DE102011017520A1 - Connection cable i.e. motor connection cable, for connecting phases of electric motor with phase terminals of thyristor power converter utilized in drive system, has impedance element inserted between ground terminal and cable shield - Google Patents

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Abstract

The cable (24) has a cable shield (25) surrounding current drive-end connecting lines (16a, 16b), where length of the cable is greater than 200 m. The cable shield comprises a ground terminal (33) that is arranged at cable ends (30, 31). The ground terminal connects the cable shield with ground potential (E). An impedance element (32) i.e. ohmic resistor, is inserted between the ground terminal and the cable shield. Resistance of the ohmic resistor is increased based on characteristic impedance of the cable.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Anschlusskabel für einen Stromrichter, insbesondere auf ein Motoranschlusskabel zur Verbindung einer Motorphase eines stromrichterkommutierten elektrischen Motors mit einer Phasenklemme eines zugeordneten Stromrichters. Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf eine Einrichtung mit einem Stromrichter und mindestens einem damit verbundenen Anschlusskabel, wobei es sich bei dem Anschlusskabel wiederum insbesondere um ein zwischen einer Phasenklemme des Stromrichters und einer Motorphase verschaltetes Motoranschlusskabel handelt.The invention relates to a connecting cable for a power converter, in particular to a motor connecting cable for connecting a motor phase of a power converter-commutated electric motor with a phase terminal of an associated power converter. The invention further relates to a device with a power converter and at least one connection cable connected thereto, the connection cable again being, in particular, a motor connection cable interconnected between a phase terminal of the power converter and a motor phase.

Ein Motor der oben genannten Art wird üblicherweise elektronisch durch einen vorgeschalteten Stromrichter kommutiert. Der auch als ”Wechselrichter” bezeichnete Stromrichter belegt hierbei die auch als ”Motorphasen” bezeichneten Wicklungsstrange des Motors mit zueinander phasenversetzte Wechselströmen, die der Stromrichter seinerseits aus einem zugefuhrten Gleichstrom erzeugt. Ein solcher Stromrichter ist üblicherweise durch eine Brückenschaltung mit einer der Anzahl der Motorphasen entsprechenden Anzahl von Teilbrücken gebildet, wobei jede Teilbrücke zwischen einer Plusschiene und einer Minusschiene eines Gleichstromkreises geschaltet ist und zwischen einem Mittelabgriff und der Plus- bzw. Minusschiene jeweils einen Halbleiterschalter aufweist. Jede der Motorphasen ist hierbei an den Mittelabgriff einer jeweils zugehörigen Teilbrücke angeklemmt, weshalb die Mittelabgriffe der Teilbrücken auch als ”Phasenklemmen” bezeichnet sind. Bei einer nachfolgend auch als ”Thyristorstromrichter” bezeichneten Bauform eines Stromrichters sind die Halbleiterschalter durch Thyristoren gebildet.An engine of the above type is usually commutated electronically by an upstream power converter. The power converter, which is also referred to as an "inverter", in this case occupies the winding phases of the motor, also referred to as "motor phases", with alternating currents which are phase-shifted with respect to one another and which the converter in turn generates from a supplied direct current. Such a converter is usually formed by a bridge circuit having a number of motor phases corresponding number of sub-bridges, each sub-bridge between a plus rail and a negative rail of a DC circuit is connected and between a center tap and the plus or minus rail each having a semiconductor switch. Each of the motor phases is in this case clamped to the center tap of a respective associated sub-bridge, which is why the center taps of the sub-bridges are also referred to as "phase terminals". In a design of a power converter, also referred to below as a "thyristor converter", the semiconductor switches are formed by thyristors.

In einer gängigen Bauform umfasst der Motor drei Motorphasen, die motorintern in Stern- oder Dreiecksschaltung verschaltet sind. Ein zugehoriger Stromrichter umfasst drei parallel geschaltete Teilbrucken. Dem den Motor versorgenden Wechselrichter kann ein weiterer Stromrichter vorgeschaltet sein, der zur Gleichrichtung eines eingangs zugefuhrten wechselnden Eingangsspannungssystems und zur Einspeisung dieser gleichgerichteten Spannung in den Gleichspannungskreis dient. Ein solcher Stromrichter ist entsprechend als ”Gleichrichter” bezeichnet. Das Eingangsspannungssystem wird üblicherweise über einen Transformator gespeist. Der zwischen dem Gleichrichter und dem Wechselrichter gebildete Gleichstromkreis ist auch als ”(Strom-)Zwischenkreis” bezeichnet. Die Kombination des Gleichrichters, des Wechselrichters und des zwischengeschalteten Zwischenkreises ist auch als ”(Stromzwischenkreis-)Umrichter” bezeichnet. Zur Glättung des Zwischenkreisstroms ist in die Plusschiene und/oder in die Minusschiene üblicherweise eine (Zwischenkreis-)Drossel geschaltet.In a common design, the motor comprises three motor phases, which are interconnected internally in star or delta connection. An associated power converter comprises three parallel partial bridges. The inverter supplying the motor may be preceded by a further converter, which serves to rectify an input voltage changing input voltage system and to feed this rectified voltage into the DC voltage circuit. Such a power converter is referred to as "rectifier" accordingly. The input voltage system is usually powered by a transformer. The DC circuit formed between the rectifier and the inverter is also referred to as a "(power) link". The combination of the rectifier, the inverter and the intermediate circuit is also referred to as "(power source) inverter". To smooth the DC link current, a (DC link) throttle is usually connected in the positive rail and / or in the negative rail.

