DE102005049208A1 - Device for switching electric current between poles e.g. for power distribution and transmission, uses current limiting inductances between GTO power semiconductors to provide link between inductances and terminal - Google Patents

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Jamal Alnasseir
Jörg FLOTTEMESCH
Gerhard Prof. Herold
Christian Weindl
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    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
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    • H03K17/081—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit
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Abstract

A device for switching electric current between poles (5,6) has current limiting inductances (Lno1, Lno2) in series with the power semiconductors (3) and those between the GTO power semiconductors are switched and provide a link between the current limiting inductances and the terminal (8) and those switch-off units (11) arranged parallel to the power semiconductors (3), between which the terminal is formed, are connected to a potential point between the respective switch-off capacitor (Cs2, Cs3) and the switch-off diode (Don1, Don2) via an intermediate resistance (Ron).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schalten eines elektrischen Stromes zwischen Polen einer Gleichspannungsquelle und einem Anschluss mit abschaltbaren Leistungshalbleitern, die in Reihe zwischen die Pole geschaltet sind, und einer Schutzschaltung, die wenigstens eine Strombegrenzerinduktivität in Reihe zu den Leistungshalbleitern und einen Abschaltschutz aufweist, wobei der Abschaltschutz parallel zu jedem Leistungshalbleiter angeordnete Abschalteinheiten mit einer zum jeweiligen Leistungshalbleiter gleichsinnigen Abschaltdiode und einem in Reihe zur Abschaltdiode angeordneten Abschaltkondensator aufweist.The The invention relates to a device for switching an electrical Current between poles of a DC voltage source and a connection with turn-off power semiconductors that are connected in series between the poles are switched, and a protection circuit, the at least one Strombegrenzerinduktivität in series with the power semiconductors and has a shutdown protection, wherein the Abschaltschutz arranged parallel to each power semiconductor Abschalteinheiten with one to the respective power semiconductors in the same direction Shutdown diode and arranged in series with the shutdown diode Turn-off capacitor has.

Eine solche Vorrichtung ist aus der DE 41 21 177 C2 bereits bekannt. Die dort gezeigte Vorrichtung weist eine Reiheschaltung aus zwei abschaltbaren Leistungshalbleitern auf, denen jeweils eine Freilaufdiode parallel geschaltet ist. Die Reihenschaltung erstreckt sich zwischen dem positiven und negativen Pol einer Gleichspannungsquelle, wobei die Verbindung zwischen den Leistungshalbleitern einen Wechselspannungsanschluss ausbildet. Der Wechselspannungsanschluss ist beispielsweise zur Verbindung mit einer Phase eines Wechselspannungsnetzes vorgesehen. Zum Schutz der abschaltbaren Leistungshalbleiter dient eine Schutzbeschaltung. Die Schutzbeschaltung umfasst zwei Strombegrenzerinduktivitäten über welche die Leistungshalbleiter mit dem jeweiligen Pol der Gleichspannungsquelle verbunden sind. Parallel zu jedem Leistungshalbleiter ist ferner eine Abschalteinheit mit einer gleichsinnig zum Leistungshalbleiter ausgerichteten Abschaltdiode und einem in Reihe zur Abschaltdiode angeordneten Abschaltkondensator vorgesehen. Durch den parallel zum Leis tungshalbleiter angeordneten Abschaltkondensator werden Überspannungen am Leistungshalbleiter vermieden, die ansonsten beim Abschalten auftreten könnten. Parallel zur Abschaltdiode und in Reihe zum Abschaltkondensator ist ferner ein Abschaltwiderstand angeordnet, so dass beim Einschalten des Leistungshalbleiters die in dem Abschaltkondensator gespeicherte Energie über den Abschaltwiderstand als Wärme abgegeben wird. Die in Reihe zu den Leistungshalbleitern angeordneten Strombegrenzerinduktivitäten vermeiden hingegen beim Einschalten einen zu hohen Stromfluss über die Leistungshalbleiter. Die vorbekannte Vorrichtung ist für den Niederspannungsbereich ausgelegt.Such a device is from the DE 41 21 177 C2 already known. The device shown there has a series circuit of two turn-off power semiconductors, which in each case a freewheeling diode is connected in parallel. The series connection extends between the positive and negative pole of a DC voltage source, wherein the connection between the power semiconductors forms an AC voltage terminal. The AC voltage connection is provided, for example, for connection to a phase of an AC voltage network. To protect the turn-off power semiconductor is a protective circuit. The protective circuit comprises two current limiter inductances via which the power semiconductors are connected to the respective pole of the DC voltage source. In parallel with each power semiconductor, a turn-off unit with a shut-off diode oriented in the same direction as the power semiconductor and a turn-off capacitor arranged in series with the turn-off diode are provided. By parallel to the power semiconductors arranged shutdown capacitor overvoltages are avoided on the power semiconductor, which could otherwise occur during shutdown. In parallel with the turn-off diode and in series with the turn-off capacitor, a turn-off resistor is furthermore arranged, so that when the power semiconductor is switched on, the energy stored in the turn-off capacitor is output via the turn-off resistor as heat. On the other hand, the current limiter inductances arranged in series with the power semiconductors avoid too high a current flow via the power semiconductors when they are switched on. The previously known device is designed for the low-voltage range.

