DE10312020A1 - Power supply device for feeding a single-phase load, in particular a single-phase induction furnace from the three-phase network - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Stromversorgungsvorrichtung zur Speisung einer einphasigen Last, insbesondere eines einphasigen Induktionsofens (O), aus dem Drehstromnetz, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stromrichter (S) vorgesehen ist, der neben den beiden Ausgangspotentialen zum Anschluss einer parallel kompensierten Last (O) zumindest ein weiteres Ausgangspotential aufweist, und dass zwischen dem weiteren Ausgangspotential und einem der Ausgangspotentiale zum Anschluss der Last (O) oder zwischen den weiteren Ausgangspotentialen eine oder mehrere Symmetriereaktanzen zur Energiespeicherung mit zweifacher Ausgangsfrequenz angeschlossen sind, und dass die Steuerung des Umrichters und/oder die Symmetriereaktanzen anpassbar an die Impedanz der Last (O) in verschiedenen Betriebspunkten ist. DOLLAR A Sie betrifft zudem ein Steuerverfahren zum Steuern der Speisung einer einphasigen Last, insbesondere eines einphasigen Induktionsofens, aus dem Drehstromnetz mit einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Änderung des Widerstandes und/oder der Induktivität der Last zur Einstellung der Leistung die Amplitude und/oder die Phasenlage und/oder die Frequenz der Ausgangsspannungen variiert werden können. DOLLAR A Dadurch kann der hohe Aufwand an Reaktanzen, d. h. Induktivitäten und/oder Kapazitäten, verringert werden.The invention relates to a power supply device for feeding a single-phase load, in particular a single-phase induction furnace (O), from the three-phase network, characterized in that a power converter (S) is provided, in addition to the two output potentials for connecting a parallel compensated load (O) at least has a further output potential, and that between the further output potential and one of the output potentials for connecting the load (O) or between the other output potentials one or more Symmetriereaktanzen for energy storage with twice the output frequency are connected, and that the control of the inverter and / or the Symmetriereaktanzen adaptable to the impedance of the load (O) at various operating points. DOLLAR A It also relates to a control method for controlling the supply of a single-phase load, in particular a single-phase induction furnace, from the three-phase network with a device according to one of the preceding claims, characterized in that when changing the resistance and / or the inductance of the load to adjust the Power the amplitude and / or the phase angle and / or the frequency of the output voltages can be varied. DOLLAR A Thus, the high cost of reactances, d. H. Inductances and / or capacities are reduced.
Description
Die Erfindung betrifft eine Stromversorgungsvorrichtung zur Speisung einer einphasigen Last, insbesondere eines einphasigen Induktionsofens, aus dem Drehstromnetz.The invention relates to a power supply device for feeding a single-phase load, in particular a single-phase load Induction furnace, from the three-phase network.
Im Einzelnen kann es sich bei dem durch eine solche Stromversorgungsvorrichtung versorgten Induktionsofen um einen Tiegelofen oder Rinnenofen zum Schmelzen, Warmhalten und Überhitzen von Metallen oder um einen Induktionsofen zum Erwärmen metallischer Werkstücke zur Wärmebehandlung, zum Warmformen oder für andere Zwecke handeln. Bei diesen Anwendungen werden so große Leistungen benötigt, dass ein Anschluss an das Drehstromnetz auf jeden Fall erfolgen muss.Specifically, it may be in the Induction furnace supplied by such power supply device around a crucible furnace or channel furnace for melting, keeping warm and overheating of metals or around an induction furnace for heating metallic workpieces for heat treatment, for thermoforming or for act other purposes. These applications are so great benefits needed that a connection to the three-phase network done in any case got to.
Induktionsöfen sind in der Regel stark induktive, einphasige Lasten. Die Wahl der Frequenz des Versorgungsstroms wird durch die Bauart des Ofens, die Ofengröße und die Anforderungen des Prozesses bestimmt.Induction furnaces are usually strong inductive, single-phase loads. The choice of the frequency of the supply current is determined by the design of the furnace, the furnace size and the requirements of the Process determined.
