DE19736903A1 - Umrichter mit Gleichspannungszwischenkreis sowie Verfahren zum Betrieb eines solchen Umrichters - Google Patents
Umrichter mit Gleichspannungszwischenkreis sowie Verfahren zum Betrieb eines solchen UmrichtersInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der
Leistungselektronik. Sie betrifft einen Umrichter mit Gleich
spannungszwischenkreis, umfaßend eine an ein Speisenetz anschließbare
Gleichrichterschaltung mit einem Wechselspan
nungseingang und einem Gleichspannungsausgang, eine Wechsel
richterschaltung mit einem Gleichspannungseingang und einem
Wechselspannungsausgang, und einen zwischen dem Gleichspan
nungsausgang der Gleichrichterschaltung und dem Gleichspan
nungseingang der Wechselrichterschaltung angeordneten Gleich
spannungszwischenkreis, welcher zwei vom Gleichspannungsaus
gang der Gleichrichterschaltung zum Gleichspannungseingang
der Wechselrichterschaltung führende Verbindungsleitungen und
wenigstens einen zwischen den Verbindungsleitungen angeordne
ten Zwischenkreiskondensator umfaßt.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betrieb
eines solchen Umrichters.
Umrichter mit Gleichspannungszwischenkreis sind in der Lei
stungselektronik seit langem bekannt und im Einsatz. In ihnen
wird die Wechselspannung aus einem Speisenetz in einer ein
gangsseitigen Gleichrichterschaltung in eine Gleichspannung
umgewandelt und im nachfolgenden Gleichspannungszwischenkreis
mittels eines Zwischenkreiskondensators geglättet. Die am
Zwischenkreiskondensator anstehenden Gleichspannung wird dann
in einer nachfolgenden Wechselrichterschaltung in eine andere
Wechselspannung umgewandelt.
Im Falle eines Kurzschlusses im Wechselrichter werden heute
beispielsweise Sicherungen auf der Gleichspannungsseite der
Gleichrichterschaltung eingesetzt. Eine andere Möglichkeit
sind Sicherungen in den Wechselstromzuleitungen vom Speise
netz zur Gleichrichterschaltung. Auch ein sog. sicherungslose
Schaltung ist möglich. Dabei muß der Kurzschluß speisenetz
seitig durch einen Leistungsschalter abgeschaltet werden, wo
bei jedoch die Reaktanz der Speisung groß genug sein muß,
um einen unzulässig hohen Kurzschlußstrom zu verhindern.
Vor dem Schließen des Leistungsschalters auf der Speisenetz
seite wird der Zwischenkreiskondensator durch ein Hilfsspei
segerät auf eine Spannung aufgeladen, die groß genug ist, um
eine unzulässige Überladung nach dem Zuschalten des Lei
stungsschalters zu verhindern. Von den Niederspannungsumrich
tern her ist es auch bekannt, wenigstens 3 Dioden der Gleich
richterschaltung durch Thyristoren zu ersetzen, von denen we
nigsten einer durch einen hochohmigen Widerstand überbrückt
ist. Nach dem Zuschalten des Leistungsschalters wird der Zwi
schenkreiskondensator über diesen Widerstand geladen. Danach
erhalten die Thyristoren einen Dauerzündimpuls und werden als
Dioden betrieben.
Bei den bekannten Lösungen ergeben sich jedoch verschiedene
Probleme hinsichtlich der Schutzfunktion und der Ladefunk
tion:
- - Sicherungen zum Auftrennen von Mittelspannungsstromkreisen sind teuer. Außerdem müssen sie im Fehler- bzw. Kurzschlußfall ersetzt werden, was die Kosten für die Ersatz teilhaltung und Reparatur erhöht.