Bei höheren Spannungen, wie beispielsweise im Mittelspannungsbereich, ist es zur Strombegrenzung beim Einschalten in der Regel nicht ausreichend, lediglich eine Strombegrenzerinduktivität in Reihe zu den Leistungshalbleitern vorzusehen. Vielmehr sind die Strombegrenzerinduktivitäten dann so mit einer Strombegrenzerdiode und einem Strombegrenzerwiderstand gekoppelt, dass die in der Strombegrenzerinduktivität aufgebaute Energie über den Strombegrenzerwiderstand wirkungsvoll als Wärme abgegeben wird.at higher Voltages, such as in the medium voltage range, it is usually not sufficient to limit the current when switching on only one current limiter inductance in series with the power semiconductors provided. Rather, the current limiter inductances are then so with a current limiter diode and a current limiter resistor coupled that built in the current limiter inductance Energy over the current limiter resistor is effectively dissipated as heat.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die auch bei Spannungen im Mittel- oder Hochspannungsbereich aufwandsarm und kostengünstig ist und die gleichzeitig eine Beschädigung der Leistungshalbleiter sicher vermeidet.task The present invention is a device of the initially provided for in the case of tensions in the middle or high voltage range is low in effort and cost and at the same time damage the Power semiconductors safely avoided.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass die Strombegrenzerinduktivitäten zwischen die Leistungshalbleiter geschaltet sind und eine Verbindung zwischen den Strombegrenzungsinduktivitäten den Anschluss darstellt, wobei diejenigen Abschalteinheiten, die parallel zu den Leistungshalbleitern angeordnet sind, zwischen denen der Anschluss ausgebildet ist, an einem Potenzialpunkt zwischen dem jeweiligen Abschaltkondensator und der Abschaltdiode über einen Zwischenwiderstand miteinander verbunden sind.The Invention solves this task in that the current limiter inductances between the power semiconductors are connected and a connection between the current limiting inductances the Port, with those turn-off units in parallel are arranged to the power semiconductors, between which the Connection is formed at a potential point between the respective Shutdown capacitor and the shutdown diode via an intermediate resistor connected to each other.

