EP3092705A1 - Frequenzumrichter - Google Patents

Frequenzumrichter

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Publication number
EP3092705A1
EP3092705A1 EP15712802.6A EP15712802A EP3092705A1 EP 3092705 A1 EP3092705 A1 EP 3092705A1 EP 15712802 A EP15712802 A EP 15712802A EP 3092705 A1 EP3092705 A1 EP 3092705A1
Authority
EP
European Patent Office
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voltage
frequency converter
frequency
converter according
voltages
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP15712802.6A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Christoph Meyer
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Vensys Elektrotechnik GmbH
Original Assignee
Vensys Elektrotechnik GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Vensys Elektrotechnik GmbH filed Critical Vensys Elektrotechnik GmbH
Publication of EP3092705A1 publication Critical patent/EP3092705A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Definitions

  • the invention relates to a frequency converter for generating a mains AC voltage, the predetermined
  • Main frequency component with at least one
  • Inverter module for converting a uniform voltage into an intermediate AC voltage, wherein the intermediate AC voltage having the predetermined main frequency component and beyond Störfrequenzkomponenten.
  • frequency converters are required in order to generate the electrical energy generated by systems such as wind turbines or solar systems
  • the predetermined main frequency component is 50 Hz.
  • the predetermined main frequency component can also be 16 2/3 Hz.
  • Frequency converters for the railway network are known, for example, from DE 94 08 504 U1, DE 44 43 747 C1, EP 2 088 688 A2 or EP 2 282 399 B1.
  • the inverter of the generic type can depending on
  • IGBTs Insulated gate bipolar transistors Due to the switching operations on the power semiconductors, it can not be avoided that in addition to the specified
  • the object of the invention is therefore, in a
  • Frequency converter to reduce the proportion of Störfrequenzkomponenten against the predetermined main frequency component.
  • the frequency converter according to the invention for generating a network AC voltage, the predetermined
  • Main frequency component comprises at least one Inverter module for converting a uniform voltage into an intermediate AC voltage, the intermediate AC voltage having the predetermined main frequency component and beyond Störfrequenzkomponenten, and is characterized in that a plurality of inverter modules of the type of the at least one converter module such
  • the converter module contains at least one power component and a smoothing component.
  • the at least one power component is preferably a Insulated gate bipolar transistor (IGBT).
  • Smoothing device is preferably used a throttle or a coil.
  • the input power of the frequency converter is usually provided in the form of a DC voltage.
  • the generation of the intermediate circuit AC voltage then takes place by clocking of the power component or the
  • Rapid switching on / off of the power component causes a current to flow through the reactor whose mean value depends on the ratio of the switch-on time to the switch-off time
  • Pulse width modulation are diverse in the market
  • Microcontroller available for a wide variety of applications.
  • Intermediate AC voltages with respect to the respective fundamental period is preferably - but not necessarily - equidistant.
  • the basic cycle is preferably based on the corresponding pulse width modulation clock.
  • Fig. 1 is a block diagram of the invention
  • Frequency converter, 2 shows the course of a typical intermediate AC voltage on the basis of a
  • Fig. 5 shows the generation of a sine wave after a
  • Fig. 1 shows a schematic diagram of the frequency converter according to the invention.
  • uniform input voltage U e can be it
  • the capacitors 103 and 104 initially provide a
  • Converting the uniform voltage U e in each case comprises an intermediate AC voltage.
  • Each inverter module again consists of two IGBTs with freewheeling diode and one Throttle.
  • At the chokes are the pulse width modulated voltages Lla, Llb, Llc and L2a, L2b and L2c.
  • Each of the chokes smooths the respective pulse width modulated voltage and generates at the output an intermediate AC voltage, which is the predetermined
  • the intermediate AC voltages are combined at the nodes 106 and 107 and form by superimposing the primary voltage L1-L2, which is applied to the primary winding of the transformer 108.
  • the transformer 108 is designed in such a way that the unilateral mains AC voltage U a is generated for feeding into the railway network from the symmetrical voltage Ll-L2 with DC link grounding.