- - Sicherungen auf der Wechselstromseite trennen nur den Um richter vom speisenden Netz. Bei einem Kurzschluß im Wechselrichter wird der größte Teil der Energie des Zwi schenkreiskondensators in die im Kurzschlußkreis enthal tenen Induktivitäten übertragen. Nach dem Spannungsnull durchgang der Kondensatorspannung kommutiert der Strom in die Dioden der Gleichrichterschaltung. Dort bleibt er, bis alle Energie in Warme umgesetzt ist. Sind die Dioden der Gleichrichterschaltung nur für den Normalbetrieb ausge legt, können sie in diesem Fehlerfall zerstört werden. Das gleich Phänomen tritt auch bei der sicherungslosen Schal tung auf. In beiden Fällen kann dieses Problem durch eine Drossel zwischen der Gleichrichterschaltung und dem Zwi schenkreiskondensator vermieden werden. Jedoch erhöht eine zusätzliche Drossel die Kosten des Umrichters erheblich.
- - Die zusätzlich erforderliche Hilfsladevorrichtung erhöht die Kosten des Umrichters.
- - Thyristoren in der Gleichrichterschaltung erhöhen eben falls die Gerätekosten.
- - Sowohl die Hilfsladevorrichtung als auch die Thyristoren in der Gleichrichterschaltung haben für alle anderen (normalen) Betriebszustände keine Bedeutung.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Umrichter mit Gleichspan
nungszwischenkreis zu schaffen, welcher auf einfache Weise
und mit geringen Zusatzkosten einen sicheren Schutz im Kurzschlußfall
aufweist und mit einfachsten Mitteln eine Ladung
des Zwischenkreiskondensators ermöglicht, sowie ein Verfahren
zu dessen Betrieb anzugeben.
Die Aufgabe wird bei einem Umrichter der eingangs genannten
Art dadurch gelöst, daß zum Schutz des Umrichters im Kurzschlußfall
in wenigstens einer der Verbindungsleitungen zwi
schen dem Gleichspannungsausgang der Gleichrichterschaltung
und dem wenigstens einen Zwischenkreiskondensator ein erster
steuerbarer Halbleiterschalter angeordnet ist. Im Falle eines
Kurzschlusses in der Wechselrichterschaltung wird im Augen
blick der Erfassung des Kurzschlusses der erste steuerbare
Halbleiterschalter abgeschaltet. Durch das Abschalten des er
sten steuerbaren Halbleiterschalters sind Gleichrichterschal
tung und Zwischenkreiskondensator voneinander getrennt. Da
durch kann ein Kurzschlußstrom im Wechselrichter nicht mehr
in die Gleichrichterschaltung kommutieren. Das Abschalten er
folgt zerstörungsfrei und stellt keine speziellen Anforderun
gen an die Netzreaktanz.
Eine erste bevorzugte Ausführungsform des Umrichters nach der
Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselrichter
entweder als 2-Punkt-Wechselrichter ausgebildet ist, und daß
nur in einer der Verbindungsleitungen zwischen dem Gleich
spannungsausgang der Gleichrichterschaltung und dem Zwischen
kreiskondensator ein erster steuerbarer Halbleiterschalter
angeordnet ist, oder daß der Wechselrichter als 3-Punkt-
Wechselrichter mit einem Mittelabgriff ausgebildet ist, daß
zwischen dem Mittelabgriff und jeder der Verbindungsleitungen
jeweils ein Zwischenkreiskondensator angeordnet ist, und daß
in jeder der Verbindungsleitungen zwischen dem Gleichspan
nungsausgang der Gleichrichterschaltung und dem Zwischen
kreiskondensator ein erster steuerbarer Halbleiterschalter
angeordnet ist, und daß in beiden Fällen der Wechselrichter
zweite steuerbare Halbleiterschalter enthält, und daß der
bzw. die ersten steuerbaren Halbleiterschalter in den Verbin
dungsleitungen von derselben Ausführung sind, wie die zweiten
steuerbaren Halbleiterschalter des Wechselrichters. Hierdurch
läßt sich der Umrichter besonders einfach und kostengünstig
aufbauen und warten, weil dieselben Leistungshalbleitermodule
mit ihren Zusatzbeschaltungen sowohl für den Wechselrichter
selbst als auch als Schutzschalter im Gleichspannungszwi
schenkreis verwendet werden können.
