DE69301528T2

DE69301528T2 - Filtermodul für Frequenzumrichter

Info

Publication number: DE69301528T2
Application number: DE69301528T
Authority: DE
Inventors: Christophe Dore
Original assignee: Schneider Electric SE
Current assignee: Schneider Electric SE
Priority date: 1992-11-27
Filing date: 1993-11-17
Publication date: 1996-06-27
Anticipated expiration: 2013-11-18
Also published as: DE69301528D1; FR2698743B1; EP0599700A2; FR2698743A1; CA2110076A1; EP0599700A3; EP0599700B1; US5598328A

Description

Die Erfindung betrifft einen Filtermodul für Frequenzumrichter, bestehend aus einer in einem Gehäuse untergebrachten Filterschaltung, die an den Frequenzumrichter angeschlossen werden kann.
Die zur Spannungsversorgung von asynchronen Drehstrommotoren bestimmten Frequenzumrichter bestehen im Wesentlichen aus einem Gleichrichter, der eine Gleichspannung für einen kapazitiven Glättungsfilter liefert (Wechselstrom- Gleichstromrichter), und einem Wechselrichter mit Leistungstransistoren oder Thyristoren (Gleichstrom-Wechselstromrichter), der mit der gefilterten Gleichspannung gespeist wird.
Der Gleichrichter ist eine Gleichrichterbrücke, die aus einem Einphasen- oder Drehstromnetz gespeist wird.
Der Wechselrichter ist an die Phasenwicklungen des Motors angeschlossen. Er besteht je nach Kaliber aus einem oder drei isolierten Moduln und bildet aus der vom Gleichrichter gelieferten Gleichspannung ein Drehstromnetz mit veränderlicher Spannung und Frequenz.
Die Technik der Transistorensteuerung ist unter der Bezeichnung Pulsbreitenmodulation (PBM) - englisch Pulse Width Modulation (PWM) - bekannt, deren Ziel darin besteht, eine Stromwelle zu erzeugen, deren Form sich weitestgehend der Sinusform annähert.
In zahlreichen Fällen muß der Frequenzumrichter aufgrund der Umgebungsbedingungen durch einen oder mehrere der nachfolgenden fünf Filtertypen ergänzt werden:
- Eingangsfilter zur Begrenzung der Verbreitung von Hochfrequenzstörungen im Netz,
- Eingangsfilter zur Begrenzung des Niveaus der Oberschwingungen im Niederfrequenzbereich bei von dem Umrichter erzeugtem Strom,
- Eingangsfilter zur Erhöhung der Festigkeit des Umrichters gegenüber den Überspannungen im Netz,
- Ausgangsfilter zur Begrenzung der Verbreitung von hochfrequenten elektromagnetischen Störungen im Stromversorgungskabel des Motors
- Ausgangsfilter zur Begrenzung von Überspannungen oder plötzlichen hochfrequenten Schwankungen an den Anschlußklemmen des Motors.
Die Erfindung hat zum Ziel, verschiedene oder sämtliche der obengenannten Einund Ausgangsfiltertypen in einem Anschlußgehäuse zusammenzufassen. Der so gebildete Filtermodul erlaubt eine einwandfreie Filterung der Ein- und Ausgänge des Frequenzumrichters und kann leicht an diesen angeschlossen werden. Sein Platzbedarf ist gering und er erlaubt eine einwandfreie Belüftung des Frequenzumrichters.
Der erfindungsgemäße Filtermodul besitzt einen Eingangs- und einen Ausgangsfilter, welche so geschaltet sind, daß die netzseitigen Eingangsklemmen und die motorseitigen Ausgangsklemmen auf ein und derselben Seite des Gehäuses und die Anschlüsse für den Frequenzumrichter auf der diesem zugewandten Seite angebracht sind.
Nach einem kennzeichnenden Merkmal der Erfindung sind Ein- und Ausgangsfilter beide an einen gemeinsamen Erdleiter angeschlossen.
Nach einem weiteren kennzeichnenden Merkmal der Erfindung besitzt das Gehäuse Befestigungssockel zum Herstellen eines Belüftungskanals für den Frequenzumrichter.
Die Erfindung wird im Nachfolgenden anhand eines Ausführungsbeispiels und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung genauer beschrieben, auf der
- Fig. 1 einen Frequenzumrichter mit einem erfindungsgemäßen Filtermodul schematisch darstellt,
- Fig. 2 einen Frequenzumrichter mit einem erfindungsgemäßen Filtermodul perspektivisch darstellt.
Der erfindungsgemäße Filtermodul 1 ist einem statischen Frequenzumrichter 2 zugeordnet, der als Drehzahlregler eingesetzt wird. Der Frequenzumrichter 2 besitzt einen Wechsel richter 21, der über einen kapazitiven Glättungsfilter 22 an einen an die Phasenleiter des Netzes angeschlossenen Diodengleichrichter 23 angeschlossen ist. Der Wechseirichter 21 besitzt drei Brückenzweige, von denen jeder an eine Phasenwicklung eines Drehstrommotors 3 angeschlossen ist.