  • the AC line voltage U a As a predetermined main frequency component, the AC line voltage U a , the network frequency of the railway network of 16 2/3 Hz.
  • Fig. 2 shows the course of a typical intermediate AC voltage based on a pulse width modulation.
  • the upper course of Fig. 2 corresponds to the
  • pulse width modulated voltage curve within an inverter module for example, the voltage curve Lla.
  • the positive rectangular half-waves are generated by clocking the upper IGBT of the inverter module, while the negative rectangular half-waves by corresponding clocking of the lower IGBTs of the inverter module be generated. If you lead the pulse width modulated
  • predetermined main frequency component which also contains interference frequency components, which is indicated by the jagged course of the sinusoidal Grundschwindung (sinusoidal fundamental oscillation with
  • Fig. 3 shows the course of the AC mains voltage due to the superposition of several intermediate AC voltages according to the invention. As can be seen from the three upper curves in FIG. 3, the pulse width modulated ones have
  • Pulse width modulation only one positive level and only one negative level is generated. In principle, however, it is also conceivable to provide several voltage levels and thus several pulse width modulations for generating an intermediate alternating voltage by connecting several IGBTs in series. 4 shows the course of such an intermediate alternating voltage on the basis of a plurality of pulse width modulations with 2 positive
  • Fig. 5 shows the generation of a sine half-wave according to an embodiment of the invention.
  • Freewheeling diode is connected. After switching off an IGBT commutes the current - driven by the throttle - to the relevant freewheeling diode. Looking at the choke as an RL gate, the current follows a rising e-function when the IGBT is turned on and a decaying e-function when the IGBT is off.
  • Pulse width modulation to the time constant ⁇ determines the ripple of the main frequency component. If the ratio ⁇ / ⁇ is large, then the main frequency component also has a large ripple. On the other hand, the smaller the ratio ⁇ / ⁇ , the more the main frequency component approaches the desired ideal shape.
  • Constant edge steepness means constant on / off times of
  • the Mains AC voltage is generated such that their resulting Störfrequenzkomponenten are less than the Störfrequenzkomponenten each individual intermediate AC voltage.
  • the number of phases does not necessarily have to be set to three. It can also be based on two phases or even more than three phases. Also a uniform
  • Phase offset is not essential to the

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Frequenzumrichter zum Erzeugen einer Netz-Wechselspannung, die eine vorgegebene Hauptfrequenzkomponente aufweist, mit mindestens einem Umrichtermodul zum Umrichten einer gleichförmigen Spannung in eine Zwischen-Wechselspannung, wobei die Zwischen-Wechselspannung die vorgegebene Hauptfrequenzkomponente und darüber hinaus Störfrequenzkomponenten aufweist. Um bei einem Frequenzumrichter den Anteil der Störfrequenzkomponenten gegenüber der vorgegebenen Hauptfrequenzkomponente zu reduzieren, ist vorgesehen, dass mehrere Umrichtermodule von der Art des mindestens einen Umrichtermoduls derart phasenversetzt zueinander zusammengeschaltet sind, dass durch Überlagerung mehrerer Zwischen-Wechselspannungen die Netz-Wechselspannung erzeugt wird, deren resultierende Störfrequenzkomponenten geringer sind als die Störfrequenzkomponenten jeder einzelnen Zwischen-Wechselspannung.

Description

Frequenzumrichter
Die Erfindung betrifft einen Frequenzumrichter zum Erzeugen einer Netz-Wechselspannung, die eine vorgegebene
Hauptfrequenzkomponente aufweist, mit mindestens einem
Umrichtermodul zum Umrichten einer gleichförmigen Spannung in eine Zwischen-Wechselspannung, wobei die Zwischen- Wechselspannung die vorgegebene Hauptfrequenzkomponente und darüber hinaus Störfrequenzkomponenten aufweist.