Eine zweite bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Umrichters zeichnet sich dadurch aus, daß dem ersten steuer
baren Halbleiterschalter bzw. den ersten steuerbaren Halblei
terschaltern zum Laden des Zwischenkreiskondensators bzw. der
Zwischenkreiskondensatoren jeweils ein Widerstand parallel
geschaltet ist. Der Widerstand kann so hochohmig ausgeführt
werden, daß er die Schutzfunktion nicht beeinträchtigt. Zum
Laden des Zwischenkreiskondensators wird bei abgeschaltetem
(geöffnetem) ersten steuerbaren Halbleiterschalter der Lei
stungsschalter des Speisenetzes geschlossen. Über den paral
lelen Widerstand wird dann der Zwischenkreiskondensator gela
den. Sobald die Spannung am Kondensator einen Wert erreicht
hat, der groß genug ist, um eine spätere Überladung zu ver
hindern, wird der erste steuerbare Halbleiterschalter durch
geschaltet (geschlossen).
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb des Umrichters
ist dadurch gekennzeichnet, daß der erste steuerbare Halb
leiterschalter im Normalbetrieb des Umrichters geschlossen
gehalten wird, und daß im Falle eines Kurzschlusses in der
Wechselrichterschaltung der erste steuerbare Halbleiterschal
ter geöffnet wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens nach der Er
findung zeichnet sich dadurch aus, daß bei Inbetriebnahme
des Umrichters vor dem Schließen des ersten steuerbaren
Halbleiterschalters zunächst der wenigstens eine Zwischen
kreiskondensator an dem offenen ersten steuerbaren Halblei
terschalter vorbei aufgeladen wird, und daß der erste steu
erbare Halbleiterschalter erst geschlossen wird, wenn der we
nigstens eine Zwischenkreiskondensator eine vorbestimmte La
despannung erreicht hat.
Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen An
sprüchen.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie
len im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden.
Es zeigen
Fig. 1 in einem vereinfachten Schaltbild ein erstes be
vorzugtes Ausführungsbeispiel für einen Umrichter
nach der Erfindung mit 2-Punkt-Wechselrichter am
Ausgang und einem Halbleiterschalter für den
Kurzschlußschutz; und
Fig. 2 in einem vereinfachten Schaltbild ein zweites be
vorzugtes Ausführungsbeispiel für einen Umrichter
nach der Erfindung mit 3-Punkt-Wechselrichter am
Ausgang und zwei Halbleiterschaltern für den
Kurzschlußschutz.
In Fig. 1 ist in einem vereinfachten Schaltbild ein erstes
bevorzugtes Ausführungsbeispiel für einen Umrichter nach der
Erfindung dargestellt. Der Umrichter 10 umfaßt eingangssei
tig eine Gleichrichterschaltung (z. B. eine Diodenbrücke) 12,
ausgangsseitig eine Wechselrichterschaltung 15, sowie einen
Gleichspannungszwischenkreis 13, welcher zwischen der Gleich
richterschaltung 12 und der Wechselrichterschaltung 15 ange
ordnet ist. Die Gleichrichterschaltung 12 ist mit einem Wech
selspannungseingang an ein (üblicherweise 2-, 3-, 6- oder
mehrphasiges) Speisenetz 11 angeschlossen. Sie hat einen
Gleichspannungsausgang, der über zwei Verbindungsleitungen
17, 18 mit einem Gleichspannungseingang der
Wechselrichterschaltung 15 verbunden ist. Zwischen den
Verbindungsleitungen 17 und 18 ist ein
Zwischenkreiskondensator 14 angeordnet, der zusammen mit den
Verbindungsleitungen 17, 18 den Gleichspannungszwischenkreis
13 bildet. Die Wechselrichterschaltung 15 hat einen
(mehrphasigen) Wechselspannungsausgang 16, an welchen
beispielsweise eine (nicht dargestellte) Last angeschlossen
ist. Funktion und Arbeitsweise eines derartigen Umrichters
sind allgemein bekannt und sollen daher hier nicht näher er
läutert werden.
