DE3439894C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung aus einer einen Zwischenkreis mit Zwischenkreiskondensator enthaltenden Umrichterschaltung, insbesondere einer Stelle- oder Pulsumrichterschaltung, und einer daran angeschlossenen Maschine. Bevorzugtes Anwendungsgebiet sind Transistoren und/oder Abschalt-Thyristoren (sogenannte "GTO") bestückte Schaltungen mit einem Spannungszwischenkreis (also mit einem die beiden Pole des Zwischenkreises verbindenden Zwischenkreiskondensator), die insbesondere ohne einen Isoliertransformator direkt an ein speisendes Drehstromnetz angeschlossen sind.

In Fig. 1 ist eine derartige Anordnung gezeigt, bei der ein Drehstromnetz N über einen Gleichrichter GR die beiden Pole des Zwischenkreises mit einer Gleichspannung speist, die über einen Wechselrichter WR durch Betätigen der Wechselrichterschalter T 1, . . . T 6 in einem hochfrequenten Takt (z. B. im kHz-Bereich) mit wechselndem Vorzeichen an die Phasen, R, S, T einer Maschine, z. B. einer Drehstrommaschine M durchgeschaltet wird.

Solange für die Schalter und Ventile einer derartigen Anordnung Halbleiterelemente verwendet werden, die einen direkten Anschluß an die Spannung des Netzes (z. B. 380 V) nicht zulassen und daher zwischen dem Netz und der Umrichterschaltung einen Isoliertransformator erfordern, um die Netzspannung herabzusetzen, stellt dieser Isoliertransformator eine ausreichende Potentialtrennung zwischen dem Speisenetz und dem Zwischenkreis des Umrichters dar. Moderene Transistoren oder GTO machen aber einen derartigen Isoliertransformator entbehrlich. Dadurch können Kapazitäten, die z. B. zwischen den Windungen der Maschine M und dem geerdeten Maschinengehäuse (parasitäre Kapazität CM) und zwischen der Erdung des Maschinengehäuses und den Phasen des speisenden Netzes N (parasitäre Kapazität CM′) liegen, über den Eingangsgleichrichter GR und den Ausgangswechselrichter WR der Umrichterschaltung wirksam werden und die Anschlüsse der Schalter T 1, . . . T 6 über einen Nebenstromkreis kapazitiv miteinander verbinden. Wird nun z. B. der Schalter T 1 geschlossen, so wird die Phase R gegenüber dem Ständer und dem Gehäuse der Maschine M sprungartig auf ein positives Potential gelegt, wobei typtische Potentialänderungen (Steilheiten) zwischen 1000 V/µs und 3000 V/µs durchaus üblich sind. Derartige Potentialsprünge führen dann über die erwähnten parasitären Kapazitäten zu Ausgleichsströmen, deren Amplitude von der Höhe und Steilheit des Potentialsprungs abhängig sind und die in Fig. 1 durch die unterbrochene Linie J _St dargestellt sind.

Der über die parasitären Kapazitäten führende Nebenstromkreis ist aber bezüglich hochfrequenter Vorgänge sehr undefiniert. Im speisenden Netzt kann der durch den hochfrequenten Takt der Schalter angeregte Störstrom Oberschwingungen hervorrufen, die insbesondere im Hinblick auf die zunehmende schärfer werdenden Bestimmungen der Funkenstörung nicht mehr zulässig sind.

In Fig. 1 ist gestrichelt noch ein weiterer Nebenstromkreis dargestellt, der über die Kapazität CM führt, die zwischen den Windungen der Maschine M und dem Ständer bzw. dem Maschinengehäuse MG liegt, und über den Drehzahl-Istwertgeber (Tachogenerator G), die Steuerelektronik und die Steueranschlüsse der Schalter geschlossen ist. Über diesen kapazitiven Nebenstromkreis fließende Störstörme können zu Störungen in der Elektronik führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige Störströme und ihre Auswirkungen auf das speisende Netz (Funkentstörung) und die Steuerelektronik zu verringern.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet und werden anhand der Fig. 2 erläutert. Die Erfindung geht dabei von dem Grundgedanken aus, die durch die Schalterbetätigung hervorgerufenen und durch die parasitären Kapazitäten fließenden Störströme über eine gegenüber der Gleichspannung isolierende bzw. für niederfrequente Vorgänge sehr hochohmige, aber für die hochfrequenten Störströme niederohmige Verbindung an den für die Störströme empfindlichen Teilen der Anlage, also dem zu entstörenden Netz N und der Steuerelektronik, vorbeizuführen, umd die parasitären Kapazitäten direkt über den Zwischenkreis zu entladen.