Elektrische Energieversorgungsnetze können auf
verschiedenen Netzfrequenzen basieren. Um diese Netze dennoch miteinander zu verbinden, ist es notwendig, sogenannte Frequenzumrichter einzusetzen. Dieses Problem tritt beispielsweise bei der Versorgung von 16 2/3 Hz
Bahnnetzen auf, die aus einem 50 Hz Netz versorgt werden sollen .
Analog dazu werden Frequenzumrichter benötigt, um bei Anlagen zur Gewinnung elektrischer Energie - etwa bei Windenergieanlagen oder Solaranlagen - die erzeugte
Wechselspannung bzw. Gleichspannung in eine Spannung mit der vom Netzeinspeisepunkt vorgegebenen
Hauptfrequenzkomponente zu wandeln.
Gehört der Netzeinspeisepunkt zu einem Haushaltsnetz, dann beträgt die vorgegebene Hauptfrequenzkomponente 50 Hz.
Gehört der Netzeinspeisepunkt dagegen zu einem Bahnnetz, dann kann die vorgegebene Hauptfrequenzkomponente auch 16 2/3 Hz betragen.
Frequenzumrichter für das Bahnnetz sind beispielsweise aus DE 94 08 504 Ul, DE 44 43 747 Cl, EP 2 088 688 A2 oder EP 2 282 399 Bl bekannt.
Die Umrichter der gattungsgemäßen Art können je nach
Anwendungsfall eine Leistungsübertragung von einigen kW bis zu einigen MW aufweisen. Die Funktionsweise derartiger Umrichter basiert heutzutage in der Regel auf schnell schaltenden Leistungshalbleitern, beispielsweise
Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode (englisch insulated-gate bipolar transistor, kurz IGBT) . Aufgrund der Schaltvorgänge an den Leistungshalbleitern lässt es sich nicht vermeiden, dass neben der vorgegebenen
Hauptfrequenzkomponente auch Störfrequenzkomponenten entstehen. Teilweise ist es schwierig oder auch gar nicht möglich, mit den bekannten Frequenzumrichtern die Vorgaben an den Netzeinspeisepunkten hinsichtlich niedriger
Störfrequenzkomponenten einzuhalten .
Aufgabe der Erfindung ist es daher, bei einem
Frequenzumrichter den Anteil der Störfrequenzkomponenten gegenüber der vorgegebenen Hauptfrequenzkomponente zu reduzieren .
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst .
Der erfindungsgemäße Frequenzumrichter zum Erzeugen einer Netz-Wechselspannung, die eine vorgegebene
Hauptfrequenzkomponente aufweist, umfasst mindestens ein Umrichtermodul zum Umrichten einer gleichförmigen Spannung in eine Zwischen-Wechselspannung, wobei die Zwischen- Wechselspannung die vorgegebene Hauptfrequenzkomponente und darüber hinaus Störfrequenzkomponenten aufweist, und ist dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Umrichtermodule von der Art des mindestens einen Umrichtermoduls derart
phasenversetzt zueinander zusammengeschaltet sind, dass durch Überlagerung mehrerer Zwischen-Wechselspannungen die Netz-Wechselspannung erzeugt wird, deren resultierende Störfrequenzkomponenten geringer sind als die
Störfrequenzkomponenten jeder einzelnen Zwischen- Wechselspannung .
Bei herkömmlichen Frequenzumrichtern stehen in der Regel nur die Parameter der Taktfrequenz, der Flankensteilheit und der Induktivität zur Verfügung, um die
Störfrequenzkomponenten zu reduzieren und um damit eine möglichst geringe Welligkeit der Hauptfrequenzkomponente zu erreichen. Die Optimierung dieser Parameter stehen
allerdings im Widerspruch zu der gleichzeitigen Forderung eines möglichst hohen Wirkungsgrads und niedriger EMV- Störungen .
Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht demgegenüber darin, dass bei der Auslegung des erfindungsgemäßen
Frequenzumrichters ein weiterer Designparameter zur
Verfügung steht, sodass die besagten Forderungen wesentlich besser in ihrer Gesamtheit erfüllt werden können. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Umrichtermodul mindestens ein Leistungsbauelement und ein Glättungsbauelement enthält. Bei dem mindestens einen Leistungsbauelement handelt es sich vorzugsweise um einen Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (englisch insulated-gate bipolar transistor, kurz IGBT) . Als
Glättungsbauelement wird vorzugsweise eine Drossel bzw. eine Spule verwendet.