Die wechselstromseitig mit einem Stromrichter verbundenen Anschlusskabel sind üblicherweise elektrisch geschirmt. Bei diesen Anschlusskabeln, insbesondere bei Motoranschlusskabeln, die jeweils eine Phasenklemme des Wechselrichters mit einer Motorphase des zugehorigen Motors verbinden, kommt es infolge von Schaltvorgängen (Kommutierung) des Stromrichters haufig zu hohen Spannungssteilheiten (d. h. Spannungsänderungen mit steilem Flankenanstieg). Gleiches gilt für die Anschlusskabel zwischen Transformator und Gleichrichter. Diese Spannungsänderungen können aufgrund elektrodynamischer Wechselwirkung zwischen einer stromführenden Leitung und einem Kabelschirm des Anschlusskabels, sowie zwischen dem Kabelschirm und Erdpotential zu mitunter starken Umladeströmen führen, die die Halbleiterschalter des Stromrichters gefährden können. Besonders kritisch sind solche – auch als Kabelschwingung bezeichneten – Kabelumladestrome bei Thyristorstromrichtern, zumal die Thyristorströme unmittelbar nach dem Einschalten aufgrund von Kabelschwingungen ganz oder zumindest nahezu die Nulllinie erreichen konnen, wodurch der betroffene Thyristor fehlerhaft gelöscht und infolgedessen irreversibel geschadigt werden kann.The connecting cables connected to a power converter on the AC side are usually electrically shielded. With these connection cables, in particular with motor connection cables, which each connect a phase terminal of the inverter to a motor phase of the associated motor, switching currents (commutation) of the power converter often lead to high voltage gradients (ie voltage changes with steep edge rise). The same applies to the connection cables between transformer and rectifier. These voltage changes can lead to sometimes strong Umladeströmen due to electrodynamic interaction between a live cable and a cable shield of the connection cable, and between the cable shield and ground potential, which can endanger the semiconductor switches of the power converter. Particularly critical are such - also referred to as cable oscillation - Kabelumladestrome in Thyristorstromrichtern, especially since the Thyristorströme can reach completely or at least almost the zero line immediately after switching due to cable vibrations, causing the affected thyristor erased incorrectly and consequently can be irreversibly damaged.

Kabelschwingungen breiten sich wellenförmig über die Lange des Anschlusskabels aus und werden meist mehrere Male an den Kabelenden reflektiert. Des Weiteren wachsen die auftretenden Kabelumladestrome mit zunehmender Kommutierungsspannung an. Diese Effekte fuhren zu einer besonders starken Auswirkung von Kabelschwingungen bei langen Anschlusskabeln mit einer Kabellänge von typischerweise mehr als 100 m, da in diesem Fall die Laufzeit einer Kabelschwingung über die doppelte Kabellänge gleich oder größer der Flankenanstiegszeit des Kommutierungsstroms ist, und die rucklaufende Kabelschwingung somit bereits auf den vollerstarkten Kommutierungsstrom trifft.Cable vibrations propagate undulating over the length of the connection cable and are usually reflected several times at the cable ends. Furthermore, the occurring Kabelumladestrome grow with increasing commutation. These effects lead to a particularly strong effect of cable vibrations in long connecting cables with a cable length of typically more than 100 m, since in this case the duration of a cable oscillation over twice the cable length is equal to or greater than the edge rise time of the commutation current, and the jerking cable oscillation already meets the full-strength commutation current.

Zum Schutz der Halbleiterschalter gegen Umladeströme werden bei Stromrichtern – insbesondere bei Thyristorstromrichtern – ublicherweise Ferritkerne mit parallel geschaltetem Widerstand um die Wechselstromanschlüsse angeordnet. Die Ferritkerne liefern hierbei eine sättigbare Induktivität, die bis zum Eintritt der Sättigung einen Stromfluss über den Parallelwiderstand erzwingt. Der Parallelwiderstand bewirkt hierbei eine Dampfung der Kabelschwingungen sowie eine Begrenzung der Umladeströme.In order to protect the semiconductor switches against charge-reversal currents, converters with a parallel-connected resistor are usually arranged around the AC connections in converters, in particular in thyristor converters. The ferrite cores provide a saturable inductance, which forces a current flow through the parallel resistor until saturation occurs. The parallel resistor causes a damping of the cable vibrations and a limitation of the Umladeströme.

Im Bereich der Hochspannung-Gleichstrom-Übertragung werden anstelle von Ferritkernen als Dämpfungsglieder auch Stufendrosseln verwendet. Hierunter werden Drosselspulen aus sättigbarem Magnetmaterial mit einer Z-formigen Hystereseschleife verstanden, denen ein Parallelwiderstand uber eine Sekundarwicklung parallelgeschaltet ist. Die Wirkung von Stufendrosseln entspricht im Wesentlichen der vorstehend beschriebenen Wirkung von Ferritkernen. Beiden Arten von Dämpfungsgliedern ist insbesondere gemein, dass die Dämpfungswirkung nur bis zum Eintritt der Sättigung besteht. Bei sehr großen Kabellangen von etwa uber 300 m können Kabelschwingungen nur unzureichend mit den üblichen Dampfungsgliedern beherrscht werden, zumal die Laufzeit der Kabelschwingungen über die doppelte Kabellänge die typischen Sättigungszeiten übersteigen.In the field of high-voltage direct-current transmission, step reactors are used instead of ferrite cores as attenuators. This is understood to mean inductors of saturable magnetic material with a Z-shaped hysteresis loop, to which a parallel resistor is connected in parallel via a secondary winding. The effect of stage throttles corresponds to Essentially the effect of ferrite cores described above. Both types of attenuators have in particular in common that the damping effect is only until the onset of saturation. With very long cable lengths of more than 300 m, cable vibrations can only be controlled inadequately with the usual attenuators, especially since the running time of the cable vibrations over twice the cable length exceeds the typical saturation times.

Insbesondere bei Kabellängen zwischen 700 m und 1500 m, wie typischerweise zum Beispiel in der Gasindustrie oder bei Untersee-Anwendungen mit zunehmender Haufigkeit benötigt werden, mussten eine Vielzahl üblicher Dampfungsglieder eingesetzt werden, um gefahrliche Kabelschwingungen effektiv zu unterbinden, was zu einem unverhältnismäßig hohen Herstellungsaufwand fur ein solches Kabel führen würde. Hinzu kommt, dass solche extremen Kabellängen wegen des induktiven Spannungsabfalls eine höhere Kommutierungsdauer sowie hohe Kabelladungen implizieren, die bei jedem Schaltvorgang umgeladen werden mussen.In particular, with cable lengths between 700 m and 1500 m, as typically required, for example in the gas industry or sub-sea applications with increasing frequency, a variety of conventional Dampfungsglieder had to be used to effectively prevent dangerous cable vibrations, resulting in a disproportionately high production cost would lead such a cable. In addition, because of the inductive voltage drop, such extreme cable lengths imply a longer commutation time and high cable charges, which must be reloaded during each switching operation.

