DE8714498U1

DE8714498U1 - Drive for a pump or fan

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Publication number: DE8714498U1
Application number: DE8714498U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1987-10-30
Filing date: 1987-10-30
Publication date: 1987-12-10

Description

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ItIt

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\ 1 Siemens Aktiengesellschaft\ 1 Siemens AG

Antrieb für eine Pumpe oder einen Lüfter 5Drive for a pump or fan 5

Die Erfindung bezieht sich auf einen Antrieb für eine Pumpe oder einen Lüfter, bestehend aus einer Drehstromasynchronmaschine und einem Umrichter mit variabler Frequenz, der einen Gleichrichter mit nachgeschaltetem Wechselrichter enthält.The invention relates to a drive for a pump or a fan, consisting of a three-phase asynchronous machine and a variable frequency converter, which contains a rectifier with a downstream inverter.

Aus dem Buch mit dem Titel "Halbleiter-Schaltungstechnik" von U. Tietze und Ch. Schenk, Seite 35, 1976, 3. Auflage, i<st eine doppelte Einwegschaltung bekannt. Diese doppelte Einwegschaltung wird auch als "Delon-Schaltung" bezeichnet. Diese Schaltung eignet sich zur Erzeugung relativ hoher Spannungen bei kleinem Stromverbrauch. Die beiden Kondensatoren dieser Delon-Schaltung werden während der positiven bzw. negativen Halbwelle der anliegenden Wechselspannung aufgeladen, so daß die Ausgangsspannung dieser Schaltung die Summe der Spannungen an den beiden Ladekondensatoren ist. Gegenüber einer Einweggleichrichterschaltung erhält man bei gleicher anliegender Wechselspannung die doppelte Gleichspannung.A double one-way circuit is known from the book entitled "Semiconductor Circuit Technology" by U. Tietze and Ch. Schenk, page 35, 1976, 3rd edition. This double one-way circuit is also known as a "Delon circuit". This circuit is suitable for generating relatively high voltages with low power consumption. The two capacitors of this Delon circuit are charged during the positive and negative half-waves of the applied alternating voltage, so that the output voltage of this circuit is the sum of the voltages on the two charging capacitors. Compared to a half-way rectifier circuit, you get twice the direct voltage with the same applied alternating voltage.

Aus dem Applikationsbericht mit dem Titel "Power MOSFET Application Notes", published by International Rectifier, 233 Kansas Street, El Segundo, CA 90245.(213)772-2000, AN-934, Seite 3, Figur 6 mit zugehörigem Text auf den Seiten 4 und 5 ist eine hochohmig gespeiste Wechselrichterschaltung bekannt. Als HaIbleiterventiJe sind HEXFETs vorgesehen, die jeweils eine integrierte Freilaufdiode haben. Bei dieser hochohmig gespeisten Wechselrichterschaltung ist eine Last einerseits mit einem Verbindungspunkt der elektrisch in Reihe geschalteten Kondensatoren und andererseits mit einem Verbindungspunkt der elektrisch in Reihe geschalteten HEXFETs verbunden. Diese HEXFETs können jeweils einerseits mit einer Rechteckspannung und andererseitsA high-impedance inverter circuit is known from the application report entitled "Power MOSFET Application Notes", published by International Rectifier, 233 Kansas Street, El Segundo, CA 90245.(213)772-2000, AN-934, page 3, figure 6 with associated text on pages 4 and 5. HEXFETs are provided as semiconductor valves, each of which has an integrated freewheeling diode. In this high-impedance inverter circuit, a load is connected on the one hand to a connection point of the capacitors connected in series and on the other hand to a connection point of the HEXFETs connected in series. These HEXFETs can each be supplied with a square wave voltage on the one hand and a