Jeder Zweig des Wechselrichters ist auf an sich bekannte Weise mit zwei mit den Rückspeisungsdioden zusammenwirkenden statischen Schaltern ausgestattet. Der Mittelpunkt jedes Schalterpaares auf ein und demselben Zweig ist an eine Phasenwicklung des Motors angeschlossen.
Die statischen Schalter bestehen aus zweipoligen Transistoren oder MOS- Bausteinen, d.h. entweder zweipoligen MOS-Bausteinen wie sie unter der Bezeichnung IGBT bekannt sind, oder sperrbaren Thyristoren vom Typ GTO oder anderen gleichartigen sperrbaren Komponenten.
Über einen Steuerkreis können die Schalter nach einer speziellen Strategie entweder leitend oder unterbrechend sein.
Ein Filtermodul 1 weist Eingangsklemmen E1, E2, E3 auf, die zum Anschluß an die Phasenleiter des Netzes dienen. Diese insgesamt mit 4 bezeichneten Eingangskiemmen sind an einen Eingangsfilter 11 angeschlossen, der im Gehäuse 17 des Moduls 1 eingebaut ist. Die Ausgänge K1, K2, K3 dieses Eingangsfilters 11 bilden einen Kabel strang 15, der an die Eingangsklemmen L1, L2, L3 des Frequenzumrichters 2 angeschlossen werden.
Die Ausgangsklemmen T1, T2, T3 des Frequenzumrichters 2 dienen zum Anschließen der Leiter S1, S2, S3 eines Kabelstrangs 16, über den eine Ausgangsfilter 12 angeschlossen ist, der ebenfalls im Gehäuse 17 des Filtermoduls 1 untergebracht ist. Die Ausgänge dieses Ausgangsfilters 12 sind an Ausgangsklemmen R1, R2, R2 angeschlossen, über die der Anschluß des Motors 3 erfolgt. Die Ausgangsklemmen werden insgesamt mit 5 bezeichnet.
Die zum Netzanschluß bestimmten Eingangsklemmen 4 und die zum Anschluß des Motors bestimmten Ausgangsklemmen 5 sind auf ein und derselben, mit 13 bezeichneten Seite des Gehäuses 17 angeordnet, während die Kabelstränge 15 und 16 auf der anderen Seite 14 des Gehäuses angeordnet sind, die dem Frequenzumrichter 2 gegenüberliegt.
Der Eingangsfilter 11 und der Ausgangsfilter 12 sind an einen gemeinsamen Erdleiter 9 angeschlossen. Auf der Seite 13 des Gehäuses ist eine Klemme vorgesehen, die zum Erdanschluß der Filter 11 und 12 sowie des Frequenzumrichters 2 dient.
Der Filtermodul 1 ist vorverdrahtet, was einen schnellen und fehlerfreien Anschluß des Gerätes an den Frequenzumrichter 2 erlaubt.
Der Filtermodul 1 ist mit de Frequenzumrichter 2 zusammen auf einem gemeinsamen Sockel montiert, sodaß eine Baugruppe gebildet wird, durch die deren optimale Verwendung (Einbau, Anschluß, Befestigung) gewährleistet ist.
Das Gehäuse 17 des Filtermoduls weist Laschen 171 auf, mit denen das Gerät auf einer Schiene oder einer Platte befestigt werden kann. Die zur Befestigung hin zeigende Innenseite des Gehäuses ist in einem gewissen Abstand von der Befestigungsfläche der Laschen angebracht, sodaß ein Kanal 18 gebildet wird, über den die Belüftung des Filtermoduls und des Frequenzumrichters gewährleistet ist.
Aufgrund dieser Anordnung läßt sich der Filtermodul 1 leicht an den Frequenzumrichter 2 anschließen.
Es versteht sich von selbst, daß verschiedene Varianten und Verbesserungen an Einzelheiten vorgenommen werden können und auch die Benutzung gleichwertiger Mittel denkbar ist, ohne dabei über den Rahmen der Erfindung, wie sie in Patentanspruch 1 definiert ist, hinauszugehen.

Claims

1. Filtermodul für Frequenzumrichter (2), bestehend aus einer Filterschaltung (12) in einem Gehäuse (17) zum Anschließen an einen Frequenzumrichter (2), dadurch gekennzeichnet, daß er einen Eingangsfilter 11 und einen Ausgangsfilter 12 aufweist, die so angebracht sind, daß die zum Netzanschluß bestimmten Eingangsklemmen (E1, E2, E3) und die zum Anschluß des Motors (3) bestimmten Ausgangsklemmen (R1, R2, R3) sind auf ein und derselben Seite (13) des Gehäuses angeordnet sind, während die zum Anschließen des Frequenzumrichters (2) dienenden Anschlüsse (K1, K2, K3 S1, S2, S3) auf der anderen Seite (14) des Gehäuses angeordnet sind, die dem Frequenzumrichter 2 gegenüben iegt.

2. Filtermodul nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangsfilter (11) und der Ausgangsfilter (12) an einen gemeinsamen Erdleiter angeschlossen sind.

3. Filtermodul nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (17) Befestigungssockel aufweist, die so gestaltet sind, daß ein Belüftungskanal (18) für den Frequenzumrichter (2) gebildet wird.

4. Filtermodul nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er vorverdrahtet ist.