbauelement-Satzes
in einer Windkraftanlage, insbesondere in einem motor- und netzseitigen
Wechselrichter für
eine doppelt gespeiste Asynchronmaschine der Windkraftanlage. In einer
derartigen Windkraftanlage kommen die Vorteile der kompakten Bauform
des erfindungsgemäßen Ventilbauelement-Satzes besonders
stark zur Geltung. Weiterhin ist die große Lebensdauer der Folien-Kondensatoren
bei einer Windkraftanlage von besonderem Vorteil.
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Gemäß noch einer anderen vorteilhaften Weiterbildung
der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass in dem Ventilbauelement-Satz
eine Kühlmittelflussrichtung
durch den Kühlkörper im
wesentlichen quer zu einer elektrischen Energieflussrichtung über das
Schienenpaket vorgesehen ist. Dadurch kann eine thermische Reihenschaltung
der auf dem Kühlkörper angeordneten
IGBT-Module vermieden werden.
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Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten
und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen
der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind.
Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder
in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von
ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung
sowie unabhängig
von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw.
in der Zeichnung.
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1 zeigt
eine schematische Vorderansicht eines ersten Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Ventilbauelement-Satzes
für einen elektrischen
Wechselrichter,
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2 zeigt
eine schematische Seitenansicht des Ventilbauelement-Satzes der 1,
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3 zeigt
eine schematische Vorderansicht des Ventilbauelement-Satzes der 1 ohne Schienenpaket und
mit teilweise geschnittener Steuerplatine,
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4 zeigt
einen elektrischen Schaltplan des Ventilbauelement-Satzes der 1,
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5 zeigt
eine schematische Vorderansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Ventilbauelement-Satzes
für einen elektrischen
Wechselrichter, und
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6 zeigt
einen elektrischen Schaltplan des Ventilbauelement-Satzes der 5.
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In den 1 bis 3 ist ein Ventilbauelement-Satz 10 für einen
elektrischen Wechselrichter dargestellt. Der Ventilbauelement-Satz 10 ist
dazu vorgesehen, zusammen mit weiteren baugleichen Ventilbauelement-Sätzen in
einen Schaltschrank eingebaut zu werden.
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Der Ventilbauelement-Satz 10 weist
eine elektrisch nichtleitende Grundplatte 11 auf, auf der die
Bauteile des Ventilbauelement-Satzes 10 gehalten sind.
Die Grundplatte 11. ist im wesentlichen rechteckförmig ausgebildet
und mit einer im wesentlichen ebenen Oberfläche versehen. Die Grundplatte 11 ist
derart ausgestaltet, dass sie – wie
dies in der 2 dargestellt
ist – in
einer etwa vertikalen Position in den Schaltschrank, insbesondere
als Einschub eingebaut werden kann.
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Im unteren Bereich der Grundplatte 11 ist
ein Kühlkörper 12 befestigt,
der eine Vielzahl von Rippen 13 aufweist, an denen Luft
vorbeiströmen
kann. Der Kühlkörper 12 ist
im wesentlichen quaderförmig
ausgebildet. Die Rippen 13 des Kühlkörpers 12 stehen etwa
quer zur Grundplatte 11. Die Rippen 13 sind derart
ausgerichtet, dass die Luft in der 2 senkrecht
zur dargestellten Zeichenebene strömen kann. Auf der der Grundplatte 11 abgewandten
Seite ist der Kühlkörper 12 mit
einer ebenen Oberfläche 14 versehen.