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mit einer pul^breitenmodullerten Spannung angesteuert werden, so daß tfssi Lastström jede beliebige Form annehmen kann.be controlled with a pulse-width modulated voltage, so that the load current can take any form.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb für ei-ne Pumpe oder einen Lüfter anzugeben, dessen Drehstromasynchrönmäschine einphasig am Umrichter angeschlossen ist, der besonders einfach aufgebaut ist und der die Drehstromasynchronmaschine mit variabler Frequenz speist.The invention is based on the object of specifying a drive for a pump or a fan, the three-phase asynchronous machine of which is connected to the converter in a single phase, which has a particularly simple construction and which feeds the three-phase asynchronous machine with a variable frequency.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Gleichrichter eine doppelte Einwegschäitung und als wechselrichter zwei elektrisch in Reihe geschaltete Hälbleitefventile vorgesehen sind, denen jeweils eine Freilaufdiode elektrisch ( parallel geschaltet sind, und daß die Drehstromasynchronmaschine mit einem Phasenschieberkondensator derartig einphasig mit einem Umrichter verknüpft ist, daß eine erste Phase der Drehstromasynchronmaschine mit einem Verbindungspunkt der elektrisch in Reihe geschalteten Kondensatoren des Gleichrichters und eine zweite Phase der Drehstromasynchronmaschine mit einem Verbindungspunkt der elektrisch in Reihe geschalteten Halbleiterventile des Wechselrichters verbunden sind.This object is achieved according to the invention in that a double one-way circuit is provided as the rectifier and two semiconductor valves connected electrically in series are provided as the inverter, each of which has a freewheeling diode connected electrically in parallel, and in that the three-phase asynchronous machine is connected in single phase to a converter with a phase shift capacitor in such a way that a first phase of the three-phase asynchronous machine is connected to a connection point of the capacitors of the rectifier connected electrically in series and a second phase of the three-phase asynchronous machine is connected to a connection point of the semiconductor valves of the inverter connected electrically in series.

Dadurch, daß der Gleichrichter des Umrichters als doppelte Einwegschaltung anstatt aus zwei oder drei Brückenzweigen aufgebaut ist, verringert sich die Anzahl der Bauelemente des Umrichters erheblich bei gleichzeitiger Erhöhung der Ausgangsspannung des &ngr; Gleichrichters. Außerdem wird durch die Verringerung der Anzahl der Bauelemente des Umrichters sein Aufbau so kompakt, daß die-Because the rectifier of the converter is designed as a double one-way circuit instead of two or three bridge branches, the number of components of the converter is reduced considerably while simultaneously increasing the output voltage of the rectifier. In addition, by reducing the number of components of the converter, its design is so compact that the

I ser Umrichter direkt an eine Stirnseite der Drehstromasynchron- |I this converter directly to one end of the three-phase asynchronous |

1 maschine anflanschbar ist.1 machine can be flanged.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der ein Ausführungsbeispiel eines Antriebes für eine Pumpe oder einen Lüfter nach der Erfindung schematisch veranschaulicht ist.To further explain the invention, reference is made to the drawing, in which an embodiment of a drive for a pump or a fan according to the invention is schematically illustrated.

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) 1 in der FIG ist ein Antrieb für eine Pumpe öder einen Lüfter, bestehend aus einer Drehstromasynchrohmäschine 2 und einem Umrichter 4, dargestellt. Der Umrichter 4 enthält einen Peidhrichter 6 und einen Wechselrichter 8* Der Gleichrichter ist als doppelte Einwegschältuhg aufgebaut. Dabei ist eine Phase lö des anliegenden Einphasennetzes mit einem Verbindungspunkt zweier elektrisch in Reihe geschalteter Dioden 14 und 16 verknüpft. Eine zweite Phase 18 des anliegenden Netzes ist mit einem Verbindungspunkt 20 zweier elektrisch in Reihe liegender Kondensatoren 22 und 24 verbunden. Die elektrisch in Reihe geschalteten Dioden 14 und 16 und die elektrisch in Reihe geschalteten Kondensatoren 22 und 24 sind elektrisch parallel geschaltet, wobei die Verknüpfungspunkte die Ausgangsklemmen 26 und ^ des Gleichrichters 6 bilden. ) 1 in the FIG shows a drive for a pump or a fan, consisting of a three-phase asynchronous machine 2 and a converter 4. The converter 4 contains a rectifier 6 and an inverter 8*. The rectifier is constructed as a double one-way circuit. A phase lö of the applied single-phase network is linked to a connection point of two diodes 14 and 16 connected electrically in series. A second phase 18 of the applied network is connected to a connection point 20 of two capacitors 22 and 24 connected electrically in series. The diodes 14 and 16 connected electrically in series and the capacitors 22 and 24 connected electrically in series are connected electrically in parallel, the connection points forming the output terminals 26 and ^ of the rectifier 6.

Die Diode 14 und der Kondensator 22 arbeiten als Einweggleichrichter. Während der positivem Halbwelle der anliegenden Netz- » spannung lädt die Diode 14 den Kondensator 22 auf. Während der negativen Halbwelle der anliegenden Netzspannung wird die Diode 16 leitend und lädt den Kondensator 24 ebenfalls auf. Die Ausgangsspannung des Gleichrichters, die an den Ausgangsklemmen und 28 abnehmbar ist, ist gleich der Summe der Spannungen an den beiden Kondensatoren 22 und 24.Diode 14 and capacitor 22 work as half-wave rectifiers. During the positive half-wave of the applied mains voltage, diode 14 charges capacitor 22. During the negative half-wave of the applied mains voltage, diode 16 becomes conductive and also charges capacitor 24. The output voltage of the rectifier, which can be taken from output terminals 28 and 29, is equal to the sum of the voltages on the two capacitors 22 and 24.

