DE3801327A1 - Entlastungsnetzwerk fuer sperrspannungsfreie zweigpaare eines mehrphasigen stromrichters - Google Patents
Entlastungsnetzwerk fuer sperrspannungsfreie zweigpaare eines mehrphasigen stromrichtersInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Entlastungsnetzwerk
für sperrspannungsfreie Zweigpaare eines mehrphasigen
Stromrichters gemäß den Oberbegriffen der nebengeordne
ten Patentansprüche 1 und 2.
Ein solches Entlastungsnetzwerk für sperrspannungsfreie
Zweigpaare eines mehrphasigen Stromrichters ist aus der
DE-OS 32 44 623 bekannt. Leistungselektronische Schal
tungen mit GTO-Thyristoren oder Transistoren als
steuerbare elektronische Schalter benötigen zum Betrieb
ein Entlastungsnetzwerk, das den Stromanstieg di/dt im
elektronischen Schalter beim Einschalten und den Span
nungsanstieg du/dt über dem elektronischen Schalter beim
Abschalten verzögert. Die beiden Grundelemente zur Ent
lastung von elektronischen Schaltern während eines
Schaltvorganges sind eine Reiheninduktivität (Einschalt
entlastungsinduktivität) und ein Parallelkondensator
(Abschaltentlastungskondensator) zum Schaltelement. Die
se Bauelemente müssen während jeder Schaltperiode einmal
energetisch zurückgesetzt werden.
In Fig. 1 ist ein bekanntes Entlastungsnetzwerk für
sperrspannungsfreie Zweigpaare eines dreiphasigen Wech
selrichters dargestellt. Es sind drei sperrspannungs
freie Zweigpaare 1, 2, 3 zu erkennen, die über eine al
len Zweigpaaren gemeinsame Einschalt-Entlastungsindukti
vität LE = LEA oder alternativ hierzu über jeweils eine
eigene Einschaltentlastungsinduktivität LEA, LEB, LEC an
einer Gleichspannungsquelle ZK, vorzugsweise einem
Gleichspannungszwischenkreis, liegen.
Das Zweigpaar 1 weist zwei miteinander verbundene GTO-
Thyristoren T 1 bzw. T 2 auf, denen jeweils eine Freilauf
diode DR 1 bzw. DR 2 antiparallel geschaltet ist. Der ge
meinsame Verbindungspunkt der Kathode von T 1, der Anode
von T 2, der Anode von DR 1 und der Kathode von DR 2 bildet
den Wechselspannungsanschluß A der ersten Phase. Mit
diesem Anschluß A ist ein Abschaltentlastungskondensator
CEA verbunden, der andererseits über der Kathoden-An
oden-Strecke einer ersten Abschaltentlastungsdiode D 1 am
gemeinsamen Verbindungspunkt der Anode von T 1, der Ka
thode von DR 1 und LEA liegt, sowie über die Anoden-Ka
thoden-Strecke einer zweiten Abschaltentlastungsdiode D 2
am gemeinsamen Verbindungspunkt eines Entladewiderstan
des RO und eines Speicherkondensators CP angeschlossen
ist. RO und CP sind allen drei Zweiphasen 1, 2, 3 zuge
ordnet. Der Widerstand RO ist andererseits - wie auch
die Einschaltentlastungsinduktivitäten LEA, LEB, LEC
oder LE - dem positiven Pol der Gleichspannungsquelle ZK
zugeführt. Der Speicherkondensator CP liegt andererseits
- wie auch die Kathode von T 2 und die Anode von DR 2 - am
negativen Pol der Gleichspannungsquelle ZK.
Das Zweigpaar 2 weist zwei GTO-Thyristoren T 3, T 4, zwei
Freilaufdioden DR 3, DR 4, einen Abschaltentlastungskon
densator CEB, eine erste Abschaltentlastungsdiode D 3 und
eine zweite Abschaltentlastungsdiode D 4 auf. Die Ver
schaltung dieser Bauelemente untereinander ist wie beim
Zweigpaar 1 beschrieben, wobei der Wechselspannungsan
schluß der zweiten Phase mit B bezeichnet ist und die
zweite Abschaltentlastungsdiode D 4 ebenfalls am Verbin
dungspunkt von RO und CP liegt.
Das Zweigpaar 3 weist zwei GTO-Thyristoren T 5, T 6, zwei
Freilaufdioden DR 5, DR 6, einen Abschaltentlastungskon
densator CEC, eine erste Abschaltentlastungsdiode D 5 und
eine zweite Abschaltentlastungsdiode D 6 auf. Die Ver
schaltung dieser Bauelemente untereinander ist wie beim
Zweigpaar 1 beschrieben, wobei der Wechselspannungsan
schluß der dritten Phase mit C bezeichnet ist und die
zweite Abschaltentlastungsdiode D 6 ebenfalls am Verbin
dungspunkt von RO und CP liegt.