Erfindungsgemäß besteht die Reihenschaltung aus abschaltbaren Leistungshalbleitern im Hinblick auf die im Betrieb zwischen den Polen herrschende Spannung aus mehr als zwei Leistungshalbleitern und beispielsweise aus vier Leistungshalbleiterschaltern. Dabei sind die Strombegrenzerinduktivitäten nicht mehr wie im Stand der Technik zwischen einem Pol der Gleichspannungsquelle und der Reihenschaltung der Leistungshalbleiter angeordnet. Vielmehr sind die Induktivitäten zwischen zwei Leistungshalbleiter geschaltet, wobei der Anschluss durch eine Verbindung zwischen den Strombegrenzungsinduktivitäten ausgebildet ist. Der Zwischenwiderstand ist erfindungsgemäß parallel zu den Strombegrenzerinduktivitäten geschaltet. Dabei ist der Zwischenwiderstand einerseits mit dem Potenzialpunkt zwischen Abschaltkondensator und Abschaltdiode einer ersten Abschalteinheit und mit dem Potenzialpunkt einer Abschaltdiode und einem Abschaltkondensator einer zweiten Abschalteinheit verbunden, wobei die erste Abschalteinheit und die zweite Abschalteinheit parallel zu den abschaltbaren Leistungshalbleitern angeordnet sind, die unmittelbar mit einer Strombegrenzungsinduktivitäten verbunden sind. Mit anderen Worten sind die über den Zwischenwiderstand miteinander verbundenen Abschalteinheiten diejenigen Abschalteinheiten, die im Schaltbild dem Anschluss am nächsten angeordnet sind. Durch diese Anordnung ist ein Dissipationskreis gebildet, der eine Reihenschaltung von Strombegrenzerinduktivitäten und den dazu parallel geschalteten Zwischenwiderstand umfasst. Der Dissipationskreis verfügt ferner über Abschaltdioden, die parallel zueinander geschaltet und gegensinnig zueinander ange ordnet sind. Auf diese Weise ist ein Stromfluss im Dissipationskreis in nur einer Richtung ermöglicht.According to the invention, the series connection of turn-off power semiconductors with regard to the voltage prevailing in operation between the poles consists of more than two power semiconductors and, for example, four power semiconductor switches. In this case, the current limiter inductances are no longer arranged as in the prior art between a pole of the DC voltage source and the series circuit of the power semiconductors. Rather, the inductances are connected between two power semiconductors, wherein the terminal is formed by a connection between the current-limiting inductances. The intermediate resistor according to the invention is connected in parallel with the current limiter inductances. In this case, the intermediate resistor is connected on the one hand to the potential point between shutdown capacitor and shutdown diode of a first shutdown unit and to the potential point of a shutdown diode and a shutdown capacitor of a second shutdown unit, the first shutdown unit and the second shutdown unit are arranged parallel to the turn-off power semiconductors, directly with a current-limiting inductances are connected. In other words, the turn-off units connected to one another via the intermediate resistor are those turn-off units which are arranged closest to the connection in the circuit diagram. By this arrangement, a dissipation circuit is formed, which comprises a series connection of current limiter inductors and the intermediate resistor connected in parallel thereto. The dissipation circuit also has turn-off diodes in parallel connected to each other and are arranged in opposite directions to each other. In this way, a flow of current in the dissipation circuit in only one direction is possible.

Der Zwischenwiderstand entfaltet eine doppelte Wirkung. Sowohl die Abgabe der in den Strombegrenzerinduktivitäten aber auch der in den Abschaltkondensatoren gespeicherten Energie als Wärme erfolgt über den Zwischenwiderstand. Separate Widerstände für die Induktivitäten einerseits und die Kondensatoren andererseits entfallen. Erfindungsgemäß sind daher gegenüber dem Stand der Technik weniger Bauteile erforderlich, so dass Kosten eingespart sind. Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Vorrichtung weniger raumgreifend als die aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen.Of the Intermediate resistance develops a double effect. Both the levy in the current limiter inductances but also in the shutdown capacitors stored energy as heat over the intermediate resistance. Separate resistors for the inductors on the one hand and the capacitors on the other hand omitted. Therefore, according to the invention across from The prior art requires fewer components, so that costs are saved. About that In addition, the device according to the invention less expansive than those known from the prior art Devices.