Die Eingangsleistung des Frequenzumrichters wird in der Regel in Form einer Gleichspannung zur Verfügung gestellt. Die Erzeugung der Zwischenkreis-Wechselspannung erfolgt dann durch Taktung des Leistungsbauelements bzw. der
Vielzahl von Leistungsbauelementen. Durch schnelles Ein- /Ausschalten des Leistungsbauelements fließt durch die Drossel ein Strom, dessen Mittelwert vom Verhältnis der Einschaltzeit zur Ausschaltzeit abhängig ist
(Pulsweitenmodulation bzw. PWM) . Zur Erzeugung der
Pulsweitenmodulation sind auf dem Markt diverse
MikroController für die unterschiedlichsten Anwendungen erhältlich .
Erfindungsgemäß werden nunmehr mehrere Zwischen- Wechselspannungen erzeugt, wobei deren Überlagerung in der einfachsten Weise durch Summenbildung an einem Knotenpunkt erreicht werden kann. Der Phasenversatz der einzelnen
Zwischen-Wechselspannungen mit Bezug auf die jeweilige Grundperiode ist vorzugsweise - aber nicht notwendigerweise - äquidistant. Vorzugsweise wird als Grundperiode der entsprechende Takt der Pulsweitenmodulation zugrunde gelegt .
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden Figuren erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein Prinzipschaltbild des erfindungsgemäßen
Frequenzumrichters , Fig. 2 den Verlauf einer typischen Zwischen- Wechselspannung auf der Basis einer
Pulsweitenmodulation,
Fig. 3 den Verlauf der Netz-Wechselspannung aufgrund der erfindungsgemäßen Überlagerung mehrerer Zwischen- WechselSpannungen,
Fig. 4 den Verlauf einer typischen Zwischen- Wechselspannung auf der Basis mehrerer Pulsweitenmodulationen, und
Fig. 5 die Erzeugung einer Sinus-Halbwelle nach einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 1 zeigt ein Prinzipschaltbild des erfindungsgemäßen Frequenzumrichters. In dem Ausführungsbeispiel soll eine gleichförmige Eingangsspannung Ue in eine Netz- Wechselspannung Ua mit 16 2/3 Hz zur Versorgung eines
Bahnnetzes umgerichtet werden werden. Bei der
gleichförmigen Eingangsspannung Ue kann es sich
beispielsweise um eine Spannung handeln, die dezentral von einem Generator 101 einer Windenergieanlage erzeugt und dann von einem Gleichrichter 102 gleichgerichtet wird.
Die Kondensatoren 103 und 104 stellen zunächst einen
Zwischenkreis mit Erdung und mit einem definierten
Symmetriepunkt zur Verfügung. Daran schließt sich die
Baugruppe 105 an, die insgesamt 6 Umrichtermodule zum
Umrichten der gleichförmigen Spannung Ue in jeweils eine Zwischen-Wechselspannung umfasst. Jedes Umrichtermodul besteht wiederum aus zwei IGBTs mit Freilaufdiode und einer Drossel. An den Drosseln liegen die pulsweitenmodulierten Spannungen Lla, Llb, Llc sowie L2a, L2b und L2c an. Jede der Drosseln glättet die jeweilige pulsweitenmodulierte Spannung und erzeugt am Ausgang eine Zwischen- Wechselspannung, die die vorgegebene
Hauptfrequenzkomponente und Störfrequenzkomponenten
enthält .