In der Nachrichtentechnik werden Reflektionen von Kabelschwingungen vermieden, indem die Kabel an jedem Kabel mit einem Abschlusswiderstand abgeschlossen werden, der betragsmäßig dem Wellenwiderstand des Kabels entspricht. Eine solche Lösung ist bei einem Anschlusskabel fur einen Stromrichter, bei dem es sich seiner Natur nach um ein Energieübertragungskabel handelt, regelmaßig nicht sinnvoll, zumal durch derartige Abschlusswiderstande Dauerverluste entstehen würden, die wirtschaftlich nicht tragbar wären.In communications engineering, reflections of cable vibrations are avoided by terminating the cables on each cable with a terminating resistor that corresponds in magnitude to the characteristic impedance of the cable. Such a solution is in a connection cable for a power converter, which is in nature is a power transmission cable, usually not useful, especially as such terminators permanent losses would occur, which would not be economically viable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stromrichter auf einfach realisierbare und effektive Weise gegen das Auftreten gefährlicher Kabelschwingungen eines wechselstromseitig angeschlossenen Anschlusskabels zu schützen, wobei dieser Schutz insbesondere auch bei großer Kabellänge des Anschlusskabels vorteilhaft einsetzbar sein soll.The invention has for its object to protect a power converter in a simple manner feasible and effective against the occurrence of dangerous cable oscillations of a connection cable connected to the AC side, this protection should be advantageously used especially with large cable length of the connecting cable.

Bezüglich eines Anschlusskabels fur einen Stromrichter wird diese Aufgabe erfindungsgemaß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Danach umfasst das Anschlusskabel eine stromführende Leitung und einen diese umgebenden Kabelschirm, wobei dieser Kabelschirm an beiden Kabelenden einen Erdungsanschluss zur Verbindung des Kabelschirms mit Erdpotential aufweist. Erfindungsgemaß ist dabei mindestens einem der beiden Erdungsanschlüsse ein Impedanzglied zugeordnet, über das der Kabelschirm mit dem Erdpotential verbindbar ist. Als Impedanzglied wird hierbei ein elektrisches oder elektronisches Bauteil oder eine aus mehreren solcher Bauteilen gebildete Schaltung verstanden, wobei das Bauteil bzw. die Schaltung einen definierten Wechselstromwiderstand (Impedanz) aufweist.With regard to a connection cable for a power converter, this object is achieved according to the invention by the features of claim 1. Thereafter, the connection cable comprises a current-carrying line and a surrounding cable shield, said cable shield has a ground terminal at both ends of the cable for connecting the cable shield to ground potential. According to the invention, at least one of the two ground connections is assigned an impedance element via which the cable shield can be connected to the ground potential. In this case, the term impedance element is understood as meaning an electrical or electronic component or a circuit formed from a plurality of such components, the component or the circuit having a defined alternating current resistance (impedance).

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass bei einem Kabelschirm, der an beiden Kabelenden mit Erdpotential verbunden ist, der Umladestrom auch über die zugehörigen Erdungsanschlüsse fließt, so dass der Umladestrom durch das dem Erdungsanschluss vorgeschaltete Impedanzglied effektiv gedampft werden kann. Erkanntermaßen fließen innerhalb des Kabelschirms, und damit auch über die Erdungsanschlusse nur dann Strome, wenn das Kabel umgeladen wird; also nur dann, wenn die Dampfung auch benötigt wird. Im stationaren Betrieb des Anschlusskabels fließen uber den Kabelschirm und dessen Erdungsanschlüsse dagegen keine Ströme, so dass das erfindungsgemäß angeordnete Impedanzglied in diesem Fall auch keine Verlustleistung erzeugt. Die vorstehend beschriebene Lösung ist dabei insbesondere einfach und preisgünstig realisierbar.The invention is based on the recognition that in the case of a cable shield which is connected to ground potential at both ends of the cable, the recharging current also flows via the associated ground terminals, so that the recharging current can be effectively damped by the impedance element connected upstream of the ground terminal. As is known, currents only flow within the cable shield, and thus also via the grounding terminals, when the cable is being transferred; So only if the damping is needed. In stationary operation of the connection cable, however, no currents flow via the cable shield and its ground connections, so that the impedance element arranged according to the invention in this case also does not generate any power loss. The solution described above is particularly simple and inexpensive to implement.

In einfacher, preiswerter und dennoch effektiver Ausfuhrung der Erfindung handelt es sich bei dem Impedanzglied um einen ohmschen Widerstand.In a simple, inexpensive and yet effective embodiment of the invention, the impedance element is an ohmic resistance.

Für eine besonders effektive Dampfung der Kabelschwingung ist der als Impedanzglied verwendete Widerstand dabei vorzugsweise derart groß dimensioniert, dass sein Widerstandsbetrag den Wellenwiderstand des Anschlusskabels ubersteigt. In bevorzugter Dimensionierung hat der Widerstand insbesondere einen Widerstandsbetrag zwischen 5 Ohm und 100 Ohm, vorzugsweise etwa 10 Ohm.For a particularly effective attenuation of the cable oscillation, the impedance used as an impedance element is preferably dimensioned so large that its resistance exceeds the characteristic impedance of the connection cable. In preferred dimensioning, the resistor has in particular a resistance amount between 5 ohms and 100 ohms, preferably about 10 ohms.

Anstelle eines Impedanzglieds mit rein ohmschem Widerstand kann aber grundsätzlich auch ein Impedanzglied verwendet werden, dass neben einem ohmschen Anteil einen kapazitiven und/oder induktiven Anteil aufweist. Ein solches Impedanzglied kann beispielsweise als Saugkreis ausgebildet sein.Instead of an impedance element with pure ohmic resistance, however, an impedance element can basically also be used which, in addition to an ohmic component, has a capacitive and / or inductive component. Such an impedance element may be formed, for example, as a suction circuit.