Eine Übersicht über verschiedene Möglichkeiten einen Induktionsofen ans Netz anzuschließen findet man bei Mathes, H.G.: Frequenzumrichter für die induktive Erwärmung – Rückblick und Entwicklungstendenzen in Elektrowärme international 59 (2001), S.21-25. Dort werden übliche Stromrichtertopologien zur Speisung von Induktionsöfen, also zur Speisung einphasiger Lasten, vorgestellt.An overview of different possibilities to connect an induction furnace to the grid can be found at Mathes, H.G .: Frequency converter for the inductive heating - retrospective and trends in electrical heat international 59 (2001), S.21-25. There are usual Power converter topologies for feeding induction furnaces, ie for feeding single-phase loads, presented.
Ist die Netzfrequenz des Drehstromnetzes für die beabsichtigte Anwendung geeignet, so wird der Induktionsofen kompensiert und über eine Symmetriereinrichtung z.B. in Steinmetzschaltung an das Drehstromnetz angeschlossen. Sowohl die Kompensierung als auch die Symmetrierung einer solchen Stromversorgungsanlage müssen dabei schaltbar ausgeführt werden, da sich die Impedanz des Ofens mit dem Füllungsgrad, der Art des Einsatzgutes, der Temperatur und dem Verschleiß der Zustellung ändert und die Kompensierung und Symmetrierung angepasst werden müssen. Außerdem müssen weitere Schaltgeräte zur Steuerung der Leistung vorgesehen werden.Is the grid frequency of the three-phase network for the intended Suitable application, the induction furnace is compensated and over a Symmetric device e.g. in Steinmetz circuit to the three-phase network connected. Both the compensation and the symmetrization Such a power supply system must be made switchable, because the impedance of the furnace depends on the degree of filling, the nature of the feed, the temperature and wear of the delivery changes and the compensation and balancing must be adjusted. In addition, more switching devices need to control the power to be provided.
Details zu Schaltungsvarianten von Symmetriereinrichtungen sowie theoretische Grundlagen zu deren Berechnung können z.B. der folgenden Schrift entnommen werden: Reichert, K.: Die Symmetrierung und Schaltung von Netzfrequenz-Induktionsofenanlagen in Elektrowärme 21 (1963), S. 309-319. Dort wird beispielsweise die Möglichkeit der Symmetrierung einer einphasigen Last vorgestellt, so dass der zugehörige Stromrichter am 3-phasigen Netz betrieben werden kann.Details on circuit variants of Symmetriereinrichtungen and theoretical principles for their calculation can e.g. from the following text: Reichert, K .: Symmetrization and switching of power frequency induction furnace plants in electric heat 21 (1963), Pp. 309-319. There, for example, the possibility of symmetrization presented a single-phase load, so that the associated power converter can be operated on the 3-phase network.
Oft sind Betriebsfrequenzen größer als die Netzfrequenz für die Anwendung günstiger, insbesondere da sich dann eine höhere spezifische Leistung erreichen lässt. Solche Anlagen werden heute mit Zwischenkreisumrichtern ausgeführt. Als Zwischenkreisumrichter werden dabei sowohl Umrichter mit Stromzwischenkreis als auch Umrichter mit Spannungszwischenkreis verwendet.Often, operating frequencies are greater than the mains frequency for the application cheaper, especially since then there is a higher achieves specific performance. Such systems are now implemented with DC link converters. As DC link converters are both converters with current intermediate circuit as well as converters with voltage intermediate circuit used.
Neben Zwischenkreisumrichtern ist in dem oben genannten Beitrag auch ein Direktumrichter beschrieben, bei dem der parallel kompensierte Lastschwingkreis den aus 3 antiparallelen Thyristorpaaren bestehenden Direktumrichter führt.In addition to DC link converters also describes a direct converter in the above-mentioned article, in which the parallel-compensated load circuit from that of FIG. 3 antiparallel Thyristor pairs existing direct converter leads.