Die Spannung an der Gleichspannungsquelle ZK ist mit
UZK, die Spannung am Speicherkondensator CP ist mit UCP,
die Spannung am Widerstand RO ist mit URO und die Span
nungen an den Abschaltentlastungskondensatoren CEA, CEB,
CEC sind mit UCEA, UCEB, UCEC bezeichnet.
Unabhängig davon, ob eine Einschaltentlastungsindukti
tät LE oder mehrere Einschaltentlastungsinduktivitäten
LEA, LEB, LEC vorhanden sind, treten im Betrieb des
Wechselrichters an den "unteren" GTO-Thyristoren T 2, T 4,
T 6 gefährliche Spannungssprünge auf. Diese Spannungs
sprünge sind folgendermaßen zu erklären: Es wird ange
nommen, daß Strom in den Wechselspannungsanschluß A
fließt. Nach dem Einschalten des GTO-Thyristors T 2 wurde
der Abschaltentlastungskondensator CEA durch die Ein
schaltentlastungsinduktivität LEA auf die Spannung UCP
aufgeladen. Die Spannung UCEA kann nicht größer als die
Spannung UCP werden, da sie über die zweite Abschaltent
lastungsdiode D 2 an UCP "geklemmt" ist. Da UCP größer
als UZK ist, werden der Speicherkondensator CP und der
Abschaltentlastungskondensator CEA über den Widerstand
RO entladen. Tritt nun ein Schaltvorgang in einer ande
ren Phase auf, so wird dem Speicherkondensator CP Ladung
zugeführt, die seine Spannung UCP ansteigen läßt. Die
zweite Abschaltentlastungsdiode D 2 verhindert aber das
gleichzeitige Aufladen des Abschaltentlastungskondensa
tors CEA. Es gilt nun: UCP<UCEA. Wird in diesem Zu
stand der GTO-Thyristor T 2 wieder abgeschaltet, so er
fährt dieser Thyristor T 2 einen Spannungssprung mit dem
Betrag UCP-UCEA. Der beabsichtigte Abschaltentla
stungsvorgang durch CEA findet also nicht statt.
Bei der in der DE-OS 32 44 623 offenbarten Variante mit
einem Gleichspannungswandler anstelle eines Entladewi
derstandes treten ebenfalls die vorstehend erwähnten
gefährlichen Spannungssprünge auf.
Der Erfindung liegt davon ausgehend die Aufgabe zugrun
de, ein Entlastungsnetzwerk für sperrspannungsfreie
Zweigpaare eines mehrphasigen Stromrichters der eingangs
genannten Art anzugeben, bei dem gefährliche Spannungs
sprünge an steuerbaren elektronischen Schaltern zuver
lässig vermieden sind.
Diese Aufgabe wird alternativ in Verbindung mit den
Merkmalen der Oberbegriffe erfindungsgemäß durch die im
Kennzeichen der Patentansprüche 1 und 2 angegebenen
Merkmale gelöst.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen ins
besondere darin, daß durch relativ einfache Maßnahmen
gefährliche Spannungssprünge aufgrund unterschiedlicher
Spannungen an Speicher- und Abschaltentlastungskondensa
toren vermieden sind. Die du/dt-Beanspruchung der steu
erbaren elektronischen Schalter wird zuverlässig auf si
chere Werte begrenzt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeich
nung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.
Es zeigt
Fig. 2 ein Entlastungsnetzwerk für entkoppelte,
sperrspannungsfreie Zweigpaare eines Wech
selrichters,
Fig. 3 einen Wechselrichter mit spannungseinprägendem
Gleichspannungswandler.
In Fig. 2 ist als erste Möglichkeit zur Vermeidung von
Spannungssprüngen ein Entlastungsnetzwerk für entkoppel
te, sperrspannungsfreie Zweigpaare eines dreiphasigen
Wechselrichters dargestellt. Die Verschaltung der GTO-
Thyristoren T 1 . . . T 6, Freilaufdioden DR 1 . . . DR 6, Ab
schaltentlastungskondensatoren CEA, CEB, CEC und Ab
schaltungsentlastungsdioden D 1 . . . D 6 ist wie unter Fig. 1
beschrieben, jedoch sind die Kathoden der jeweils zwei
ten Abschaltentlastungsdioden D 2 bzw. D 4 bzw. D 6 nicht
an den gemeinsamen Verbindungspunkt eines Widerstandes
RO und eines gemeinsamen Speicherkondensators CP ange
schlossen, sondern liegen jeweils am Verbindungspunkt
eines je Zweigpaar eigenen Speicherkondensators CPA bzw.