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Auf dem Kühlkörper 12 sind zwei
sogenannte IGBT-Module 15, 16 (IGBT = insulated
gate bipolar transistor) angeordnet. Die IGBT-Module 15, 16 sind quaderförmig ausgebildet
und besitzen eine etwa quadratische Montagefläche. Die beiden IGBT-Module 15, 16 sind
nebeneinander angeordnet, weisen jedoch einen Abstand zueinander
auf. Die IGBT-Module 15, 16 liegen mit ihrer Montagefläche an der Oberfläche 14 des
Kühlkörpers 12 derart
an, dass die von den IGBT-Modulen 15, 16 im Betrieb
erzeugte Wärme
auf den Kühlkörper 12 und
dort insbesondere auf dessen Rippen 13 übergehen kann. Die beiden IGBT-Module 15, 16 können auch
in einem gemeinsamen Gehäuse
zusammengefasst sein.
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Der Kühlkörper 12 und die IGBT-Module 15, 16 sind
in der 1 nicht erkennbar.
In der 3, in der das
noch zu erläuternde
Schienenpaket abgenommen und die ebenfalls noch zu erläuternde
Steuerplatine teilweise geschnitten ist, sind die genannten Bauteile
jedoch erkennbar.
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Die elektrischen Anschlüsse 17 der
IGBT-Module 15, 16 sind mit Hilfe eines Schienenpakets 18 miteinander
und mit anderen Bauteilen des Ventilbauelement-Satzes 10 elektrisch
leitend verbunden. Bei dem Schienenpaket 18 handelt es
sich um zwei oder mehrere ebene, dünne, elektrisch leitfähige Platten,
die unter Zwischenlegung von ebenen, dünnen, isolierenden Platten
aufeinandergelegt sind. Die flächige
Form der Platten ist derart ausgebildet, dass einerseits die erforderlichen
elektrischen Verbindungen vorhanden sind, und dass ein in dem Schienenpaket 18 fließender zeitlich
veränderlicher elektrischer
Strom andererseits einen möglichst
geringen magnetischen Fluss zur Folge hat. Die von dem Schienenpaket 18 gebildete
Ebene ist im wesentlichen parallel zu der Oberfläche 14 des Kühlkörpers 12 ausgerichtet.
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Zwischen der Oberfläche 14 des
Kühlkörpers 12 und
dem Schienenpaket 18 ist eine elektrische Steuerplatine 19 vorhanden.
Die von der Steuerplatine 19 gebildete Ebene ist etwa parallel
zu der Oberfläche 14 des
Kühlkörpers 12 ausgerichtet.
Die Steuerplatine 19 ist zwischen der Oberfläche 14 des Kühlkörpers 12 und
dem Schienenpaket 18 angeordnet. Aufgrund der im wesentlichen
ebenen, flächigen Ausbildung
des Schienenpakets 18 ist der Abstand zwischen der Steuerplatine 19 und
dem Schienenpaket 18 überall
im wesentlichen gleich.
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In Richtung zu den IGBT-Modulen 15, 16 können elektrische
Bauelemente oder dergleichen von der Steuerplatine 19 abstehen.
Zum Zwecke der sicheren Isolation können dann die IGBT-Module 15, 16 mit
isolierenden Folien oder Platten oder dergleichen abgedeckt sein.
Entsprechend kann auch das Schienenpaket 18 auf seiner
der Steuerplatine 19 zugewandten Seite zusätzlich mit
einer isolierenden Platte versehen sein.
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Die Steuerplatine 19 erstreckt
sich auf einer Seite der beiden nebeneinander angeordneten IGBT-Module 15, 16 über den
gesamten, von den beiden IGBT-Modulen 15, 16 eingenommenen
Längsbereich.
Die Steuerplatine 19 liegt dort zumindest teilweise auf
einem oder beiden IGBT-Modulen 15, 16 auf. Insbesondere
kann die Steuerplatine 19 an einem oder beiden IGBT-Module 15, 16 befestigt
sein. Zwischen den beiden IGBT-Modulen 15, 16 und
der Steuerplatine 19 bestehen elektrisch leitende Verbindungen, über die
die IGBT-Module 15, 16 von Seiten der Steuerplatine 19 angesteuert
werden können. Die
Befestigung der Steuerplatine 19 auf den IGBT-Modulen 15, 16 kann
gleichzeitig für
die elektrische Verbindung zwischen den IGBT-Modulen 15, 16 und
der Steuerplatine 19 benutzt werden.