Über andere, neuere Entwicklungen berichtet Ernst, D.: Umrichter für Induktionsanwendungen – Stand der Technik. In: Elektrowärme international B 57 (1999) S. 162-166. Dort wird der Einsatz von Transistoren an Stelle der Thyristoren in Zwischenkreisumrichtern beschrieben. Weiterhin wird ein Spannungszwischenkreisumrichter vorgestellt, der über einen Gleichrichter verfügt, der sinusförmigen Eingangsstrom aus dem Netz nimmt.over Other, recent developments reported Ernst, D .: Inverter for induction applications - Stand of the technique. In: Electric heat International B 57 (1999) p. 162-166. There is the use of Transistors instead of thyristors in DC link converters described. Furthermore, a voltage source inverter presented over a Rectifier has, the sinusoidal Input current from the network decreases.
Auf Grund der Vielzahl der Schaltgeräte benötigen Netzfrequenzschaltanlagen ein großes Bauvolumen und sind wartungsintensiv. Daher werden heute selbst Anlagen, bei denen die Netzfrequenz unter prozesstechnischen Aspekten her gut geeignet ist, mit Umrichtern für Frequenzen von 60 bis 80 Hz ausgeführt.Due to the large number of switching devices, mains frequency switchgear is required a big Construction volume and are maintenance intensive. Therefore, today become yourself Plants where the grid frequency is under process engineering aspects is well suited, with converters for frequencies from 60 to 80 Hz executed.
Zwischenkreisumrichter, wie sie derzeit in Anlagen zur Versorgung von Induktionsöfen eingesetzt werden, erzeugen durch den netzgeführten Gleichrichter Oberschwingungsströme im Netz, die den Betrieb anderer Verbraucher beeinträchtigen können. Zumindest bei großen Leistungen ist die Verwendung von 12- oder 24-pulsigen Gleichrichtern die einzige Maßnahme, die eine kostengünstige Reduzierung der Oberschwingungsströme erlaubt. Werden Zwischenkreisumrichter mit selbstgeführten Eingangsgleichrichtern ausgeführt, um einen sinusförmigen Eingangstrom zu erzielen, so erhöht dies die Kosten erheblich und kann zu einer signifikanten Einbuße beim Wirkungsgrad führen. Als weiterer Nachteil der Zwischenkreisumrichter muss der hohe Aufwand für die Komponenten des Zwischenkreises, insbesondere bei niedrigen Ausgangsfrequenzen, genannt werden.DC link converter, as currently used in plants for the supply of induction furnaces produce through the grid-controlled rectifier Harmonics in the network, which may affect the operation of other consumers. At least at big Benefits include the use of 12- or 24-pulse rectifiers the only measure the one cost-effective Reduction of harmonic currents allowed. Become a DC link converter with self-guided Input rectifiers executed, around a sinusoidal To achieve input current, so increased this significantly reduces the costs and can lead to a significant loss of Efficiency lead. Another disadvantage of the DC link must be the high cost for the Components of the DC link, especially at low output frequencies, called become.
Die in der Vergangenheit untersuchten lastgeführten Direktumrichter konnten sich nicht durchsetzen, da Rückwirkungen des Ausgangsstromes durch ein aufwendiges Eingangsfilter vom Netz ferngehalten werden müssen. Das Eingangsfilter ist insbesondere dann aufwendig, wenn relativ niedrige Ausgangsfrequenzen benötigt werden. Gerade dieser Fall ist jedoch für große Induktionstiegelöfen gegeben, da solche Öfen mit Frequenzen zwischen 80 Hz und 500 Hz arbeiten.The ones studied in the past load-commutated Direct converters could not prevail because of repercussions the output current through a complex input filter from the network must be kept away. The input filter is particularly expensive if relatively low output frequencies needed become. However, this case is given for large induction crucible furnaces, there such ovens work with frequencies between 80 Hz and 500 Hz.
Sowohl Zwischenkreisumrichter als auch lastgeführte Direktumrichter haben bei Auslegung für niedrige Ausgangsfrequenzen einen besonders hohen Aufwand an Reaktanzen (Kondensatoren oder Drosseln).Both DC link converter as also load-guided Direct converters are designed for low output frequencies a particularly high amount of reactances (capacitors or chokes).