Vorteilhafterweise weisen die nicht über den Zwischenwiderstand miteinander verbundenen Abschalteinheiten einen Abschaltwiderstand auf, der parallel zur jeweiligen Abschaltdiode und in Reihe zum jeweiligen Abschaltkondensator angeordnet ist. Selbstverständlich sind im Rahmen der Erfindung auch andere Verschaltungen des Abschaltwiderstandes möglich. Der Abschaltwiderstand dient jedoch in jedem Fall zur Umwandlung der in den Abschaltkondensatoren gespeicherten Energie in Wärme. Dies erfolgt beispielsweise beim Einschalten des parallel zu der jeweiligen Abschalteinheit angeordneten Leistungshalbleiters. Die über den Zwischenwiderstand miteinander verbundenen Abschalteinheiten benötigen im Rahmen der Erfindung keinen zusätzlichen Abschaltwiderstand. Dessen Funktion erfüllt der Zwischenwiderstand.advantageously, do not have that over the intermediate resistance interconnected Abschalteinheiten a shutdown resistor, which is parallel to the respective shutdown diode and is arranged in series with the respective turn-off capacitor. Of course they are in the context of the invention, other interconnections of the shutdown resistor possible. However, the shutdown resistor is used for conversion in any case the stored energy in the Abschaltkondensatoren in heat. this happens for example, when switching on the parallel to the respective shutdown unit arranged power semiconductor. The over the intermediate resistance with each other connected Abschalteinheiten need in the context of the invention no additional switch-off resistor. Its function is fulfilled the intermediate resistance.

Vorteilhafterweise sind gegensinnig und parallel zu jedem Leistungshalbleiter angeordnete Freilaufdioden vorgesehen. Solche Freilaufdioden sind dem Fachmann bestens bekannt, so dass an dieser Stelle hierauf nicht näher eingegangen zu werden braucht.advantageously, are opposing and arranged parallel to each power semiconductor Freewheeling diodes provided. Such freewheeling diodes are those skilled in the art well known, so that at this point not discussed needs to be.

Erfindungsgemäß werden abschaltbare Leistungshalbleiter eingesetzt. Solche Leistungshalbleiter sind beispielsweise als solche bestens bekannte GTOs oder IGBTs.According to the invention switchable power semiconductors used. Such power semiconductors For example, as such, they are well-known GTOs or IGBTs.

Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung weist die erfindungsgemäße Vorrichtung mehrere Reihenschaltungen aus in Reihe geschalteten Leistungshalbleitern auf, wobei die Reihenschaltungen parallel zueinander zwischen die Pole geschaltet sind. Auf diese Weise ist ein Umrichter bereitgestellt, wobei die Leistungshalbleiter durch eine kostengünstige Schutzbeschaltung geschützt sind. Der gesamte Umrichter ist beispielsweise für den Bereich der Mittelspannung, also für Spannungen im Bereich von 1 kV und 52 kV, ausgelegt und weist aufgrund der wenig raumgreifenden Schutzbeschaltung eine kompakte Form auf und ist darüber hinaus kostengünstig.According to one preferred development shows the device according to the invention several series circuits of series-connected power semiconductors on, wherein the series circuits parallel to each other between the Poles are switched. In this way, an inverter is provided, wherein the power semiconductors are protected by a cost-protective circuit. The entire converter is, for example, for the medium voltage range, So for Voltages in the range of 1 kV and 52 kV, designed and characterized due the little space-consuming suppressor a compact form and is about it also inexpensive.