Neuartig an der in Fig. 1 wiedergegebenen Schaltung ist ein
steuerbarer Halbleiterschalter 19, welcher in die Verbin
dungsleitung 17 zwischen der Gleichrichterschaltung 12 und
dem Zwischenkreiskondensator 14 eingefügt ist. Der steuerbare
Halbleiterschalter 19 ist vorzugsweise von der gleichen Aus
führung (hat die gleichen elektrischen und Leistungsdaten),
wie diejenigen steuerbaren Halbleiterschalter, die in der
Wechselrichterschaltung 15 zur Umwandlung der Gleichspannung
des Gleichspannungszwischenkreises in die Ausgangswechsel
spannung eingesetzt sind. Er ist beispielsweise als Rück
wärtsleitender GTO ausgebildet. Der steuerbare Halbleiter
schalter 19 ist (mit seinem Steuereingang) an eine Ansteuer
schaltung 45 angeschlossen, die ihrerseits über Steuerleitun
gen 46 und 47 Steuerinformationen aus der Gleichrichterschal
tung 12 (vom Speisenetz) bzw. aus der Wechselrichterschaltung
15 erhält.
Im Falle eines Kurzschlusses in der Wechselrichterschaltung
15 (im Wechselrichter) wird im Augenblick des Erfassens des
Kurzschlusses ein Steuersignal über die Steuerleitung 47 an
die Ansteuerschaltung 45 abgegeben, die ihrerseits den steu
erbaren Halbleiterschalter 19 sofort abschaltet. Gegenüber
dem betrieblichen Strom steigt der Strom durch den Halblei
terschalter 19 beim Kurzschluß nur langsam, da im Speisenetz
11 ein gemessen an den Zeitmaßstäben des Kurzschlußvorganges
hohe Reaktanz vorhanden ist. Damit ist der abzuschaltende
Strom gegenüber dem betrieblichen Strom nur geringfügig er
höht. Zur Vermeidung von Überspannungen nach dem Abschalten
kann der steuerbare Halbleiterschalter 19 mit einer Schalt
entlastung beschaltet sein, die sich gemäß Fig. 1 aus einer
parallel liegenden Serienschaltung eines ersten Widerstandes
20 und eines Kondensators 21 zusammensetzt, zusätzlich aber
auch noch eine zum ersten Widerstand parallele Diode 23
(gestrichelt eingezeichnet) aufweisen kann.
Durch das Abschalten des Halbleiterschalters 19 im Kurzschlußfall
sind die Gleichrichterschaltung 12 und der Zwi
schenkreiskondensator 14 voneinander getrennt. Dadurch kann
ein Kurzschlußstrom in der Wechselrichterschaltung 15 nicht
mehr in die Gleichrichterschaltung 12 kommutieren. Das Ab
schalten erfolgt zerstörungsfrei und stellt keine speziellen
Anforderungen an die Netzreaktanz. Zum Zwecke der Ladung des
Zwischenkreiskondensators 14, die im Zuge der Vorbereitung
des Umrichters 10 für den Betrieb vorgenommen wird, ist in
der Beschaltung des steuerbaren Halbleiterschalters 19 ein
zweiter Widerstand 22 vorgesehen, der zum Halbleiterschalter
19 parallel geschaltet ist und den Kondensator 21 überbrückt.
Der Widerstand 22 kann so hochohmig ausgeführt werden, daß
er die Schutzfunktion des geöffneten Halbleiterschalters 19
nicht beeinträchtigt.
Zwecks Ladung des Zwischenkreiskondensators 14 wird bei abge
schaltetem Halbleiterschalter 19 der (in Fig. 1 nicht ge
zeigte) Leistungsschalter des Speisenetzes 11 geschlossen.
Der Zwischenkreiskondensator wird dann über den Widerstand 22
(und den Widerstand 21 oder die Diode 23) geladen. Sobald die
Spannung am Zwischenkreiskondensator einen vorbestimmten Wert
erreicht hat, der groß genug ist, um eine spätere Überladung
zu verhindern, gelangt ein den Ladezustand signalisie
rende Signal über die Steuerleitung 47 zur Ansteuerschaltung
45 und der Halbleiterschalter 19 wird durchgeschaltet. Nach
dem Abklingen eines durch das Durchschalten möglicherweise
ausgelösten kurzen Ausgleichsvorgangs ist damit der Umrichter
betriebsbereit.
Die erfindungsgemäße Schaltung, wie sie am Beispiel der Fig.