Gegenüber diesen Lösungen vorteilhafte
Anordnungen könnten
sich ergeben, wenn es gelingt, Schaltungstechniken für die Anwendung
abschaltbarer Leistungshalbleiter in zwischenkreislosen Schaltungen,
wie etwa selbstgeführte
Direktumrichter (auch als Matrixumrichter bezeichnet), zur Speisung einer
einphasigen Last anzuwenden. Schaltungen selbstgeführter Direktumrichter
werden z.B. in
Aufgabe ist es nun, den hohen Aufwand
an Reaktanzen, d. h. Induktivitäten
und/oder Kapazitäten,
der bei den bisher bekannten Lösungen
betrieben wird, zu verringern und die Vorrausetzungen für die Anwendung
zwischenkreisloser Schaltungen zu schaffen. Es sind Stromversorgungsvorrichtungen anzugeben,
bei denen die Energiespeicherung mit geringerem Aufwand an passiven
Bauteilen erfolgen kann. Hierzu gilt es zunächst die Ursache für den hohen
Aufwand zur Reaktanz zu erkennen. Dies wird im Folgenden erläutert:
Die
Stromversorgungsvorrichtung dient gleichzeitig mehreren Aufgaben:
- – Frequenzwandlung
- – Leistungssteuerung
- – Anschluss einer 1-phasigen Last an das 3-phasige Netz
The power supply device serves several purposes simultaneously:
- - Frequency conversion
- - Power control
- - Connection of a 1-phase load to the 3-phase network
Wird an eine einphasige kompensierte Last an eine sinusförmige Spannung u(t) = û·sin(2·π·f·t) angelegt, so fließt ein ebenfalls sinusförmiger Strom i(t) = î·sin(2·π·f·t). Aus dem Produkt der beiden ergibt sich der zeitliche Verlauf der umgesetzten Leistung: P(t) = ½·û·î·(1 – (cos(2·2·π·f·t)). Dieser zeitliche Verlauf der Leistung stellt sich auf der Ausgangsseite der Stromversorgungsvorrichtung ein. Aus der Forderung nach einer symmetrischen Belastung des Netzes ergibt sich, dass für die Netzseite P(t) = konstant gelten muss. Der Wechselanteil des zeitlichen Verlaufs der Leistung auf der Ausgangsseite muss also aus der Stromversorgungsvorrichtung geliefert werden, d. h. in der Stromversorgungsvorrichtung muss Energiespeicherung mit zweifacher Ausgangsfrequenz erfolgen. Beim Zwischenkreisumrichter übernimmt der Zwischenkreis diese Aufgabe, beim lastgeführten Direktumrichter erfolgt diese Energiespeicherung im Eingangsfilter. In beiden Fällen erfolgt diese Energiespeicherung in Reaktanzen, die gleichzeitig noch durch einen Gleichanteil oder einen netzfrequenten Anteil beansprucht werden.Is compensated to a single-phase Load on a sinusoidal Voltage u (t) = û · sin (2 · π · f · t) is applied, so flows also sinusoidal Current i (t) = î · sin (2 · π · f · t). Out the product of the two results in the time course of the converted Power: P (t) = ½ · û · î · (1 - (cos (2 · 2 · π · f · t)) temporal course of the performance arises on the output side the power supply device. From the demand for one symmetrical load of the network that results for the network side P (t) = constant. The alternating part of the time course The power on the output side must therefore be out of the power supply device be delivered, d. H. in the power supply device must have energy storage done with twice the output frequency. Adopted for DC link converter the DC link this task, the load-controlled cycloconverter takes place this energy storage in the input filter. In both cases, this is done Energy storage in reactances, which at the same time still by a DC component or a power-frequency component are claimed.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Stromrichter vorgesehen ist, der neben den beiden Ausgangspotentialen zum Anschluss einer parallel kompensierten Last zumindest ein weiteres Ausgangspotential aufweist und dass zwischen dem weiteren Ausgangspotential und einem der Ausgangspotentiale zum Anschluss der Last oder zwischen den weiteren Ausgangspotentialen eine oder mehrere Symmetrierreaktanzen zur Energiespeicherung mit zweifacher Ausgangsfrequenz angeschlossen sind, und dass die Steuerung des Umrichters und/oder die Symmetrierreaktanzen anpassbar an die Impedanz der Last (O) in verschiedenen Betriebspunkten ist.The object is achieved in that a power converter is provided, in addition to the two output potentials for connecting a parallel compensated load at least one more Has output potential and that between the other output potential and one of the output potentials for connecting the load or between the further output potentials one or more Symmetrierreaktanzen connected to the energy storage with twice the output frequency are, and that the control of the inverter and / or the Symmetrierreaktanzen adaptable to the impedance of the load (O) at various operating points is.