Im Sinne einer besonders effektiven Bedampfung des Anschlusskabels ist vorzugsweise beiden Erdungsanschlüssen des Kabels ein Impedanzglied, insbesondere in Form eines ohmschen Widerstandes zugeordnet. Für manche Anwendungen kann es aber notwendig sein, den Kabelschirm stationär direkt auf Erdpotential zu legen, so dass eine beidseitige Anbindung des Kabelschirms über Impedanzglieder nicht in Frage kommt. In diesem Fall ist vorzugsweise nur das ”stromrichternahe” Kabelende, d. h. dasjenige Kabelende, das zum Anschluss an den Stromrichter vorgesehen ist, mit einem Impedanzglied versehen. Dem anderen „stromrichterfernen” Kabelende ist dagegen kein Impedanzglied zugeordnet, so dass der Kabelschirm an diesem Kabelende mittels des dortigen Erdungsanschlusses unmittelbar auf Erdpotential legbar ist.In the sense of a particularly effective vaporization of the connection cable, an impedance element, in particular in the form of an ohmic resistance, is preferably associated with both earth terminals of the cable. For some applications, it may be necessary to place the cable shield stationary directly at ground potential, so that a bilateral connection of the cable shield via impedance elements is out of the question. In this case, preferably only the "converter close" cable end, d. H. the cable end, which is provided for connection to the power converter, provided with an impedance element. On the other hand, no impedance element is assigned to the other "power converter-remote" cable end, so that the cable shield can be laid directly at ground potential at this cable end by means of the local ground connection.

Die beiden Kabelenden sind in diesem Fall zweckmäßigerweise verschieden ausgebildet, so dass das stromrichternahe und mit dem Impedanzglied ausgerüstete Kabelende von dem stromrichterfernen Kabelende unterscheidbar ist. Insbesondere sind das stromrichterferne Kabelende und das stromrichternahe Kabelende daher mit verschiedenen, zueinander inkompatiblen Anschlussverbindern vorkonfektioniert, von denen nur der dem stromrichternahen Kabelende zugeordnete Anschlussverbinder mit dem Stromrichter kontaktierbar ist. Alternativ hierzu kann die Verschiedenartigkeit der beiden Kabelenden aber auch lediglich in einer unterschiedlichen Markierung dieser Enden bestehen. In this case, the two cable ends are expediently designed differently, so that the cable end, which is close to the power converter and equipped with the impedance element, can be distinguished from the end of the converter which is remote from the power converter. In particular, the power converter remote cable end and the converter near the cable end are therefore prefabricated with different, incompatible with each other connector connectors, of which only the converter near the end of the cable associated connector with the power converter is contacted. Alternatively, the diversity of the two cable ends but also consist only in a different marking of these ends.

Das oder jedes Impedanzglied kann einen untrennbaren Bestandteil des jeweiligen Anschlusskabels bilden. Alternativ hierzu kann aber auch vorgesehen sein, dass das oder zumindest eines von zwei Impedanzgliedern dem Anschlusskabel als losbarer und reversibel montierbarer bzw. demontierbarer Bestandteil zugeordnet sein kann. Beispielsweise ist das Impedanzglied als Anschlussadapter ausgebildet, der mit einem einem korrespondierenden Kabelende lösbar kontaktierbar ist.The or each impedance member may form an integral part of the respective connection cable. Alternatively, however, it can also be provided that the or at least one of two impedance elements can be assigned to the connecting cable as a detachable and reversibly mountable or demountable component. For example, the impedance element is designed as a connection adapter which can be detachably contacted with a corresponding cable end.

Die erfindungsgemäße Anbindung des Kabelschirms über ein oder zwei Impedanzglieder kann grundsätzlich bei Anschlusskabeln beliebiger Länge vorgesehen sein. Besonders vorteilhaft ist diese kabelschwingungsdampfende Anbindung des Kabelschirms aber bei langen Anschlusskabeln. In der vorrangig verfolgten Ausführungsform hat das Anschlusskabel daher eine Kabellänge von mehr als 200 m. Insbesondere kann die Kabellänge auch im Bereich zwischen 700 m und 1500 m liegen.The connection according to the invention of the cable shield via one or two impedance elements can in principle be provided with connection cables of any length. Particularly advantageous is this kabelschwingungsdampfende connection of the cable shield but with long connection cables. In the preferred embodiment, the connecting cable therefore has a cable length of more than 200 m. In particular, the cable length can also be in the range between 700 m and 1500 m.

Die obige Aufgabe wird des Weiteren gelöst durch eine Einrichtung, die einen Stromrichter und mindestens ein damit verbundenes Anschlusskabel umfasst. Bei dem Anschlusskabel handelt es sich hierbei insbesondere um ein Motoranschlusskabel, das zwischen einer Phasenklemme des Stromrichters und einer Motorphase verschaltet ist. Alternativ kann das Anschlusskabel auch einer Stromrichterphase und einer Phase der Sekundarwicklung eines Transformators zwischengeschaltet sein. Das Anschlusskabel umfasst hierbei eine stromführende Leitung sowie einen diese umgebenden Kabelschirm, wobei der Kabelschirm an beiden Kabelenden mittelbar oder unmittelbar mit Erdpotential verbunden ist. An mindestens einem der beiden Kabelenden ist dem Kabelschirm und dem Erdpotential hierbei ein Impedanzglied zwischengeschaltet.The above object is further achieved by a device comprising a power converter and at least one connecting cable connected thereto. In particular, the connection cable is a motor connection cable which is connected between a phase terminal of the power converter and a motor phase. Alternatively, the connecting cable can also be interposed between a converter phase and a phase of the secondary winding of a transformer. The connection cable in this case comprises a current-carrying line and a surrounding cable shield, wherein the cable shield is connected at both ends of the cable directly or indirectly to ground potential. At least one of the two cable ends of the cable shield and the ground potential in this case an impedance element is interposed.