1 deutlich wird, hat noch einen weiteren Vorteil: Bei einem
ungewollten Unterbruch des Speisenetzes 11 braucht der Lei
stungsschalter des Speisenetzes nicht betätigt zu werden.
Bisher konnte nur durch Betätigung dieses Leistungsschalters
eine unkontrollierte Ladung des Zwischenkreiskondensators bei
Wiederkehr der Spannung im Netz verhindert werden. Mit dem
erfindungsgemäßen Umrichter läßt sich dieses Problem anders
lösen. Beim Erkennen des Netzunterbruches wird über die Si
gnalleitung 46 ein Unterbruchsignal an die Ansteuerschaltung
45 weitergeleitet, die den Halbleiterschalter 19 sofort ab
schaltet. Bei Wiederkehr der Netzspannung wird über den Wi
derstand 22 automatisch die bereits weiter oben beschriebene
kontrollierte Ladung des Zwischenkreiskondensators 14 einge
leitet, die bei Erreichen der vorgegebenen Ladespannung
(Signal über Signalleitung 47) zum Einschalten des Halblei
terschalters 19 führt. Auf diese Weise braucht der Leistungs
schalter nicht geschaltet werden und kann daher geschont wer
den
In der Schaltung nach Fig. 1 ist die Wechselrichterschaltung 15 ein 2-Punkt-Wechselrichter. Der in Fig. 1 dargestellte Aufbau des Umrichters kann grundsätzlich übernommen werden, wenn als Wechselrichterschaltung ein 3-Punkt-Wechselrichter eingesetzt wird. Es geht dann jedoch der Vorteil verloren, daß der steuerbaren Halbleiterschalter im Zwischenkreis (19 in Fig. 1) identisch mit den im Wechselrichter eingesetzten Halbleiterschaltern ausgeführt werden kann, da der Halblei terschalter im Zwischenkreis für die doppelte Spannung ausge legt sein muß. Es wird daher im Falle eines 3-Punkt-Wechsel richters vorzugsweise die im Beispiel der Fig. 2 wiedergege bene Schaltungsvariante eingesetzt, die zwei Halbleiterschal ter im Zwischenkreis aufweist: Auch im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 umfaßt der Umrichter 24 eine mit einem Speisenetz 25 verbundene Gleichrichterschaltung 26, eine mit einem Wech selspannungsausgang 31 ausgestattete Wechselrichterschaltung 30, und einen dazwischen angeordneten Gleichspannungszwi schenkreis 27 mit zwei Verbindungsleitungen 32 und 33 und zwei Zwischenkreiskondensatoren 28 und 29, die jeweils zwi schen einen Mittelabgriff an der Wechselrichterschaltung 30 und eine der Verbindungsleitungen 32, 33 geschaltet sind.
In der Schaltung nach Fig. 1 ist die Wechselrichterschaltung 15 ein 2-Punkt-Wechselrichter. Der in Fig. 1 dargestellte Aufbau des Umrichters kann grundsätzlich übernommen werden, wenn als Wechselrichterschaltung ein 3-Punkt-Wechselrichter eingesetzt wird. Es geht dann jedoch der Vorteil verloren, daß der steuerbaren Halbleiterschalter im Zwischenkreis (19 in Fig. 1) identisch mit den im Wechselrichter eingesetzten Halbleiterschaltern ausgeführt werden kann, da der Halblei terschalter im Zwischenkreis für die doppelte Spannung ausge legt sein muß. Es wird daher im Falle eines 3-Punkt-Wechsel richters vorzugsweise die im Beispiel der Fig. 2 wiedergege bene Schaltungsvariante eingesetzt, die zwei Halbleiterschal ter im Zwischenkreis aufweist: Auch im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 umfaßt der Umrichter 24 eine mit einem Speisenetz 25 verbundene Gleichrichterschaltung 26, eine mit einem Wech selspannungsausgang 31 ausgestattete Wechselrichterschaltung 30, und einen dazwischen angeordneten Gleichspannungszwi schenkreis 27 mit zwei Verbindungsleitungen 32 und 33 und zwei Zwischenkreiskondensatoren 28 und 29, die jeweils zwi schen einen Mittelabgriff an der Wechselrichterschaltung 30 und eine der Verbindungsleitungen 32, 33 geschaltet sind.