Vorteilhafterweise ist die Gleichspannungsquelle ein Gleichrichter. Gemäß dieser zweckmäßigen Ausgestaltung ist beispielsweise eine so genannte Kurzkupplung ermöglicht, die beispielsweise zur Kupplung von Netzen oder anderen Zwecken im Bereich der Energieverteilung und -übertragung einsetzbar ist. Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich die erfindungsgemäße Vorrichtung über einen längeren Gleichspannungszwischenkreis mit der Gleichspannungsquelle beispielsweise einem Gleichrichter zu verbinden, so dass eine so genannte Hochspannungsgleichstromfernübertragung ermöglicht ist. Der Gleichrichter ist dabei beispielsweise der Vorrichtung entsprechend aufgebaut, mit anderen Worten dient die erfindungsgemäße Vorrichtung sowohl als Gleichrichter als auch als Wechselrichter.advantageously, the DC voltage source is a rectifier. According to this appropriate embodiment For example, a so-called close coupling is possible, for example, for the coupling of networks or other purposes can be used in the field of energy distribution and transmission. Of course It is also possible within the scope of the invention, the inventive device via a longer DC voltage intermediate circuit with the DC voltage source, for example a rectifier to connect, so that a so-called high-voltage direct current remote allows is. The rectifier is, for example, the device constructed in accordance with, in other words, the device of the invention is used both as a rectifier and as an inverter.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird vorteilhafterweise im Bereich der Energieverteilung und -übertragung verwendet.The inventive device is advantageously in the field of energy distribution and transmission used.

Vorteilhafterweise sind ein Abschnitt der Reihenschaltung der in Reihe geschalteten Leistungshalbleiter, der zwischen einem positiven Pol der Gleichspannungsquelle und dem Anschluss angeordnet ist, und ein Abschnitt dieser Reihenschaltung, der zwischen den Anschluss und einen negativen Pol der Gleichspannungsquelle geschaltet ist, symmetrisch ausbildet. Mit anderen Worten ist der Anschluss in der Mitte der Reihenschaltung aus Leistungshalbleitern und zwischen den Strombegrenzerinduktivitäten angeordnet. Die Verbindung des Anschlusses mit den Polen der Gleichspannungsquelle ist auf beiden Seiten des Anschlusses gleich ausgestaltet.advantageously, are a section of the series connection of the series connected Power semiconductor, between a positive pole of the DC voltage source and the terminal, and a portion of this series circuit, the between the terminal and a negative pole of the DC voltage source is switched, forms symmetrically. In other words, that is Connection in the middle of the series circuit of power semiconductors and disposed between the current limiter inductors. The connection the connection with the poles of the DC voltage source is on Both sides of the connection designed the same.

Der Anschluss dient beispielsweise zum Anschließen eines Wechselspannungsnetzes oder aber einer beliebigen Last.Of the Connection serves, for example, for connecting an AC voltage network or any load.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezug auf die Figur der Zeichnung, wobei dieFurther expedient embodiments and advantages of the invention are the subject of the following description of embodiments of the Invention with reference to the figure of the drawing, wherein the

Figur ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch darstellt.figure an embodiment the device according to the invention schematically represents.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in einer schematischen Darstellung. Die Vorrichtung 1 weist eine Reihenschaltung 2 aus abschaltbaren Leistungshalbleitern 3 auf, die hier als GTO1, GTO2, GTO3 und GTO4 bezeichnet sind. Parallel zu jedem Leistungshalbleiter 3 ist eine Freilaufdiode angeordnet, die gegensinnig zu dem jeweiligen Leistungshalbleiter orientiert ist. Die Reihenschaltung erstreckt sich zwischen einem positiven Pol 5 und einem negativen Pol 6 einer Gleichspannungsquelle 7. Ferner ist ein Anschluss 8 zum Anschluss eines Wechselspannungsnetzes 9 vorgesehen, wobei der Abschnitt der Reihenschaltung 2 zwischen dem positiven Pol 5 und dem Anschluss 8 symmetrisch zum Abschnitt der Reihenschaltung zwischen dem Anschluss 8 und dem negativen Pol 6 ausgebildet ist. Als Energiespeicher sind zwischen den Polen 5, 6 der Gleichspannungsquelle 7 ferner Kondensatoren C1 und C2 vorgesehen. 1 shows an embodiment of the device according to the invention 1 in a schematic representation. The device 1 has a series connection 2 from disconnectable power semiconductors 3 referred to herein as GTO 1 , GTO 2 , GTO 3 and GTO 4 . Parallel to each power semiconductor 3 is arranged a freewheeling diode, which is oriented in opposite directions to the respective power semiconductor. The series connection extends between ei a positive pole 5 and a negative pole 6 a DC voltage source 7 , There is also a connection 8th for connecting an AC voltage network 9 provided, wherein the portion of the series circuit 2 between the positive pole 5 and the connection 8th symmetrical to the portion of the series connection between the terminal 8th and the negative pole 6 is trained. As energy storage are between the poles 5 . 6 the DC voltage source 7 also provided capacitors C1 and C2.