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Die Steuerplatine 19 enthält diejenigen
elektrischen Bauelemente, die zur Steuerung und/oder Regelung von
in den IGBT-Modulen 15, 16 untergebrachten schaltbaren
Ventilbauelementen erforderlich sind. Weiterhin weist die Steuerplatine 19 eine Steckverbindung 20 auf, über die
sie mittels eines Kabels beispielsweise mit einem Leitrechner oder dergleichen
verbunden werden kann. Auf dem Kühlkörper 12 ist
eine Isolierplatine 34 angeordnet, welche die Steuerplatine 19 von
dem Kühlkörper 12 elektrisch
isoliert.
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Von der Steuerplatine 19 ist
in der 1 nur die Steckverbindung 20 erkennbar.
In der 3, in der das
Schienenpaket 18 – wie
gesagt – abgenommen
ist, ist die Steuerplatine 19 jedoch erkennbar.
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Auf der der Steuerplatine 19 gegenüberliegenden,
anderen Seite der beiden IGBT-Module 15, 16 sind
zwei Heizstäbe 21 angeordnet.
Die Heizstäbe 21 sind
etwa koaxial zueinander angeordnet und auf der Oberfläche 14 des
Kühlkörpers 12 befestigt.
Aus der 2 ist ersichtlich,
dass in dem Abstand zwischen den beiden IGBT-Modulen 15, 16 ein
weiterer Heizstab 22 vorhanden ist. Der Heizstab 22 ist
quer zu den beiden Heizstäben 21 ausgerichtet
und ist ebenfalls auf der Oberfläche 14 des
Kühlkörpers 12 befestigt.
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Wie der 3 entnommen werden kann, sind die Heizstäbe 21, 22 über elektrische
Leitungen 23 an eine Steckverbindung 24 angeschlossen.
Mit Hilfe der Heizstäbe 21, 22 ist
es möglich,
den Kühlkörper 12 und
damit die IGBT-Module 15, 16 insbesondere vor
einer Inbetriebnahme auf eine erwünschte Temperatur vorzuwärmen.
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Im unteren Bereich der Grundplatte 11,
und zwar zwischen den IGBT-Modulen 15, 16 und
den Heizstäben 21,
sind zwei elektrische Widerstände 25 vorhanden,
deren Widerstandswert sich mit der Temperatur ändert. Die Widerstände 25 sind
mit der Steuerplatine 19 verbunden und dienen dort als
Eingangssignale für
die Steuerung und/oder Regelung der in den IGBT-Modulen 15, 16 enthaltenen
schaltbaren Ventilbauelementen.
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Im oberen Bereich der Grundplatte 11 sind sechs
Kondensatoren 26 angeordnet. Es handelt sich um Becherkondensatoren,
die mit Hilfe von ringartigen Vorrichtungen 27 auf der
Grundplatte 11 befestigt sind. Die Längsrichtung der Kondensatoren 26 ist
dabei im wesentlichen quer zur Grundplatte 11 ausgerichtet.
In der 1 sind die Kondensatoren 26 weitgehend
nicht zu erkennen. Sie gehen jedoch deutlich aus den 2 und 3 hervor. Die Kondensatoren 26 weisen
elektrische Anschlüsse 28 auf
und sind über
das Schienenpaket 18 untereinander und mit den anderen
Bauteilen des Ventilbauelement-Satzes 10 elektrisch leitend
verbunden.
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Etwa in einem Übergangsbereich zwischen dem
unteren Bereich der Grundplatte 11, wo der Kühlkörper 12 angeordnet
ist, und dem oberen Bereich der Grundplatte 11, wo die
Kondensatoren 2b angeordnet sind, ist eine Platine 29 vorgesehen.