Anders als beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist hier nun
in jeder Verbindungsleitung 32, 33 ein steuerbarer Halblei
terschalter 35, 40 angeordnet. Jeder der steuerbaren Halblei
terschalter 35, 40 ist mit einer Beschaltung aus zwei Wider
ständen 36, 38 bzw. 41, 43, einem Kondensator 37 bzw. 42 und
ggf. einer Diode 39 bzw. 44 versehen, deren Funktion dieselbe
ist wie beim Halbleiterschalter 19 in Fig. 1 und weiter oben
bereits beschrieben worden ist. Auch hier werden die Halblei
terschalter 35, 40 von einer Ansteuerschaltung 48 gesteuert,
die ihre Steuersignale in bereits erläuterter Weise über
Steuerleitungen 49 und 50 aus der Gleichrichterschaltung 26
bzw. der Wechselrichterschaltung 30 erhält. Durch die Verdop
pelung der kompletten Schaltung wird die statisch und dyna
misch gleichmäßige Spannungsaufteilung zwischen den beiden
Halbleiterschaltern 35 und 40 gewährleistet, so daß diese
identisch zu den Halbleiterschaltern im Wechselrichter 30
ausgelegt werden können.
Insgesamt ergibt sich mit der Erfindung ein Umrichter mit
Gleichspannungszwischenkreis, der mit geringem zusätzlichen
Aufwand einen sicheren Schutz im Kurzschlußfall gewährlei
stet, geringen Wartungsaufwand verursacht, eine einfache La
dung des Zwischenkreiskondensators vor Betriebsbeginn ermög
licht, und im Falle von Netzunterbrüchen den Leistungsschal
ter schont.
10
,
24
Umrichter
11
,
25
Speisenetz
12
,
26
Gleichrichterschaltung
13
,
27
Gleichspannungszwischenkreis
14
,
28
,
29
Zwischenkreiskondensator
15
,
30
Wechselrichterschaltung
16
,
31
Ausgang (Umrichter)
17
,
18
Verbindungsleitung (Zwischenkreis)
19
,
35
,
40
Halbleiterschalter
20
,
22
Widerstand
21
Kondensator
23
Diode
32
,
33
Verbindungsleitung (Zwischenkreis)
34
Mittelabgriff
36
,
38
Widerstand
37
,
42
Kondensator
39
,
44
Diode
41
,
43
Widerstand
45
,
48
Ansteuerschaltung
46
,
47
,
49
,
50
Steuerleitung
Claims (10)
1. Umrichter (10, 24) mit Gleichspannungszwischenkreis
(13, 27), umfaßend eine an ein Speisenetz (11, 25) anschließbare
Gleichrichterschaltung (12, 26) mit einem Wech
selspannungseingang und einem Gleichspannungsausgang, eine
Wechselrichterschaltung (15, 30) mit einem Gleichspannungs
eingang und einem Wechselspannungsausgang, und einen zwischen
dem Gleichspannungsausgang der Gleichrichterschaltung (12,
26) und dem Gleichspannungseingang der Wechselrichterschal
tung (15, 30) angeordneten Gleichspannungszwischenkreis (13,
27), welcher zwei vom Gleichspannungsausgang der Gleich
richterschaltung (12, 26) zum Gleichspannungseingang der
Wechselrichterschaltung (15, 30) führende Verbindungsleitun
gen (17, 18 bzw. 32, 33) und wenigstens einen zwischen den
Verbindungsleitungen (17, 18 bzw. 32, 33) angeordneten Zwi
schenkreiskondensator (14 bzw. 28, 29) umfaßt, dadurch ge
kennzeichnet, daß zum Schutz des Umrichters (10, 24) im
Kurzschlußfall in wenigstens einer der Verbindungsleitungen
(17, 18 bzw. 32, 33) zwischen dem Gleichspannungsausgang der
Gleichrichterschaltung (12, 26) und dem wenigstens einen Zwi
schenkreiskondensator (14 bzw. 28, 29) ein erster steuerbarer
Halbleiterschalter (19 bzw. 35, 40) angeordnet ist.
2. Umrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Wechselrichter (15) als 2-Punkt-Wechselrichter aus
gebildet ist, und daß nur in einer der Verbindungsleitungen
(17) zwischen dem Gleichspannungsausgang der Gleichrichterschaltung (12)
und dem Zwischenkreiskondensator (14) ein er
ster steuerbarer Halbleiterschalter (9) angeordnet ist.
3. Umrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Wechselrichter (30) als 3-Punkt-Wechselrichter mit
einem Mittelabgriff (34) ausgebildet ist, daß zwischen dem
Mittelabgriff (34) und jeder der Verbindungsleitungen (32,
33) jeweils ein Zwischenkreiskondensator (28 bzw. 29) ange
ordnet ist, und daß in jeder der Verbindungsleitungen (32,
33) zwischen dem Gleichspannungsausgang der Gleichrichter
schaltung (26) und dem Zwischenkreiskondensator (28 bzw. 29)
ein erster steuerbarer Halbleiterschalter (35 bzw. 40) ange
ordnet ist.
4. Umrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Wechselrichter (15, 30) zweite steu
erbare Halbleiterschalter enthält, und daß der bzw. die er
sten steuerbaren Halbleiterschalter (19 bzw. 35, 40) in den
Verbindungsleitungen (17 bzw. 32, 33) von derselben Ausfüh
rung sind, wie die zweiten steuerbaren Halbleiterschalter des
Wechselrichters (15 bzw. 30).
5. Umrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß dem ersten steuerbaren Halbleiterschal
ter (19) bzw. den ersten steuerbaren Halbleiterschaltern (35,
40) zum Laden des Zwischenkreiskondensators (14) bzw. der
Zwischenkreiskondensatoren (28, 29) jeweils ein Widerstand
(22 bzw. 38, 43) parallel geschaltet ist.
6. Umrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der bzw. die erste(n) steuerbare(n)
Halbleiterschalter (19 bzw. 35, 40) von einer Ansteuerschal
tung (45, 48) gesteuert werden, und daß die Ansteuerschal
tung (45, 48) über eine erste Steuerleitung (47, 50) mit der
Wechselrichterschaltung (15 bzw. 30) in Verbindung steht.
7. Umrichter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ansteuerschaltung (45, 48) über eine zweite Steuer
leitung mit der Gleichrichterschaltung (12 bzw. 26) in Ver
bindung steht.
8. Verfahren zum Betrieb eines Umrichters nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste steuerbare Halblei
terschalter (19 bzw. 35, 40) im Normalbetrieb des Umrichters
(10 bzw. 24) geschlossen gehalten wird, und daß im Falle ei
nes Kurzschlusses in der Wechselrichterschaltung (15 bzw. 30)
der erste steuerbare Halbleiterschalter (19 bzw. 35, 40) ge
öffnet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß bei Inbetriebnahme des Umrichters (10 bzw. 24) vor dem
Schließen des ersten steuerbaren Halbleiterschalters (19
bzw. 35, 40) zunächst der wenigstens eine Zwischenkreiskon
densator (14 bzw. 28, 29) an dem offenen ersten steuerbaren
Halbleiterschalter (19 bzw. 35, 40) vorbei aufgeladen wird,
und daß der erste steuerbare Halbleiterschalter (19 bzw. 35,
40) erst geschlossen wird, wenn der wenigstens eine Zwischen
kreiskondensator (14 bzw. 28, 29) eine vorbestimmte Ladespan
nung erreicht hat.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch
gekennzeichnet, daß beim Auftreten eines Netzunterbruchs im
Speisenetz (11, 26) der erste steuerbare Halbleiterschalter
(19 bzw. 35, 40) geöffnet wird, und daß nach Wiederkehr der
Netzspannung zunächst der wenigstens eine Zwischenkreiskon
densator (14 bzw. 28, 29) an dem offenen ersten steuerbaren
Halbleiterschalter (19 bzw. 35, 40) vorbei aufgeladen wird,
und daß der erste steuerbare Halbleiterschalter (19 bzw. 35,
40) erst geschlossen wird, wenn der wenigstens eine Zwischen
kreiskondensator (14 bzw. 28, 29) eine vorbestimmte Ladespan
nung erreicht hat.
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