Bei dem Anschlusskabel der Einrichtung kann es sich hierbei um das vorstehend beschriebene, erfindungsgemäße Anschlusskabel handeln, das mindestens ein Impedanzglied als untrennbaren oder lösbaren Kabelbestandteil umfasst. Im Rahmen der Einrichtung konnen das oder jedes Impedanzglied aber abweichend hiervon auch als kabelexterne Bestandteile vorgesehen sein. Insbesondere kann das Impedanzglied als interne Bestandteil des Stromrichters und/oder eines an dem umrichterfernen Kabelende angeschlossenen technischen Geräts, insbesondere eines Motors oder Transformator ausgebildet sein. Das Impedanzglied ist hierbei wiederum vorzugsweise nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsvarianten ausgebildet. Insbesondere wird als Impedanzglied auch im Rahmen der Einrichtung vorzugsweise ein ohmscher Widerstand verwendet, dessen Widerstandsbetrag in zweckmaßiger Dimensionierung den Wellenwiderstand des Anschlusskabels ubersteigt. Sofern nur einem Kabelende des Anschlusskabels ein Impedanzglied zugeordnet ist, ist dieses wiederum vorzugsweise mit dem stromrichternahen Kabelende verschaltet. Auch im Rahmen der Einrichtung hat das Anschlusskabel bevorzugt eine Kabellänge von mehr als 200 m, insbesondere zwischen 700 m und 1500 m.The connection cable of the device may be the connection cable according to the invention described above, which comprises at least one impedance element as an inseparable or detachable cable component. In the context of the device, the or each impedance element but deviating from this can also be provided as a cable external components. In particular, the impedance element can be embodied as an internal component of the power converter and / or of a technical device, in particular of a motor or transformer, connected to the converter-remote cable end. The impedance element is again preferably designed according to one of the embodiments described above. In particular, an ohmic resistance is preferably used as the impedance element in the context of the device, the resistance amount exceeds in useful dimensioning the characteristic impedance of the connecting cable. If only one cable end of the connecting cable is assigned an impedance element, this in turn is preferably connected to the converter near the end of the cable. Also in the context of the device, the connection cable preferably has a cable length of more than 200 m, in particular between 700 m and 1500 m.

Der Stromrichter ist vorzugsweise als Thyristorstromrichter ausgebildet.The power converter is preferably designed as a thyristor power converter.

Nachfolgend wird ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Darin zeigen:An exemplary embodiment of the invention will be described in more detail below with reference to a drawing. Show:

1 in einem schematischen Blockschaltbild einen dreiphasigen Motor mit vorgeschaltetem Umrichter sowie drei den Motor mit dem Umrichter verbindenden Anschlusskabeln, und 1 in a schematic block diagram of a three-phase motor with upstream inverter and three connecting the motor to the inverter connecting cables, and

2 in einem schematischen Blockschaltbild zwei der drei Anschlusskabel mit daran angeschlossenen Motorphasen des Motors sowie ebenfalls daran angeschlossenen Teilbrücken des Umrichters. 2 in a schematic block diagram, two of the three connection cables with connected motor phases of the motor and also connected thereto partial bridges of the inverter.

1 zeigt grob schematisch vereinfacht eine nachfolgend als Antriebssystem 1 bezeichnete Einrichtung mit einem Motor 2 und einem diesem vorgeschalteten (Stromzwischenkreis-)Umrichter 3, der über einen wiederum vorgeschalteten (Netz-)Transformator 4 mit einem Stromnetz 5 verbunden ist. Der Umrichter 3 ist wiederum aus zwei Stromrichtern, namlich einem netzseitigen Gleichrichter 6 und einem motorseitigen Wechselrichter 7 gebildet, denen ein (Strom-)Zwischenkreis 8 zwischengeschaltet ist. 1 shows roughly schematically simplified one below as a drive system 1 designated device with a motor 2 and an upstream (power source) inverter 3 , which in turn has an upstream (mains) transformer 4 with a power grid 5 connected is. The inverter 3 is in turn from two converters, namely a network-side rectifier 6 and a motor-side inverter 7 formed, which a (power) intermediate circuit 8th is interposed.

Der Motor 2 umfasst einen (in der Darstellung lediglich schematisch angedeuteten) Ständer 9, der mit einer Drehfeldwicklung 10 bewickelt ist. Die Drehfeldwicklung 10 umfasst drei Wicklungsstränge, die nachfolgend als Motorphasen L1, L2 und L3 bezeichnet sind. Die Motorphasen L1, L2 und L3 sind motorintern in einem Sternpunkt 11 zusammengeschlossen. Der in jeder der Motorphasen L1–L3 jeweils fließende elektrische Strom ist nachfolgend als Phasenstrom IL1, IL2 bzw. IL3 bezeichnet. Die an jeder der Motorphasen L1, L2 und L3 jeweils anliegende elektrische Spannung ist nachfolgend als Phasenspannung UL1, UL2 bzw. UL3 bezeichnet.The motor 2 comprises a (only schematically indicated in the illustration) stand 9 that with a rotating field winding 10 is wound. The rotating field winding 10 comprises three winding strands, hereinafter referred to as motor phases L1, L2 and L3. The motor phases L1, L2 and L3 are inside the motor in a neutral point 11 together. The electric current flowing in each of the motor phases L1-L3 is hereinafter referred to as Phase current I L1 , I L2 and I L3 respectively. The respective voltage applied to each of the motor phases L1, L2 and L3 electrical voltage is hereinafter referred to as phase voltage U L1 , U L2 and U L3 .

Der Motor 2 umfasst ferner einen (nicht explizit dargestellten) Laufer, der drehbar um eine Läuferachse in dem Ständer 9 angeordnet ist.The motor 2 further comprises an idler (not explicitly shown) rotatable about a rotor axis in the stator 9 is arranged.