Die Zwischen-Wechselspannungen werden an den Knotenpunkten 106 bzw. 107 zusammengeführt und bilden durch Überlagerung die Primärspannung L1-L2, die an der Primärwicklung des Transformators 108 anliegt. Der Transformator 108 ist derart ausgeführt, dass aus der symmetrischen Spannung Ll- L2 mit Zwischenkreiserdung die einseitige Netz- Wechselspannung Ua zur Einspeisung in das Bahnnetz erzeugt wird. Als vorgegebene Hauptfrequenzkomponente weist die Netz-Wechselspannung Ua die Netzfrequenz des Bahnnetzes von 16 2/3 Hz auf. Gleichzeitig sind die resultierenden
Störfrequenzkomponenten der Netz-Wechselspannung Ua
geringer sind als die Störfrequenzkomponenten jeder
einzelnen Zwischen-Wechselspannung an den Ausgängen der 6 Drosseln. Dieser Effekt wird anhand von Fig. 2 und Fig. 3 weiter erläutert. Fig. 2 zeigt den Verlauf einer typischen Zwischen- Wechselspannung auf der Basis einer Pulsweitenmodulation. Der obere Verlauf von Fig. 2 entspricht dem
pulsweitenmodulierten Spannungsverlauf innerhalb eines Umrichtermoduls, beispielsweise dem Spannungsverlauf Lla. Die positiven rechteckförmigen Halbwellen werden durch Taktung des oberen IGBTs des Umrichtermoduls erzeugt, während die negativen rechteckförmigen Halbwellen durch entsprechende Taktung des unteren IGBTs des Umrichtermoduls erzeugt werden. Führt man den pulsweitenmodulierten
Spannungsverlauf Lla dann einer Drossel zu, ergibt sich am Ausgang der Drossel der untere sinusförmige Verlauf in Fig. 2. Im unteren Verlauf ist eine Grundschwingung der
vorgegebenen Hauptfrequenzkomponente dargestellt, die zusätzlich auch Störfrequenzkomponenten enthält, was durch den gezackten Verlauf der sinusförmigen Grundschwindung angedeutet ist (sinusförmige Grundschwingung mit
Oberschwingungs- und/oder Verzerrungsgehalt).
Fig. 3 zeigt den Verlauf der Netz-Wechselspannung aufgrund der erfindungsgemäßen Überlagerung mehrerer Zwischen- Wechselspannungen . Wie man an den drei oberen Verläufen in Fig. 3 erkennt, weisen die pulsweitenmodulierten
Spannungsverläufe Lla, Llb und Llc grundsätzlich die gleiche Taktung auf, allerdings sind die Taktungen
zueinander phasenversetzt. Wenn nun beispielsweise ein Takt von Lla in der nachfolgenden Drossel abklingt, erfolgt phasenversetzt bereits der nächste Takt von Llb, und zwar gerade derart, dass entgegen des Abklingens von Lla ein weiterer Anstieg erzeugt wird, was eine Reduzierung der Störfrequenzkomponenten zur Folge hat. Entsprechendes gilt auch für den Phasenversatz von Llc. Am Knotenpunkt 106 entsteht damit der untere Verlauf einer sinusförmigen
Grundschwingung der vorgegebenen Hauptfrequenzkomponente, die gegenüber Fig. 2 wesentlich weniger
Störfrequenzkomponenten enthält. In der gleichen Weise - und daher nicht dargestellt - erfolgt auch die Erzeugung der negativen Spannungskomponente L2, sodass zwischen den Knotenpunkten 106 und 107 die resultierende Spannung LI - L2 aufgrund der Überlagerung mehrerer Zwischen- Wechselspannungen anliegt. In Fig. 2 und Fig. 3 wurde davon ausgegangen, dass eine Zwischen-Wechselspannung jeweils durch die
Pulsweitenmodulation nur eines positiven Pegels und nur eines negativen Pegels erzeugt wird. Grundsätzlich ist es selbstverständlich aber auch denkbar, dass man durch die Reihenschaltung mehrerer IGBTs mehrere Spannungspegel und damit mehrere Pulsweitenmodulationen zur Erzeugung einer Zwischen-Wechselspannung vorsieht. Fig. 4 zeigt den Verlauf einer derartigen Zwischen-Wechselspannung auf der Basis mehrerer Pulsweitenmodulationen mit 2 positiven