CPB bzw. CPC und einer je Zweigpaar eigenen Entkoppe
lungsdiode DA bzw. DB bzw. DC. Die Kathoden dieser Ent
kopplungsdioden DA, DB, DC sind an den nach wie vor al
len Zweigen gemeinsamen Widerstand RO angeschlossen.
Es wird also weiterhin nur ein Widerstand RO für alle
drei Phasen eingesetzt, jedoch ist der Speicherkondensa
tor CP gemäß Fig. 1 auf die Zweigpaare 1, 2, 3 "aufge
teilt" und die einzelnen Speicherkondensatoren CPA, CPB,
CPC werden über die zusätzlichen Dioden DA, DB, DC und
den Widerstand RO entladen. Die Dioden DA, DB, DC dienen
zur Entkopplung der Zweigpaare 1, 2, 3 voneinander. Es
ist stets sichergestellt, daß beim Abschalten einer der
"unteren" GTO-Thyristoren T 2, T 4, T 6 keine Spannungsdif
ferenz zwischen den Spannungen UCPA-UCEA bzw.
UCPB-UCEB bzw. UCPC-UCEC besteht, d. h. gefährliche
Spannungssprünge werden vermieden.
Die drei Zweigpaare 1, 2, 3 können über eine gemeinsame
Entlastungsinduktivität LE mit dem positiven Pol der
Spannungsquelle ZK verbunden sein, es können jedoch auch
drei Entlastungsinduktivitäten LEA, LEB, LEC vorgesehen
sein, wie gestrichelt angedeutet.
In Fig. 3 ist als zweite Möglichkeit zur Vermeidung von
Spannungssprüngen ein Wechselrichter mit spannungsein
prägendem Gleichspannungswandler dargestellt. Die aus
den GTO-Thyristoren T 1 . . . T 6, den jeweils zugeordneten
Freilaufdioden DR 1 . . . DR 6, den Entlastungsinduktivitäten
LEA, LEB, LEC, den Entlastungskondensatoren CEA, CEB,
CEC, den Dioden D 1 . . . D 6 und dem Speicherkondensator CP
bestehende Schaltungsanordnung ist wie unter Fig. 1 be
schrieben aufgebaut, jedoch ist der Widerstand RO gemäß
Fig. 1 durch einen spannungseinprägenden Gleichspan
nungswandler 4 (Rückspeisewandler) ersetzt.
Die positive Ausgangsklemme des Gleichspannungswandlers
4 ist mit dem positiven Pol der Spannungsquelle ZK ver
bunden. Die negative Ausgangsklemme des Wandlers 4 ist
an den negativen Pol von ZK angeschlossen. Die positive
Eingangsklemme des Wandlers 4 liegt am gemeinsamen Ver
bindungspunkt von CP, D 2, D 4 und D 6. Die negative Ein
gangsklemme des Wandlers 4 ist mit dem positiven Pol von
ZK verbunden.
Der Gleichspannungswandler 4 kann über eine Treiber
schaltung 5 und eine Regelschaltung 6 angesteuert wer
den. Der Regelschaltung 6 liegt eingangsseitig der mit
tels einer Spannungserfassungseinrichtung 7 ermittelte
Istwert der Spannung UCP des Speicherkondensators CP an.
Desweiteren liegt der Regelschaltung 6 auch die mittels
einer Spannungserfassungseinrichtung 8 bestimmte Span
nung UZK der Spannungsquelle ZK vor. Durch die Anordnung
Regelschaltung 6 - Treiberschaltung 5 - Gleichspannungs
wandler 4 wird die Spannung UCP konstant auf einem Wert
gehalten, der größer als die Spannung UZK ist. Alterna
tiv hierzu kann unter Verzicht auf die Einrichtungen 5,
6, 7 und 8 ein selbststeuernder Gegentaktwandler als
Gleichspannungswandler 4 vorgesehen sein. Infolge des
Konstanthaltens der Spannung UCP kann das Prinzip "ein
gemeinsamer Speicherkondensator CP für alle Zweigpaare" 4
bei beiden Alternativen erhalten bleiben.
Als spannungseinprägender Gleichspannungswandler 4 wird
vorzugsweise ein Gegentaktwandler oder ein Durchfluß
wandler eingesetzt (siehe hierzu z. B. J. Wüstenhube,
"Schaltnetzteile", Kontakt & Studium, Band 33, 2. Auf
lage 1982, expert-Verlag, Grafenau, VDE-Verlag Berlin,
Seiten 25 bis 34). Da keine unterschiedlichen Spannungen
UCP einerseits und UCEA, UCEB, UCEC andererseits mehr
auftreten, werden schädliche Spannungssprünge an den
"unteren" GTO-Thyristoren T 2, T 4, T 6 zuverlässig vermie
den (Spannung am Speicherkondensator CP wird konstant
gehalten).