Die Platine 29 ist auf dem Schienenpaket 18 angeordnet und
gehalten. Die Platine 29 ist dabei im wesentlichen parallel
zu der von dem Schienenpaket 18 gebildeten Ebene ausgerichtet.
Auf der Platine 29 sind im wesentlichen elektrische Widerstände 30 vorhanden,
die mit den Kondensatoren 26 verschaltet sind.
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Die Größe des Ventilbauelement-Satzes 10 hängt im wesentlichen
von den flächigen
Abmessungen der Grundplatte 11 und der Länge der
Kondensatoren 26 ab. Die Abmessung des Kühlkörpers 12 quer
zur Grundplatte 11 entspricht etwa der Abmessung der Kondensatoren 26 quer
zur Grundplatte 11, so dass das Schienenpaket 18 sich
bei befestigten IGBT-Modulen 15, 16 im wesentlichen
in einer Ebene über
den gesamten Bereich des Ventilbauelement-Satzes 10, also über den
unteren Bereich mit dem Kühlkörper 12 und
den IGBT-Modulen 15, 16 und über den oberen Bereich mit
den Kondensatoren 26, flächig erstrecken kann.
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Wie erläutert wurde, sind die noch
verbleibenden Zwischenräume
insbesondere im unteren Bereich des Ventilbauelement-Satzes 10 zur
Anordnung der Steuerplatine 19 und der Heizstäbe 21, 22 verwendet..
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Der Ventilbauelement-Satz 10 besitzt
insgesamt eine kompakte, quaderförmige
Bauform. Er wird vorzugsweise von seiner Vorderseite moniert, wobei
hier im unteren Bereich des Ventilbauelement-Satzes 10 zuerst
der Kühlkörper 12,
dann die IGBT-Module 15, 16, dann die Steuerplatine 19 und dann
das Schienenpaket 18 nacheinander befestigt werden. Die
Kondensatoren 26 werden ebenfalls von der Vorderseite in
die ringartigen Vorrichtungen 27 eingeschoben und dann über die
Anbringung der elektrischen Anschlüsse 28 befestigt.
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Die Herstellung des Schienenpakets 18 ist einfach,
da es nur flächig
ausgebildet ist und keine Biegungen aufweist. Die Montage der Kondensatoren 26 erfordert
ebenfalls wenig Aufwand, da diese im wesentlichen nur in die ringartigen
Vorrichtungen 27 eingeschoben und dann mit Hilfe der Anschlüsse 28 mit
dem Schienenpaket 18 verbunden werden.
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An einem Anschlusspunkt 30 kann
bei dem Ventilbauelement-Satz 10 eine Spannung U abgegriffen
werden. An jeweils zwei Anschlusspunkten 31, 32 können eine
positive und eine negative Spannung Ud+, Ud– abgegriffen werden. Ein Anschlusspunkt 33 ist
für Masse
vorgesehen.
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Die elektrische Schaltung des Ventilbauelement-Satzes 10 der 1 bis 3 ist in der 4 dargestellt. Dort sind gleiche Bauteile
und Spannungen mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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In dem Ventilbauelement-Satz 10 der 1 bis 3 sind als Kondensatoren 26 sogenannte
Elektrolyt-Kondensatoren, insbesondere Aluminium-Elektrolyt-Kondensatoren,
vorgesehen. Jeder dieser Kondensatoren 26 besitzt eine
Kapazität
von beispielsweise etwa 2200 Mikrofarad und eine Spannungsfestigkeit
von beispielsweise etwa 400 Volt. Gemäß der 4 sind jeweils drei der sechs Kondensatoren 26 in
Serie geschaltet. Die beiden Serienschaltungen sind dann parallelgeschaltet.