Spannungspegeln und 2 negativen Spannungspegeln. Die
Zwischen-Wechselspannung weist in diesem Fall im Vergleich zu Fig. 2 bereits wesentlich weniger
Störfrequenzkomponenten auf. Wendet man nunmehr das
erfindungsgemäße Verfahren gemäß Fig. 3 auf mehrere
Zwischen-Wechselspannungen gemäß Fig. 4 an, so lässt sich eine weitere Reduktion der Störfrequenzkomponenten
gegenüber dem unteren Verlauf von Fig. 3 erreichen. Fig. 5 zeigt die Erzeugung einer Sinus-Halbwelle nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Vor der Erläuterung der einzelnen Pulse sowie deren Wirkung wird zunächst noch einmal die prinzipielle Wirkungsweise eines sogenannten Tiefsetzstellers dargelegt:
In Fig. 1 ist zu erkennen, dass jeder IGBT mit einer
Freilaufdiode beschaltet ist. Nach Abschalten eines IGBT kommutiert der Strom - getrieben durch die Drossel - auf die betreffende Freilaufdiode . Betrachtet man die Drossel als RL-Glied, dann folgt der Strom bei durchgeschaltetem IGBT einer ansteigenden e-Funktion und bei abgeschaltetem IGBT einer abklingenden e-Funktion. Die Zeitkonstante τ der e-Funktion wird dabei durch das Verhältnis L/R bestimmt, also T =L / R. Aus diesen Überlegungen folgt dann direkt, dass das Verhältnis aus der Taktperiode T der
Pulsweitenmodulation zu der Zeitkonstante τ die Welligkeit der Hauptfrequenzkomponente bestimmt. Ist das Verhältnis Τ/τ groß, dann weist die Hauptfrequenzkomponente auch eine große Welligkeit auf. Je kleiner dagegen das Verhältnis Τ/τ, desto mehr nähert sich die Hauptfrequenzkomponente der angestrebten Idealform an.
Aus diesen Überlegungen folgt weiter, dass bei
herkömmlichen Frequenzumrichtern eine geringe Welligkeit mit wenig Störfrequenzkomponenten durch die folgenden drei Maßnahmen erreicht werden kann, wobei allerdings jede dieser drei Maßnahmen bestimmte Nachteile nach sich zieht:
• Die Taktfrequenz f der Pulsweitenmodulation (wobei
f=l/T gilt) wird bei gleichbleibender Flankensteilheit erhöht. Gleichbleibende Flankensteilheit bedeutet dabei gleichbleibende Ein-/Ausschaltzeiten der
jeweiligen Takte.
Nachteil : Die Schaltverluste erhöhen sich, da sich auch die Summe der Schaltzeiten je Sekunde erhöht.
• Die Taktfrequenz f und die Flankensteilheit werden
zusammen derart erhöht, dass die Summe der
Schaltzeiten je Sekunde gleich bleibt.
Nachteil : Das schnellere Schalten führt zu mehr EMV- Störungen. Außerdem erhöhen sich die Ansteuerverluste.
• Die Zeitkonstante τ wird durch Vergrößerung der
Induktivität L erhöht.
Nachteil : Große Induktivitäten sind teuer, groß und schwer . Diese Überlegungen sollen schließlich anhand eines
Zahlenbeispiels konkretisiert werden: Handelsübliche MikroController zur Erzeugung einer
Pulsweitenmodulation erzeugen üblicherweise Taktfrequenzen im Bereich von einigen Kiloherz, also beispielsweise f = 2,4 kHz. Bei 2,4 kHz beträgt die Grundperiode T also ca. 0,42 ms. Verwendet man außerdem eine handelsübliche Drossel mit L = 0,3 mH und R = 0,1 Ω, dann erhält man für die
Zeitkonstante τ Werte im Bereich von τ ~ 3 ms . Daraus ergeben sich für das Verhältnis Τ/τ Zahlenwerte, die zwar deutlich kleiner als 1 sind, die aber für die heutigen Anforderungen an die Restwelligkeit in der Netzversorgung oft noch nicht ausreichen.