Die Schutzschaltungen zum Schutz der Leistungshalbleiter 3 umfassen zwei Abschalteinheiten 10, die jeweils parallel zu dem Leistungshalbleiter 3 angeordnet sind, der unmittelbar an dem positiven Pol 5 beziehungsweise negativem Pol 6 angeschlossen ist. Die Abschalteinheiten 10 weisen jeweils einen Abschaltkondensator CS1 beziehungsweise CS4 sowie eine Abschaltdiode DS1 beziehungsweise DS2 in Reihenschaltung zum jeweiligen Abschaltkondensator CS1, CS4 auf. Parallel zur Abschaltdiode DS1 beziehungsweise DS2 ist ferner ein Abschaltwiderstand RS1 beziehungsweise RS2 angeordnet.The protection circuits for protecting the power semiconductors 3 include two turn-off units 10 , each parallel to the power semiconductor 3 are arranged immediately adjacent to the positive pole 5 or negative pole 6 connected. The disconnection units 10 each have a turn-off capacitor C S1 or C S4 and a turn-off diode D S1 or D S2 in series with the respective turn-off capacitor C S1 , C S4 . In parallel with the turn-off diode D S1 or D S2 , a turn-off resistor R S1 or R S2 is also arranged.

Darüber hinaus sind zwei Abschalteinheiten 11 vorgesehen, die parallel zu den Leistungshalbleitern 3, also GTO2 und GTO3, angeordnet sind, die am nächsten am Anschluss 8 angeordnet sind. Die Abschalteinheiten 11 verfügen über einen Abschaltkondensator CS2 beziehungsweise CS3 und eine Abschaltdiode DON1 beziehungsweise DON2 und sind über einen Zwischenwiderstand RON miteinander verbunden. Der Zwischenwiderstand RON verbindet den Potenzialpunkt zwischen dem Kondensator CS2 und der Abschaltdiode DON1 der oben dargestellten Abschalteinheit 11 mit dem Potenzialpunkt der unteren Abschalteinheit 11, der zwischen dem Abschaltkondensator CS3 und der Abschaltdiode DON2 liegt.In addition, there are two shutdown units 11 provided in parallel to the power semiconductors 3 , ie GTO 2 and GTO 3 , are arranged closest to the port 8th are arranged. The disconnection units 11 have a turn-off capacitor C S2 or C S3 and a turn-off diode D ON1 or D ON2 and are connected to each other via an intermediate resistor R ON . The intermediate resistor R ON connects the potential point between the capacitor C S2 and the cut-off diode D ON1 of the turn-off unit shown above 11 with the potential point of the lower turn-off unit 11 which is between the turn-off capacitor C S3 and the turn-off diode D ON2 .