Daher ist nach Fig. 2 eine Verbindung vorgesehen, die das Maschinengehäuse MG über einen Bypass B mit einem Koppelkondensator CK an den Zwischenkreis-Kondensator anschließt. Diese Verbindung wird insbesondere symmetrisch vorgenommen. Hierzu kann der Koppelkondensator CK an der Mittelanzapfung des quer zu den Zwischenkreis-Polen liegenden Zwischenkreiskondensator ZK 1, ZK 2 angeschlossen sein. Je nach Art der Umrichterschaltung kann es auch vorteilhaft sein, das Maschinengehäuse über Einzel-Koppelkondensatoren CK 1, CK 2 mit den beiden Zwischenkreispolen zu verbinden.

Um zur Entlastung der Halbleiter die für die parasitären Kapazitäten fließenden Störströme gering zu halten, empfiehlt es sich, in die Maschinenzuleitung eine Einrichtung, insbesondere eine Induktivität L, zwischenzuschalten, die nur für hochfrequente, zwischen den einzelnen Phasen der Maschinenzuleitung und dem Maschinengehäuse fließende Ströme wirksam ist und diese Ströme dämpft. In Fig. 2 ist hierzu vorgesehen, daß die einzelnen Phasen R, S, T in der Maschinenzuleitung in Windungen über gemeinsame ferromagnetische Kerne geführt werden. Dadurch heben sich die magnetisierenden Wirkungen der in den Phasen fließenden, niederfrequenten Nutzströme gegenseitig auf, während der jeweils in einer Phase auftretende hochfrequente Störstrom gedämpft wird.

Die Verbindung zwischen dem Maschinengehäuse MG und der Ankopplung an den Zwischenkreiskondensator ist vorteilhaft über einen zusätzlichen Leiter im Zuleitkabel für die Phasen R, S, T geführt. Außerdem ist die Verbindung B aus Schutzgründen geerdet.

Eine derartige Anordnung erfüllt bei einfachen Anlagen ohne großen zusätzlichen Aufwand die Bestimmungen der Funkentstörung. Außerdem ist die Steuerelektronik der Umrichterschaltung weitgehend gegenüber hochfrequenten, durch den Arbeitstakt der Umrichterschalter bedingten Störströmen geschützt.

Claims (8)

1. Anordnung aus einer einen Zwischenkreis mit Zwischenkreiskondensator (ZK 1, ZK 2) enthaltenden Umrichterschaltung GR, WR) und einer daran angeschlossenen Maschine (M), gekennzeichnet durch eine für niederfrequente Vorgänge isolierende oder hochohmige und für hochfrequente Vorgänge niederohmige Verbindung, insbesondere einen Koppelkondensator (CK, CK 1, CK 2) zwischen dem Maschinengehäuse und dem Zwischenkreiskondensator. (Fig. 2)

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenkreiskondensator quer zu den beiden Zwischenkreispolen angeordnet und symmetrisch mit dem Gehäuse verbunden ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenkreiskondensator eine Mittelanzapfung enthält, an der die Verbindung abzweigt.

4. Anordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Einzel-Koppelkondensator (CK 1, CK 2), die das Maschinengehäuse mit jeweils einem der Zwischenkreispole verbinden.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Dämpfungseinrichtung (L) in der Maschinenzuleitung, die nur für hochfrequente, zwischen einzelnen Phasen der Maschinenzuleitung und dem Maschinengehäuse fließende Ströme wirksam ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Dämpfung der hochfrequenten Ströme die einzelnen Phasen der Maschinenzuleitung in Windungen über gemeinsame ferromagnetische Kerne geführt sind.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die für hochfrequente Vorgänge niederohmige Verbindung geerdet ist.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung über einen zusätzlichen Leiter, insbesondere einen geerdeten Leiter, im Zuleitungskabel der Maschine geführt ist.