Der Wechselrichter 7 umfasst drei Teilbrücken 12a, 12b und 12c, die parallel zueinander jeweils zwischen eine Plusschiene 13 und eine Minusschiene 14 des Zwischenkreises 8 geschaltet sind. Innerhalb jeder Teilbrucke 12a–12c ist jeweils ein als (Motor-)Phasenklemme 15a, 15b bzw. 15c bezeichneter Mittelabgriff angeordnet, mit dem jeweils eine zugeordnete Motorphase L1–L3 über eine (Motor-)Anschlussleitung 16a, 16b bzw. 16c elektrisch verbunden ist. So sind die

  • – Motorphase L1 über die Anschlussleitung 16a mit der Phasenklemme 15a der Teilbrücke 12a,
  • – die Motorphase L2 uber die Anschlussleitung 16b mit der Phasenklemme 15b der Teilbrücke 12b, und
  • – die Motorphase L3 über die Anschlussleitung 16c mit der Phasenklemme 15c der Teilbrucke 12c verbunden.
The inverter 7 includes three partial bridges 12a . 12b and 12c parallel to each other between a plus rail 13 and a minus rail 14 of the DC link 8th are switched. Within each partial bridge 12a - 12c is each as a (motor) phase terminal 15a . 15b respectively. 15c designated center tap arranged, with each an associated motor phase L1-L3 via a (motor) connecting cable 16a . 16b respectively. 16c electrically connected. So are the
  • - Motor phase L1 via the connecting cable 16a with the phase terminal 15a the partial bridge 12a .
  • - the motor phase L2 via the connecting cable 16b with the phase terminal 15b the partial bridge 12b , and
  • - the motor phase L3 via the connecting cable 16c with the phase terminal 15c the partial bridge 12c connected.

Zwischen der Phasenklemme 15a–15c und der Plusschiene 13 umfasst jede Teilbrücke 12a–12c einen Halbleiterschalter 17a, 17b bzw. 17c. Zwischen der jeweiligen Phasenklemme 15a–15c und der Minusschiene 14 umfasst jede Teilbrücke 12a–12c jeweils einen weiteren Halbleiterschalter 18a, 18b bzw. 18c. Die Halbleiterschalter 17a–17c und 18a–18c sind jeweils durch einen Thyristor gebildet, wobei diese Thyristoren jeweils in Durchlassrichtung in die im Zwischenkreis 8 vorgegebene Stromrichtung geschaltet sind. In der Minusschiene 14 ist eine Zwischenkreisdrossel 34 angeordnet.Between the phase terminal 15a - 15c and the plus rail 13 includes each partial bridge 12a - 12c a semiconductor switch 17a . 17b respectively. 17c , Between the respective phase terminal 15a - 15c and the minus rail 14 includes each partial bridge 12a - 12c in each case a further semiconductor switch 18a . 18b respectively. 18c , The semiconductor switches 17a - 17c and 18a - 18c are each formed by a thyristor, these thyristors each in the forward direction in the intermediate circuit 8th predetermined current direction are switched. In the minus rail 14 is a DC reactor 34 arranged.

Ebenso wie der Wechselrichter 7 umfasst auch der Gleichrichter 6 drei Teilbrucken 19a–19c, die parallel zueinander zwischen die Plusschiene 13 und die Minusschiene 14 des Zwischenkreises 8 geschaltet sind. Ein nachfolgend als (Netz-)Phasenklemme 20a–20c bezeichneter Mittelabgriff einer jeden Teilbrucke 19a–19c ist hierbei uber eine zugehörige (Netz-)Anschlussleitung 21a–21c mit einem zugehörigen Phasenanschluss des Transformators 4 verbunden. Zwischen der jeweiligen Phasenklemme 20a–20c und der Plusschiene 13 umfasst jede Teilbrücke 19a–19c jeweils einen Halbleiterschalter 22a, 22b bzw. 22c. Zwischen der jeweiligen Phasenklemme 20a–20c und der Minusschiene 14 ist in der jeweiligen Teilbrücke 19a–19c jeweils ein Halbleiterschalter 23a, 23b bzw. 23c angeordnet. Bei den Halbleiterschaltern 22a–22c und 23a–23c handelt es sich wiederum um Thyristoren, die – ebenso wie die Halbleiterschalter 17a–17c und 18a–18c des Wechselrichters 7 – mit ihrer Durchlassrichtung in die im Zwischenkreis 8 vorgegebene Stromrichtung geschaltet sind.Like the inverter 7 also includes the rectifier 6 three partial bridges 19a - 19c parallel to each other between the plus rail 13 and the minus rail 14 of the DC link 8th are switched. One below as (mains) phase terminal 20a - 20c designated center tap of each partial bridge 19a - 19c is in this case via an associated (network) connection cable 21a - 21c with an associated phase connection of the transformer 4 connected. Between the respective phase terminal 20a - 20c and the plus rail 13 includes each partial bridge 19a - 19c each a semiconductor switch 22a . 22b respectively. 22c , Between the respective phase terminal 20a - 20c and the minus rail 14 is in the respective partial bridge 19a - 19c each a semiconductor switch 23a . 23b respectively. 23c arranged. For the semiconductor switches 22a - 22c and 23a - 23c are again thyristors, which - as well as the semiconductor switches 17a - 17c and 18a - 18c of the inverter 7 - With their forward direction in the intermediate circuit 8th predetermined current direction are switched.

Die Halbleiterschalter 17a–17c und 18a–18c des Wechselrichters 7 sowie die Halbleiterschalter 22a–22c und 23a–23c des Gleichrichters 6 sind durch eine gemeinsame Steuereinheit angesteuert. Bei dieser (nicht naher dargestellten) Steuereinheit handelt es sich insbesondere um einen Mikrocontroller.The semiconductor switches 17a - 17c and 18a - 18c of the inverter 7 as well as the semiconductor switches 22a - 22c and 23a - 23c of the rectifier 6 are controlled by a common control unit. This control unit (not shown in more detail) is in particular a microcontroller.