Zur Strombegrenzung sind Strombegrenzerinduktivitäten vorgesehen, die hier als LNO1 und LNO2 einzeln bezeichnet sind. Die Strombegrenzerinduktivitäten LNO1 und LNO2 sind in die Reihenschaltung 2 der Leistungshalbleiter 3 integriert, wobei der Anschluss 8 des Wechselspannungsnetzes 9 durch die Verbindung zwischen den Strombegrenzerinduktivitäten LNO1 und LNO2 realisiert ist. Den Strombegrenzerinduktivitäten LNO1 und LNO2 ist der Zwischenwiderstand RON parallel geschaltet, so dass ein Zwischenkreis 12 ausgebildet ist, der aus den Strombegrenzerinduktivitäten LNO1 und LNO2, den Abschaltdioden DON1 und DON2 sowie dem Zwischenwiderstand RON besteht. Dabei sind die Abschaltdioden DON1 und DON2 gegensinnig im Zwischenkreis 12 ausgerichtet, so dass ein Stromfluss lediglich in eine Richtung ermöglicht ist. Der Zwischenkreis 12 ermöglicht die Umwandlung der in den Strombegrenzerinduktivitäten LNO1 und LNO2 gespeicherten Energie in Wärme, indem der Strom zum Fließen im Zwischenkreis 12 über den Zwischenwiderstand RON gezwungen wird. Dazu werden im Rahmen der Erfindung keine zusätzlichen Dioden benötigt. Vielmehr wird auf die ohnehin vorhandenen Abschaltdioden DON1 und DON2 zurückgegriffen. Die Abschalteinheiten 11, die dem Anschluss 8 am nächsten sind, benötigen auf der anderen Seite keinen separaten Abschaltwiderstand wie die Abschalteinheiten 10. Vielmehr dient der Zwischenwiderstand RON auch zur Umwandlung der Energie in Wärme, die in den Abschaltkondensatoren CS2 und CS3 gespeichert ist. Aufgrund der Mehrfachfunktion des Zwischenwiderstandes RON und der Abschaltdioden DON1 und DON2 die Anzahl der benötigten Bauteile herabgesetzt.For limiting the current current limiter inductances are provided, which are individually referred to here as L NO1 and L NO2 . The current limiter inductors L NO1 and L NO2 are in series 2 the power semiconductor 3 integrated, with the connection 8th of the alternating voltage network 9 is realized by the connection between the current limiter inductances L NO1 and L NO2 . The current limiter inductors L NO1 and L NO2 , the intermediate resistor R ON is connected in parallel, so that a DC link 12 is formed, which consists of the current limiter inductors L NO1 and L NO2 , the turn-off diodes D ON1 and D ON2 and the intermediate resistor R ON . The turn-off diodes D ON1 and D ON2 are in opposite directions in the DC link 12 aligned, so that a flow of current is only possible in one direction. The DC link 12 allows the energy stored in the current limiter inductances L NO1 and L NO2 to be converted into heat by causing the current to flow in the DC link 12 is forced through the intermediate resistor R ON . For this purpose, no additional diodes are required in the context of the invention. Instead, the already existing turn-off diodes D ON1 and D ON2 are used. The disconnection units 11 that the connection 8th on the other hand, do not need a separate shutdown resistor like the turn-off units on the other side 10 , Rather, the intermediate resistor R ON also serves to convert the energy into heat stored in the shutdown capacitors C S2 and C S3 . Due to the multiple function of the intermediate resistor R ON and the turn-off diodes D ON1 and D ON2 the number of required components is reduced.

Claims (6)