Anhand von Fig. 5 wird nun nochmals deutlich, wie diese Restwelligkeit erfindungsgemäß weiter reduziert werden kann. Zunächst sei angenommen, dass die drei Phasen Lla, Llb und Llc einen gleichmäßigen Phasenversatz mit Bezug auf die Grundperiode T aufweisen, d.h. der der Phasenversatz beträgt damit ein Drittel der Grundperiode T. Ein
herkömmlicher Frequenzumrichter arbeitet nur mit einer Phase, also beispielsweise mit der Phase Lla. Bei
ausgeschaltetem Takt der Phase Lla klingt der Strom damit wie erläutert exponentiell ab und erzeugt damit die besagte Restwelligkeit. Die nachfolgenden Takte der Phasen Llb und Llc wirken somit dieser Restwelligkeit wirkungsvoll
entgegen .
Es steht selbstverständlich im Belieben des Fachmanns, die Lage und Anzahl der Phasen so zu wählen, dass durch
Überlagerung der jeweiligen Zwischen-Wechselspannungen die Netz-Wechselspannung derart erzeugt wird, dass deren resultierende Störfrequenzkomponenten geringer sind als die Störfrequenzkomponenten jeder einzelnen Zwischen- Wechselspannung . Beispielsweise muss also die Anzahl der Phasen nicht notwendigerweise auf drei festgelegt sein. Es können auch zwei Phasen oder aber auch mehr als drei Phasen zugrunde gelegt werden. Auch ein gleichmäßiger
Phasenversatz ist nicht unbedingt notwendig, um die
Vorteile der Erfindung zu erreichen. Je nach Anwendungsfall können die Phasen auch unregelmäßig über die Grundperiode T verteilt sein. Schließlich ist es selbstverständlich auch denkbar, dass die einzelnen Pulse der jeweiligen Phasen sich überlappen. Fig. 5 ist nur als ein mögliches
Ausführungsbeispiel anzusehen, bei dem die Pulslängen gerade so gewählt sind, dass ein Takt beendet ist, bevor der Takt der nächsten Phase beginnt.

Claims

Patentansprüche
Frequenzumrichter zum Erzeugen einer Netz- Wechselspannung, die eine vorgegebene
Hauptfrequenzkomponente aufweist, mit mindestens einem Umrichtermodul zum Umrichten einer gleichförmigen Spannung in eine Zwischen- Wechselspannung, wobei die Zwischen-Wechselspannung die vorgegebene Hauptfrequenzkomponente und darüber hinaus Störfrequenzkomponenten aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Umrichtermodule von der Art des
mindestens einen Umrichtermoduls derart phasenversetzt zueinander zusammengeschaltet sind, dass durch
Überlagerung mehrerer Zwischen-Wechselspannungen die Netz-Wechselspannung erzeugt wird, deren resultierende Störfrequenzkomponenten geringer sind als die
Störfrequenzkomponenten jeder einzelnen Zwischen- Wechselspannung .
Frequenzumrichter nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass das Umrichtermodul mindestens ein Leistungsbauelement und ein Glättungsbauelement enthält .
Frequenzumrichter nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, dass das mindestens eine
Leistungsbauelement ein Bipolartransistor mit
isolierter Gate-Elektrode (englisch insulated-gate bipolar transistor, kurz IGBT) ist. Frequenzumrichter nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Glättungsbauelement eine Drossel bzw. Spule ist.
Frequenzumrichter nach einem der Ansprüche 2 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenkreis- Wechselspannung durch Taktung des Leistungsbauelements erzeugt wird.
Frequenzumrichter nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, dass die Taktung auf einer
Pulsweitenmodulation basiert. Frequenzumrichter nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlagerung der einzelnen Zwischen-Wechselspannungen durch
Summenbildung an einem Knotenpunkt erzeugt wird.
Frequenzumrichter nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenversatz der einzelnen Zwischen-Wechselspannungen mit Bezug auf die jeweilige Grundperiode äquidistant ist.
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