Als Symmetrierreaktanzen sind in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform zumindest ein Symmetrierkondensator und/oder eine Symmetrierdrossel vorgesehen. Bei der erfindungsgemäßen Ausführung ist damit der Aufwand für die Reaktanzen reduziert, da die Energiespeicherung mit der vollen Amplitude der Ausgangsspannung des verwendeten Stromrichters in den Symmetrierreaktanzen erfolgt und nicht, wie bei Zwischenkreisumrichtern üblich, durch einen im Vergleich zum Gleichanteil geringen Wechselanteil des Stromes (beim Stromzwischenkreisumrichter) oder der Spannung (beim Spannungszwischenkreisumrichter) in den Reaktanzen des Zwischenkreisumrichters. Sofern ein Zwischenkreisumrichter als Umrichter verwendet wird, können die Reaktanzen in diesem somit kleiner dimensioniert werden. Da die zur Symmetrierung notwendige Energiespeicherung in den Symmetrierreaktanzen stattfindet, können auch Direktumrichter eingesetzt werden, die keine Reaktanzen enthalten und eine exakte Steuerung der Ausgangsleistung ermöglichen.As Symmetrierreaktanzen are in an embodiment of the invention at least one Symmetrierkondensator and / or a Symmetrierdrossel intended. In the embodiment of the invention is thus the effort for the Reactances reduced because the energy storage with the full amplitude the output voltage of the converter used in the Symmetrierreaktanzen takes place and not, as usual with DC link converters a small proportion of the current compared to the DC component (at the current source inverter) or the voltage (at the voltage source inverter) in the reactances of the DC link converter. If a DC link converter can be used as a converter, the Reactances in this thus be dimensioned smaller. Because the energy storage required in the balancing reactants for balancing takes place also cycloconverters are used, which contain no reactances and allow accurate control of output power.
Beim verwendeten Stromrichter kann es sich um einen Stromrichter mit Spannungszwischenkreis, einen Stromrichter mit Stromzwischenkreis oder einen Direktumrichter handeln. Um beliebige Phasenlagen der Ströme und Spannungen an den Ausgangsklemmen der Stromversorgungsvorrichtung einstellen zu können, müssen die Bauelemente im Wechselrichter der Zwischenkreisumrichter abschaltbar sein. Gleiches gilt auch für den Direktumrichter. Als Reaktanzen zur Energiespeicherung können Induktivitäten oder Kapazitäten oder beliebige Kombinationen aus diesen Elementen verwendet werden.When used power converter can it is a power converter with voltage intermediate circuit, a Power converter with current intermediate circuit or a direct converter act. To any phase of the currents and adjust voltages at the output terminals of the power supply to be able to have to the components in the inverter of the DC link converter can be switched off his. The same applies to the direct converter. As reactances for energy storage, inductors or capacities or any combinations of these elements can be used.
In vorteilhafter Weise kann die Erfindung auch so ausgebildet sein, dass als Stromrichter ein Zwischenkreisumrichter vorgesehen ist. In diesem Falle wird die zur Symmetrierung notwendige Energiespeicherung von den Reaktanzen des Zwischenkreises in die Symmetrierreaktanzen verlagert, so dass die Reaktanzen des Zwischenkreises kleiner dimensioniert werden können. Die Symmetrierreaktanzen erfordern zwar einen gewissen Aufwand, insgesamt ist der Gesamtaufwand gegenüber den bekannten Anordnungen jedoch günstiger.Advantageously, the invention can also be designed so that a DC link converter as a power converter is provided. In this case, the necessary for symmetrization Energy storage of the reactances of the DC link in the Symmetrierreaktanzen shifted so that the reactances of the DC link smaller dimensions can be. Although the Symmetrierreaktanzen require a certain effort, Overall, the total cost over the known arrangements but cheaper.