Vorrichtung (1) zum Schalten eines elektrischen Stromes zwischen Polen (5, 6) einer Gleichspannungsquelle (7) und einem Anschluss mit abschaltbaren Leistungshalbleitern (3), die in Reihe zwischen die Pole (5, 6) geschaltet sind, und einer Schutzschaltung, die wenigstens eine Strombegrenzerinduktivität (LNO1, LNO2) in Reihe zu den Leistungshalbleitern (3) und einen Abschaltschutz aufweist, wobei der Abschaltschutz parallel zu jedem Leistungshalbleiter angeordnete Abschalteinheiten (10,11) mit einer zum jeweiligen Leistungshalbleiter (3) gleichsinnigen Abschaltdiode (DS1, DON1, DS2, DON2) und einem in Reihe zur Abschaltdiode angeordneten Abschaltkondensator (CS1,..., CS2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Strombegrenzerinduktivitäten (LNO1, LNO2) zwischen die Leistungshalbleiter (3) geschaltet sind und eine Verbindung zwischen den Strombegrenzungsinduktivitäten (LNO1, LNO2) den Anschluss (8) darstellt, wobei diejenigen Abschalteinheiten (11), die parallel zu den Leistungshalbleitern (3) angeordnet sind, zwischen denen der Anschluss ausgebildet ist, an einem Potenzialpunkt zwischen dem jeweiligen Abschaltkondensator (CS2, CS3) und der Abschaltdiode (DON1, DON2) über einen Zwischenwiderstand (RON) miteinander verbunden sind.Contraption ( 1 ) for switching an electric current between poles ( 5 . 6 ) a DC voltage source ( 7 ) and a connection with turn-off power semiconductors ( 3 ) in series between the poles ( 5 . 6 ), and a protection circuit, the at least one current limiter (L NO1 , L NO2 ) in series with the power semiconductors ( 3 ) and a shutdown protection, wherein the shutdown protection arranged parallel to each power semiconductor shutdown units ( 10 . 11 ) with a power semiconductor ( 3 ) in the same direction Abschaltdiode (D S1 , D ON1 , D S2 , D ON2 ) and arranged in series with the Abschaltdiode shutdown capacitor (C S1 , ..., C S2 ), characterized in that the current limiter inductances (L NO1 , L NO2 ) between the power semiconductors ( 3 ) and a connection between the current-limiting inductances (L NO1 , L NO2 ) the connection ( 8th ), whereby those turn-off units ( 11 ) parallel to the power semiconductors ( 3 ) are arranged, between which the terminal is formed, at a potential point between the respective turn-off capacitor (C S2 , C S3 ) and the turn-off diode (D ON1 , D ON2 ) via an intermediate resistor (R ON ) are interconnected. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht über den Zwischenwiderstand (RON) miteinander verbundenen Abschalteinheiten einen Abschaltwiderstand (RS1, RS2) aufweisen, der parallel zur jeweiligen Abschaltdiode (DS1, DS2) und in Reihe zum jeweiligen Abschaltkondensator (CS1, CS4) angeordnet ist.Contraption ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the non-interconnected via the intermediate resistor (R ON ) Abschalteinheiten have a shutdown resistor (R S1 , R S2 ) which is parallel to the respective cut-off diode (D S1 , D S2 ) and in series with the respective turn-off capacitor (C S1 , C S4 ) is arranged. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch gegensinnig und parallel zu jedem Leistungshalbleiter (3) angeordnete Freilaufdioden (Df1,... Df4)Contraption ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized by opposing and parallel to each power semiconductor ( 3 ) arranged freewheeling diodes (D f1 , ... D f4 ) Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mehrere Reihenschaltungen (2) aus in Reihe geschalteten Leistungshalbleitern (3), wobei die Reihenschaltungen (2) parallel zueinander zwischen die Pole (5,6) geschaltet sind.Contraption ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized by a plurality of series connections ( 2 ) from series-connected power semiconductors ( 3 ), where the series circuits ( 2 ) parallel to each other between the poles ( 5 . 6 ) are switched. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichspannungsquelle (7) ein Gleichrichter ist.Contraption ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the DC voltage source ( 7 ) is a rectifier. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt der Reihenschaltung (2) der in Reihe geschalteten Leistungshalbleiter (3), der zwischen einem positiven Pol (5) der Gleichspannungsquelle und dem Anschluss (8) angeordnet ist, und ein Abschnitt dieser Reihenschaltung, der zwischen den Anschluss (8) und einen negativen Pol (6) der Gleichspannungsquelle (7) geschaltet ist, symmetrisch sind.Contraption ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a portion of the series circuit ( 2 ) of the series-connected power semiconductors ( 3 ) between a positive pole ( 5 ) of the DC voltage source and the terminal ( 8th ), and a portion of this series circuit connected between the terminal ( 8th ) and a negative pole ( 6 ) of the DC voltage source ( 7 ), are symmetrical.
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