Dies ergibt eine Gesamtkapazität
der von den Kondensatoren 26 gebildeten Schaltung von etwa
1430 Mikrofarad und eine Spannungsfestigkeit von etwa 1200 Volt.
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Die auf der Platine 29 vorhandenen
Widerstände
sind zur Symmetrierung der Serienschaltungen der Kondensatoren 26 vorgesehen
und entsprechend verschaltet. Weiterhin ist der 4 die Verschaltung der IGBT-Module 15, 16 und
der Widerstände 25 mit
der Steuerplatine 19 und den Anschlüssen
30, 31, 32 zu
entnehmen.
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Vor einer Inbetriebnahme des Ventilbauelement-Satzes 10 können die
IGBT-Module 15, 16 mittels der Heizstäbe 21, 22 auf
eine erwünschte
Temperatur aufgeheizt werden. Über
die Widerstände
25 kann dies überwacht
und gesteuert werden. Im Betrieb des Ventilbauelement-Satzes 10 wird
die von den IGBT-Modulen 15, 16 erzeugte Verlustwärme über den
Kühlkörper 12 und
die daran vorbeiströmende
Luft abgeführt.
Zusätzlich
kann ein Gebläse auf
der Vorderseite und/oder der Rückseite
des Ventilbauelement-Satzes 10 vorgesehen sein, das die Luft
durch den Kühlkörper 12 hindurch
bläst und/oder ansaugt.
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In der 5 ist
ein Ventilbauelement-Satz 50 dargestellt, der weitgehend
dem Ventilbauelement-Satz 10 der 1 bis 3 entspricht.
Gleiche Bauteile sind deshalb mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Anstelle der als Elektrolyt-Kondensatoren ausgebildeten
Kondensatoren 26 des Ventilbauelement-Satzes 10 der 1 bis 3 sind jedoch bei dem Ventilbauelement-Satz 50 der 5 Kondensatoren 51 vorgesehen,
die als Kunststoff-Folien-Kondensatoren
ausgebildet sind. Weiterhin ist in der 5 ein Schienenpaket 52 vorhanden,
das sich von dem Schienenpaket 18 der 1 in seiner flächigen Ausbildung unterscheidet.
Und schließlich
ist die Platine 29 der 1 bei
dem Ventilbauelement-Satz 50 der 5 nicht mehr vorhanden.
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Die elektrische Schaltung des Ventilbauelement-Satzes 50 der 5 ist in der 6 dargestellt. Dort sind
wiederum gleiche Bauteile und Spannungen mit gleichen Bezugszeichen
gekennzeichnet.
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In dem Ventilbauelement-Satz 50 der 5 sind – wie bereits erwähnt wurde – als Kondensatoren 51 Kunststoff-Folien-Kondensatoren vorgesehen.
Jeder dieser Kondensatoren 51 besitzt eine Kapazität von beispielsweise
etwa 200 Mikrofarad und eine Spannungsfestigkeit von beispielsweise
etwa 1200 Volt. Gemäß der 6 sind alle sechs Kondensatoren 51 parallel
geschaltet. Dies ergibt eine Gesamtkapazität der von den Kondensatoren 51 gebildeten
Schaltung von etwa 1200 Mikrofarad und eine Spannungsfestigkeit
von etwa 1200 Volt.
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Aufgrund der Parallelschaltung der
Kondensatoren 51 ist keine Symmetrierung mehr erforderlich.
Die Platine 29 des Ventilbauelement-Satzes 10 der 1 bis 3 ist deshalb – wie gesagt – bei dem Ventilbauelement-Satz 50 nicht
vorhanden. Dies und die genannte Parallelschaltung der Kondensatoren 51 hat
die bereits erwähnte,
andersartige Ausbildung des Schienenpakets 52 zur Folge.
Alle anderen Bauteile des Ventilbauelement-Satzes 50 der 5 stimmen mit dem Ventilbauelement-Satz 10 der 1 bis 3 überein.