Weiterhin kann die Vorrichtung in vorteilhafter Weise auch so ausgestaltet sein, dass ein selbstgeführter Direktumrichter als Stromrichter vorgesehen ist. Der Einsatz eines solchen selbstgeführten Direktumrichters setzt voraus, dass die Last eine über eine Netzperiode konstante Last aufnimmt. Dies wird durch die Symmetrierreaktanzen erreicht.Furthermore, the device can in be advantageously designed so that a self-powered cycloconverter is provided as a power converter. The use of such a self-commutated cycloconverter assumes that the load is constant over a grid period Load absorbs. This is achieved by the Symmetrierreaktanzen.
Die Vorrichtung kann in vorteilhafter Weise auch so gestaltet sein, dass als Symmetrierreaktanzen zumindest eine Symmetrierdrossel und/oder ein Symmetrierkondensator vorgesehen ist/sind, so dass die einphasige Last, also der Induktionsofen, bezüglich der drei Anschlussklemmen des Netzes und hinsichtlich der Amplitude und Phasenlage von Spannungen und Strömen symmetrisch ist. Da durch den Einsatz eines Stromrichters Amplitude und Phasenlage beliebig eingestellt werden können, kann auf eine der beiden Symmetrierreaktanzen verzichtet werden.The device can also be designed in an advantageous manner so that at least one balancing reactor and / or a balancing capacitor is / are provided as balancing reactances, so that the single-phase load, ie the induction furnace, with respect to the three terminals of the network and with respect to the amplitude and phase of Voltages and currents are symmetrical. Since the use of a power converter amplitude and phase can be set arbitrarily, can be dispensed with one of the two Symmetrierreaktanzen become.
Weiterhin wird ein Steuerverfahren zum Steuern der Speisung einer einphasigen Last, insbesondere eines Induktionsofens, aus dem Drehstromnetz mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass bei Änderung des Widerstandes und/oder der Induktion der Last zur Einstellung der Leistung die Amplitude und/oder die Phasenlage und/oder die Frequenz der Ausgangsspannungen variiert werden, so dass die Stromversorgungseinrichtung damit an eine unsymmetrisch gewordene Last nur durch Steuerung angepasst werden kann. Bisher wurden für die Anpassung an die veränderte Impedanz der Last abschaltbare Teilkapazitäten oder Teilinduktivitäten eingesetzt.Furthermore, a control method for controlling the supply of a single-phase load, in particular one Induction furnace, from the three-phase network with a device according to the invention proposed, which is characterized in that when changed the resistance and / or the induction of the load for adjustment the power the amplitude and / or the phase angle and / or the frequency the output voltages are varied so that the power supply device thus adapted to a unbalanced load only by control can be. So far have been for the adaptation to the changed Impedance of the load disconnectable partial capacitances or partial inductances used.
Grundlegende Schaltungselemente für die erfindungsgemäße Stromversorgungseinrichtung sowie vorteilhafte erfindungsgemäße Ausbildungsformen sind in den folgenden Figuren dargestellt:Basic circuit elements for the power supply device according to the invention and advantageous embodiments of the invention are shown in the following figures:
In
In
Bei idealer Symmetrierung unter Verwendung eines Symmetrierkondensators CS und einer Symmetrierdrossel LS (Steinmetzschaltung) sind am Ausgang des Stromrichters S die Ströme und Spannungen in allen 3 Phasen jeweils in Phase, so dass der Stromrichter S reine Wirkleistung liefern muss. Entfällt eines dieser Symmetrierelemente, so verringert sich zwar der Aufwand für die passiven Bauteile, jedoch muss der Stromrichter S dann zusätzlich Blindleistung liefern.With ideal symmetrization using a balancing capacitor C S and a balun L S (Steinmetzschaltung) are at the output of the power converter S, the currents and voltages in all three phases in each case in phase, so that the power converter S must deliver pure active power. If one of these balancing elements is omitted, then the outlay for the passive components is reduced, but the converter S must then additionally supply reactive power.
Vorteile der beschriebenen Anordnungen gegenüber den bislang eingesetzten Zwischenkreisumrichtern sind folgende Punkte:
- – Wegen der konstanten Leistung am Ausgang des Stromrichters kann der Zwischenkreis entfallen (Direktumrichter) bzw. verkleinert werden. Dadurch kann die Stromversorgungseinrichtung kompakter und kostengünstiger ausgeführt werden.