2 zeigt beispielhaft die zwei Motoranschlussleitungen 16a und 16b sowie die motorseitig daran angeschlossenen Motorphasen L1 bzw. L2 sowie den mit der Minusschiene 14 verbundenen Abschnitt der Teilbrucken 12a und 12b. In dem dargestellten Beispiel ist jede der Anschlussleitungen 16a–16c in einem – separat geschirmten – (Anschluss-)Kabel 24 ausgebildet. Jedes Kabel 24 umfasst demnach zusätzlich zu der (stromführenden) Anschlussleitung 16a–16c einen Kabelschirm 25, der diese Anschlussleitung 16a–16c umgibt. Die Anschlussleitung 16a–16c und der zugehörige Kabelschirm 25 sind durch eine (nicht explizit dargestellte) Isolierung elektrisch voneinander getrennt. Der Leistungsschirm 25 ist von einer (ebenfalls nicht explizit dargestellten) weiteren Isolierung umgeben, die diesen Kabelschirm 25 elektrisch gegenüber der Umwelt isoliert und die das Kabel 24 vor Witterungseinflüssen, insbesondere Feuchtigkeit schutzt. 2 shows by way of example the two motor connection lines 16a and 16b as well as the motor phases L1 and L2 connected to the motor side as well as with the minus rail 14 connected section of the partial bridges 12a and 12b , In the example shown, each of the connection lines 16a - 16c in a - separately shielded - (connecting) cable 24 educated. Every cable 24 accordingly comprises in addition to the (live) connecting line 16a - 16c a cable shield 25 who has this connection line 16a - 16c surrounds. The connection cable 16a - 16c and the associated cable shield 25 are electrically separated from each other by insulation (not explicitly shown). The performance screen 25 is surrounded by a (also not explicitly shown) further insulation, this cable shield 25 electrically insulated from the environment and the cable 24 Protects against the weather, especially moisture.

Die der dritten Motorphase L3 zugeordnete Anschlussleitung 16c ist in einem weiteren Anschlusskabel 24 ausgebildet, dass vom Aufbau her den dargestellten Anschlusskabeln 24 entspricht, und das lediglich aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit in 2 nicht mit dargestellt ist.The connecting cable assigned to the third motor phase L3 16c is in another connection cable 24 designed so that the structure of the connection cables shown 24 corresponds, and only for the sake of clarity in 2 not shown with.

Zum Schutz der Halbleiterschalter 17a–17c und 18a–18c des Wechselrichters 7 ist jeder der Anschlussleitungen 16a–16c umrichterseitig ein Dämpfungsglied 26 vorgeschaltet. Jedes Dämpfungsglied 26 wird hierbei durch eine Sättigungsdrossel 27, insbesondere in Form eines mit der jeweiligen Anschlussleitung 16a–16c umwickelten Ferritkerns, gebildet, wobei dieser Sattigungsdrossel 27 jeweils ein Dampfungswiderstand 28 parallelgeschaltet ist. Eine im Schaltbild gemäß 2 seriell zum Dämpfungswiderstand 28 geschaltete Induktivität 29 stellt die parasitäre Induktivität des Dampfungswiderstands 28 und der Zuleitungen dar.To protect the semiconductor switch 17a - 17c and 18a - 18c of the inverter 7 is each of the connecting cables 16a - 16c On the inverter side, an attenuator 26 upstream. Each attenuator 26 This is due to a saturable reactor 27 , in particular in the form of a with the respective connecting line 16a - 16c wrapped ferrite core, formed, with this saturable choke 27 each a damping resistor 28 is connected in parallel. One in the diagram according to 2 serial to the damping resistor 28 switched inductance 29 represents the parasitic inductance of the damping resistor 28 and the supply lines.

Als zusätzliches Mittel zur Dämpfung von Kabelschwingungen sind jedem Anschlusskabel 24 je zwei Impedanzglieder 32 zugeordnet, über die Schirmanschlussklemmen 35 des Kabelschirms 25 des jeweiligen Anschlusskabels 24 an beiden Kabelenden, nämlich einem motorseitigen Kabelende 30 sowie einem umrichterseitigen Kabelende 31, jeweils mit Erdpotential E verbunden ist. Die Impedanzglieder 32 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils als ohmscher Widerstand ausgebildet und dem Kabelschirm 25 und einem zugehörigen Erdungsanschluss 33 zwischengeschaltet.As an additional means of damping cable vibrations are each connection cable 24 two impedance elements each 32 assigned via the shield connection terminals 35 of the cable shield 25 of the respective connection cable 24 at both cable ends, namely a motor-side cable end 30 and a converter-side cable end 31 . each connected to ground potential E. The impedance elements 32 are each formed in the illustrated embodiment as an ohmic resistance and the cable shield 25 and an associated ground connection 33 interposed.

Im Betrieb des in den 1 und 2 dargestellten Antriebssystems 1 wird durch den Transformator 4 eine aus dem Stromnetz 5 zur Verfügung gestellte, dreiphasige Wechselspannung UN in eine ebenfalls dreiphasige transformierte Spannung UT transformiert. Diese transformierte Spannung UT wird uber die Netzanschlussleitungen 21a–21c und die Phasenklemmen 20a–20c dem Gleichrichter 6 zugeführt, der diese Spannung UT gleichrichtet und entsprechend eine – zumindest naherungsweise konstante – Zwischenkreisspannung UZN in den Zwischenkreis 8 einspeist. Diese Zwischenkreisspannung UZN hangt von der Ansteuerung des Gleichrichters 6 ab und kann sowohl positive als auch negative Werte annehmen. Aufgrund der Zwischenkreisdrossel 34 fließt im Zwischenkreis 8 ein stark geglatteter Gleichstrom IZ. Zwischen einem der Zwischenkreisdrossel 34 und dem Wechselrichter 7 zwischengeschalteten Teil der Minusschiene 14 und der Plusschiene 13 liegt eine Zwischenkreisspannung UZM an.In operation of the in the 1 and 2 illustrated drive system 1 is through the transformer 4 one from the mains 5 provided, three-phase AC voltage U N transformed into a likewise three-phase transformed voltage U T. This transformed voltage U T is via the power supply lines 21a - 21c and the phase clamps 20a - 20c the rectifier 6 supplied, which rectifies this voltage U T and corresponding to a - at least approximately constant - DC link voltage U ZN in the DC link 8th feeds. This intermediate circuit voltage U ZN depends on the control of the rectifier 6 and can accept both positive and negative values. Due to the DC reactor 34 flows in the DC link 8th a strongly smoothed direct current I Z. Between one of the DC reactor 34 and the inverter 7 intermediate part of the negative rail 14 and the plus rail 13 is an intermediate circuit voltage U ZM .