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Durch die Verwendung der sechs Folien-Kondensatoren 51 und
deren Parallelschaltung wird die erwünschte Kapazität und Spannungsfestigkeit
erreicht, ohne dass dies Nachteile hinsichtlich der kompakten Bauform
des Ventilbauelement-Satzes 50 zur Folge hätte. Es
wird darauf hingewiesen, dass der Ventilbauelement-Satz 10 der 1 bis 3 im wesentlichen dieselbe Kapazität und Spannungsfestigkeit
aufweist wie der Ventilbauelement-Satz 50 der 5. Insbesondere wird dabei
aufgrund der Parallelschaltung der sechs Kondensatoren 51 vermieden,
einen einzigen großvolumigen
Becherkondensator verwenden zu müssen,
mit dem die genannte kompakte Bauform nicht aufrechterhalten werden könnte.
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Die verwendeten Kunststoff-Folien-Kondensatoren 51 sind
in der Lage, kurzzeitige Überspannungen
ohne Schaden zu überstehen.
Ebenfalls besitzen die Folien-Kondensatoren 51 selbstheilende Eigenschaften.
Weiterhin erzeugen die Folien-Kondensatoren 51 im Vergleich
zu Elektrolyt-Kondensatoren eine geringere Verlustleistung und geben
deshalb weniger Wärme
ab. Die Lebensdauer der Kunststoff-Folien-Kondensatoren 51 ist
deshalb hoch, insbesondere wesentlich höher als bei Elektrolyt-Kondensatoren.
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Weiterhin ist die durch die Kunststoff-Folien-Kondensatoren 51 des
Ventilbauelement-Satzes 50 entstehende Kommutierungskreis-Induktivität wesentlich
geringer als die Induktivität,
die durch die Serien- und Parallelschaltung der Elektrolyt-Kondensatoren 26 des
Ventilbauelement-Satzes 10 entsteht. Durch die verminderte
Induktivität
des Ventilbauelement-Satzes 50 der 5 werden Überspannungen beim Ein- und
Ausschalten der IGBT-Module 15, 16 vermindert,
so dass auch insoweit die Lebensdauer des gesamten Ventilbauelement-Satzes 50 erhöht wird.
Weiterhin hat sich herausgestellt, dass auch das Schaltverhalten
und die Schaltverluste der in den IGBT-Modulen 15, 16 enthaltenen
schaltbaren Ventilbauelemente bei Verwendung der Kunststoff-Folien-Kondensatoren 51 der 5 verbessert werden.
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Die beschriebenen Ventilbauelement-Sätze 10, 50 der 1 bis 3 und 5 können beispielsweise in
einem dreiphasigen Wechselrichter für den Antrieb eines Elektromotors
vorgesehen sein.
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Besonders vorteilhaft ist es, die
Ventilbauelement-Sätze 10, 50 in
einem motor- und netzseitigen Wechselrichter für eine doppelt gespeiste Asynchronmaschine
zu verwenden, und zwar vorzugsweise für den Einsatz in einer Windkraftanlage.
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Bei Verwendung in einer Windkraftanlage bringt
die kompakte Bauform der Ventilbauelement-Sätze 10, 50 den
besonderen Vorteil mit sich, dass es ohne besondere Hebewerkzeuge
möglich ist,
die einzelnen Ventilbauelement-Sätze 10, 50 in dem
eher engen Turm der Windkraftanlage von einem einzigen Arbeiter
in einen Schaltschrank ein- und auszubauen. Weiterhin ist in diesem
Fall die sehr hohe Lebensdauer insbesondere des Ventilbauelement-Satzes 50 mit
den Kunststoff-Folien-Kondensatoren 51 von
Vorteil. Mit den Heizstäben 21, 22 können die
IGBT-Module 15, 16 bei Verwendung in einer Windkraftanlage
auch bei tiefen Außentemperaturen zuerst
auf eine erwünschte Temperatur
vorgewärmt werden,
bevor sie in Betrieb genommen werden. Dies erhöht die Lebensdauer der IGBT-Module 15, 16 wesentlich.