Der Wechselrichter 8 ist mit seinen Eingangsklemmen 30 und 32The inverter 8 is connected to its input terminals 30 and 32

O direkt elektrisch parallel mit den Ausgangsklemmen 26 und 28 des Gleichrichters 6 geschaltet. Der Wechselrichter 8 besteht aus zwei elektrisch in Reihe geschalteten Halbleiterventilen und 36, denen jeweils eine Freilaufdiode 38 und 40 zugeordnet sind. Als Halbleiterventile 34 und 36 können abschaltbare Leistungshalbleiter GTOs oder Transistoren vorgesehen sein. Dabei können als Transistoren MOS-FETs oder Bipolartransistoren verwendet werden. Im Ausführungsbeispiel sind als Halbleiterventile MOS-FETs dargestellt. Diesen Halbleiterventilen 34 und 36 werden aus einer Steuervorrichtung 42 Steuersignale zugeführt. Die Ansteuerung dieser Halbleiterventile 34 und 36 erfolgt so,O directly electrically connected in parallel with the output terminals 26 and 28 of the rectifier 6. The inverter 8 consists of two semiconductor valves and 36 electrically connected in series, each of which is assigned a freewheeling diode 38 and 40. Switchable power semiconductors GTOs or transistors can be provided as semiconductor valves 34 and 36. MOS-FETs or bipolar transistors can be used as transistors. In the exemplary embodiment, MOS-FETs are shown as semiconductor valves. These semiconductor valves 34 and 36 are supplied with control signals from a control device 42. These semiconductor valves 34 and 36 are controlled in such a way that

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/ &Lgr; 1 daß gegenüber dem Verbindungspunkt 20 der elektrisch in Reihe geschalteten Kondensatoren 22 und 24 eine Vorzugsweise sinus-; förmige Spannung entsteht. Die Verstellung der Amplitude dieser sinusförmigen Spannung erfolgt dureh Pulsbreitenmodulation* 5 / �Lgr; 1 that a preferably sinusoidal voltage is generated across the connection point 20 of the capacitors 22 and 24 connected in series. The amplitude of this sinusoidal voltage is adjusted by pulse width modulation* 5

Die Drehstromasynchronmaschine 2 ist mit Hilfe eines Phasenschieberkondensators 44 einphasig mit dem Umrichter 4 verbunden. Dabei ist eine erste Phase 46 der Drehstromasynchronmaschine mit dem Verbindungspunkt 20 des Gleichrichters 6 und eine zweite &Igr;&Ogr; Phase 48 mit einem Verbindungspunkt 50 der beiden elektrisch in Reihe geschalteten HälbleitefVentÜe 38 und 4Ö verbunden. Ais Antriebsmotoren können Drehstromasynchronmotoren vorzugsweise bis zu 3 kW vom Umrichter 4 gespeist werden. Somit erhalt man einen einfach und kompakt aufgebauten Umrichter 4, der auf eine Stirnseite der Drehstromasynchrohmaschine 2 anflanschbar ist.The three-phase asynchronous machine 2 is connected to the converter 4 in a single phase using a phase shift capacitor 44. A first phase 46 of the three-phase asynchronous machine is connected to the connection point 20 of the rectifier 6 and a second phase 48 is connected to a connection point 50 of the two semi-conductor valves 38 and 40 connected electrically in series. Three-phase asynchronous motors, preferably up to 3 kW, can be fed as drive motors by the converter 4. This results in a converter 4 with a simple and compact design that can be flanged onto one end of the three-phase asynchronous machine 2.

1 Schutzanspruch
1 FIG1 Right to protection
1 FIG

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2525

3030

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Claims

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1. Drive for a pump or a fan, consisting of a three-phase asynchronous machine (2) and a converter (4) with variable frequency, which contains a rectifier (6) with a downstream inverter (8), characterized in that a double one-way circuit is provided as the rectifier (6) and two semiconductor valves (34, 36) electrically connected in series are provided as the inverter (8), each of which has a freewheeling diode (38, 40) electrically connected in parallel, and that the three-phase asynchronous machine (2) is connected to a converter (4) in a single phase with a phase shift capacitor (44) in such a way that a first phase (46) ( ) of the three-phase asynchronous machine (2) is connected to a connection point

(20) of the capacitors (22, 24) of the rectifier (6) connected in series and a second phase (48) of the three-phase asynchronous machine (2) are connected to a connection point (50) of the semiconductor valves (34, 36) of the inverter (8) connected in series.

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