Der 3-Phasen-Wechselrichter gemäß Fig. 3 kann alternativ
auch mit einer gemeinsamen Entlastungsinduktivität LE
anstelle von drei Entlastungsinduktivitäten LEA, LEB,
LEC versehen sein, wie z. B. unter Fig. 2 angedeutet.
Als steuerbare elektronische Schalter können anstelle
der erwähnten GTO-Thyristoren z. B. auch Transistoren
eingesetzt werden.
Claims (6)
1. Entlastungsnetzwerk für sperrspannungsfreie
Zweigpaare eines mehrphasigen Stromrichters mit steuer
baren elektronischen Schaltern, bei dem je Zweigpaar ein
eigener, jeweils über eine erste Abschaltentlastungsdi
ode angeschlossener Abschaltentlastungskondensator vor
gesehen und jeder Abschaltentlastungskondensator jeweils
über eine zweite Abschaltentlastungsdiode an den Verbin
dungspunkt eines Speicherkondensators mit einem Entlade
widerstand angekoppelt ist, wobei Entladewiderstand und
Speicherkondensator andererseits mit der speisenden
Gleichspannungsquelle verbunden sind, dadurch gekenn
zeichnet, daß je Zweigpaar (1, 2, 3) ein eigener Speicher
kondensator (CPA, CPB, CPC) vorgesehen und zwischen dem
für alle Zweigpaare gemeinsamen Entladewiderstand (RO)
und den einzelnen Speicherkondensatoren (CPA, CPB, CPC)
jeweils eine Entkopplungsdiode (DA, DB, DC) angeordnet
ist.
2. Entlastungsnetzwerk für sperrspannungsfreie
Zweigpaare eines mehrphasigen Stromrichters mit steuer
baren elektronischen Schaltern, bei dem je Zweigpaar ein
eigener, jeweils über eine erste Abschaltentlastungsdi
ode angeschlossener Abschaltentlastungskondensator vor
gesehen und jeder Abschaltentlastungskondensator jeweils
über eine zweite Abschaltentlastungsdiode an den Verbin
dungspunkt eines Speicherkondensators mit einem
Gleichspannungswandler angekoppelt ist, wobei Gleich
spannungswandler und Speicherkondensator andererseits
mit der speisenden Gleichspannungsquelle verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet, daß als Gleichspannungswandler
(4) ein spannungseinprägender Rückspeisewandler
vorgesehen ist.
3. Entlastungsnetzwerk nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Gegentaktwandler als Gleichspan
nungswandler (4) vorgesehen ist.
4. Entlastungsnetzwerk nach Anspruch 3, gekenn
zeichnet durch den Einsatz eines selbststeuernden Gegen
taktwandlers.
5. Entlastungsnetzwerk nach Anspruch 2, gekenn
zeichnet durch den Einsatz eines Durchflußwandlers als
Gleichspannungswandler (4).
6. Entlastungsnetzwerk nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Gleichspannungswandler (4) über
eine Treiberschaltung (5) und eine Regelschaltung (6)
angesteuert wird, wobei der Regelschaltung (6) eingangs
seitig der Istwert der Spannung des Speicherkondensators
(CP) und die Spannung der Spannungsquelle (ZK) vorlie
gen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883801327 DE3801327A1 (de) | 1988-01-19 | 1988-01-19 | Entlastungsnetzwerk fuer sperrspannungsfreie zweigpaare eines mehrphasigen stromrichters |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19883801327 DE3801327A1 (de) | 1988-01-19 | 1988-01-19 | Entlastungsnetzwerk fuer sperrspannungsfreie zweigpaare eines mehrphasigen stromrichters |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3801327A1 true DE3801327A1 (de) | 1989-07-27 |
DE3801327C2 DE3801327C2 (de) | 1991-08-01 |
Family
ID=6345503
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19883801327 Granted DE3801327A1 (de) | 1988-01-19 | 1988-01-19 | Entlastungsnetzwerk fuer sperrspannungsfreie zweigpaare eines mehrphasigen stromrichters |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3801327A1 (de) |
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- 1988-01-19 DE DE19883801327 patent/DE3801327A1/de active Granted
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Also Published As
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Legal Events
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8120 | Willingness to grant licenses paragraph 23 | ||
D2 | Grant after examination | ||
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