- – Durch den Wegfall oder die Verkleinerung der Energiespeicher im Zwischenkreis ist die im Stromrichter gespeicherte Energie geringer, so dass im Fehlerfall, z. b. bei Defekt eines Halbleiters weniger Energie abgebaut werden muss. Dadurch wird die Belastung aller Komponenten verringert.
- – Wenn an einer Stelle im Kühlkreislauf Gleichspannung auftritt, muss aufbereitetes Wasser geringer Leitfähigkeit eingesetzt werden, um eine Elektrolyse zu verhindern. Bei der Ausführung des Stromrichters als Direktumrichter treten an keiner Stelle der Schaltung Gleichspannungen auf. Die Stromrichter können damit unter Verwendung von Leistungshalbleitern in Scheibenzellenbauform wassergekühlt aufgebaut werden, ohne dass hierzu eine Isolation zwischen elektrischem Anschluss und Kühlkörper erforderlich ist oder für den Umrichter Kühlwasser besonders geringer Leitfähigkeit bereitgestellt werden muss. Die Wasserkühlung des Umrichters kann somit mit dem Wasserkreislauf der Ofenkühlung erfolgen, ohne dass die Gefahr der elektrolytischen Korrosion besteht.
- – Bei der Ausführung des Stromrichters als Direktumrichter kann ein nahezu sinusförmiger Eingangsstrom erreicht werden. Gegenüber den bereits zu diesem Zweck verwendeten Zwischenkreisumrichtern mit selbstgeführtem Gleichrichter ist damit ein höherer Wirkungsgrad erzielbar.
- – Bei der Ausführung des Stromrichters als Zwischenkreisumrichter kann auf standardisierte Baugruppen oder Module aus der Antriebstechnik mit dreiphasigem Ausgang zurückgegriffen werden. Dies ist insbesondere für kleinere Leistungen von Interesse, da solche Baugruppen und Module in großen Stückzahlen und damit kostengünstig gefertigt werden.
- - Because of the constant power at the output of the converter, the DC link can be omitted (direct converter) or reduced in size. As a result, the power supply device can be made more compact and less expensive.
- - By eliminating or reducing the energy storage in the DC link stored in the power converter energy is lower, so that in case of failure, for example in case of failure of a semiconductor less energy must be removed. This reduces the load on all components.
- - If DC voltage occurs at any point in the cooling circuit, treated low conductivity water must be used to prevent electrolysis. When the converter is designed as a direct converter, DC voltages do not occur at any point in the circuit. The power converters can thus be constructed water-cooled using power semiconductors in disk cell design without the need for isolation between the electrical connection and the heat sink, or cooling water of particularly low conductivity must be provided for the converter. The water cooling of the inverter can thus be done with the water cycle of the furnace cooling, without the risk of electrolytic corrosion.
- - When the converter is designed as a direct converter, an almost sinusoidal input current can be achieved. Compared with the DC link converters with self-guided rectifier already used for this purpose, a higher efficiency can be achieved.
- - When the converter is designed as a DC link converter, standardized modules or modules from drive engineering with three-phase output can be used. This is of particular interest for smaller services, since such assemblies and modules are manufactured in large quantities and therefore cost.
- Cd C d
- ZwischenkreiskondensatorLink capacitor
- CF C F
- Filterkondensatorfilter capacitor
- CK C K
- Kompensationskondensatorcompensation capacitor
- CS C S
- SymmetrierkondensatorSymmetrierkondensator
- Dx D x
- Diodendiodes
- Ld L d
- ZwischenkreisdrosselDC reactor
- LE L E
- Entkopplungsdrosselisolating choke
- LF L F
- Filterdrosselfilter inductor
- LS L S
- SymmetrierdrosselSymmetrierdrossel
- LT L T
- Transformatorinduktivitättransformer inductance
- OO
- Induktionsofeninduction furnace
- SS
- Stromrichterpower converters
- Tx T x
- IGBTsIGBTs
- Trx Tr x
- Treiberdriver
- Uxy U xy
- Ausgangsspannungen des Stromrichtersoutput voltages of the power converter
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