Mittels des Wechselrichters 7 wird der Zwischenkreisstrom IZ zyklisch wechselnd auf die drei Phasen L1 bis L3 des Motors geschaltet. Dabei sind 120°-Blocke in positiver und negativer Richtung im Motorstrom üblich, was bedeutet, dass außerhalb der Kommutierung stets nur in zwei der drei Phasen L1 bis L3 Strom fließt. Es sind also stets nur ein Halbleiterschalter 17a bis 17c, der mit der Plusschiene 13 verbunden ist, und ein Halbleiterschalter 18a bis 18c, der mit der Minusschiene 14 verbunden ist, leitend, wobei die beiden leitenden Halbleiterschalter 17a–17c bzw. 18a–18c zu unterschiedlichen Teilbrucken 12a bis 12c gehören.By means of the inverter 7 the DC link current I Z is cyclically alternately switched to the three phases L1 to L3 of the motor. In this case, 120 ° -Blocke in the positive and negative directions in the motor current are common, which means that outside the commutation always flows only in two of the three phases L1 to L3 current. So there are always only one semiconductor switch 17a to 17c that with the plus rail 13 is connected, and a semiconductor switch 18a to 18c that with the minus rail 14 is connected, conducting, wherein the two conductive semiconductor switches 17a - 17c respectively. 18a - 18c to different partial bridges 12a to 12c belong.

Zum Kommutierungszeitpunkt wechselt der Strom von einer Motorphase L1 bis L3 zur nachsten. An jeder Kommutierung sind jeweils nur Halbleiterschalter 17a–17c oder 18a–18c beteiligt, die entweder mit der Minusschiene 14 oder mit der Plusschiene 13 verbunden sind. Der Beginn der Kommutierung wird durch die Ansteuerung des entsprechenden Halbleiterschalters 17a–17c bzw. 18a–18c bestimmt. Wahrend der Kommutierung sind zwei Phasen des Motors durch die an der Kommutierung beteiligten Halbleiterschalter 17a–17c, 18a–18c kurzgeschlossen. Dabei treiben die Phasenspannungen UL1 bis UL3 der an der Kommutierung beteiligten Motorphasen L1 bis L3 den Stromübergang von einer Phase auf die nächste. Die Kommutierung endet, wenn der jeweilige Phasenstrom IL1–IL3 Null erreicht. Außerhalb der Kommutierung liegt zwischen zwei Phasenklemmen 15a–15c des Wechselrichters 7 die verkettete Motorspannung an. Zu Beginn der Kommutierung springt diese auf Null.At commutation time, the current changes from one motor phase L1 to L3 to the next. At each commutation are only semiconductor switches 17a - 17c or 18a - 18c involved, either with the minus rail 14 or with the plus rail 13 are connected. The beginning of the commutation is triggered by the activation of the corresponding semiconductor switch 17a - 17c respectively. 18a - 18c certainly. During the commutation, two phases of the motor are involved by the semiconductor switches involved in the commutation 17a - 17c . 18a - 18c shorted. The phase voltages U L1 to U L3 of the motor phases L1 to L3 involved in the commutation drive the current transition from one phase to the next. The commutation ends when the respective phase current I L1 -I L3 reaches zero. Outside the commutation lies between two phase terminals 15a - 15c of the inverter 7 the linked motor voltage. At the beginning of the commutation this jumps to zero.

Infolge des Spannungssprungs zwischen den Anschlussklemmen 15a–15c zu Beginn der Kommutierung kommt es in den jeweils zugehörigen Anschlusskabeln 24 zu Umladestromen, die den infolge der Kommutierung einsetzenden Phasenstrom IL1–IL3 signifikant beeinflussen. Aufgrund der – insbesondere bei größerer Kabellänge – nicht vernachlassigbaren Wellenlaufzeit des jeweiligen Anschlusskabels 24 breiten sich diese Umladeströme wellenformig über die Kabellänge aus.As a result of the voltage jump between the terminals 15a - 15c At the beginning of the commutation it comes in the respective associated connection cables 24 to Umladestromen that significantly influence the onset of commutation phase current I L1 -I L3 . Due to the - especially with longer cable lengths - not negligible wave transit time of the respective connection cable 24 These Umladeströme extend wavy over the cable length.

In 2 sind die elektrodynamischen Eigenschaften der Kabel 24 jeweils in einem Ersatzschaltbild durch zwei parallele Kettenleiter K1 und K2 nachgebildet. Der innere Kettenleiter K1 setzt sich hierbei aus dem Induktivitatsbelag der Anschlussleitung 16a–16c und dem zwischen dieser Anschlussleitung 16a–16c und dem Kabelschirm 25 gebildeten Kapazitatsbelag zusammen. Der außere Kettenleiter K2 setzt sich entsprechend aus dem Induktivitätsbelag des Kabelschirms 25 und dem Kapazitatsbelag zwischen dem Kabelschirm 25 und Erdpotential E zusammen. Der Induktivitäts- und Kapazitätsbelag des Kettenleiters K1 ist hierbei im Wesentlichen durch die Kabelgeometrie und die Materialeigenschaften des Anschlusskabels 24 bestimmt und lasst sich dementsprechend berechnen. Der Induktivitäts- und Kapazitatsbelag des Kettenleiters K2 hängt dagegen stark von der Kabelverlegung ab. Gemeinsam bestimmen die Induktivitäts- und Kapazitatsbeläge die Welleneigenschaften des jeweiligen Kabels 24, von denen wiederum die Umladeströme des Kabels 24 und deren Propagation über die Kabellänge abhangen. Die sich wellenförmig innerhalb der Kabel 24 ausbreitenden Umladestrome werden auch als Kabelschwingungen bezeichnet.In 2 are the electrodynamic properties of the cables 24 each simulated in an equivalent circuit diagram by two parallel chain conductors K1 and K2. The inner chain conductor K1 is in this case made of the Induktivitatsbelag the connecting cable 16a - 16c and between this connection line 16a - 16c and the cable shield 25 formed capacitance coating together. The outer chain conductor K2 is made accordingly from the inductance of the cable shield 25 and the capacitance covering between the cable shield 25 and earth potential E together. The inductance and capacitance coating of the chain conductor K1 is in this case essentially due to the cable geometry and the material properties of the connection cable 24 determined and let calculate accordingly. The inductance and capacitance coating of the chain conductor K2, on the other hand, depends strongly on the cable laying. Together, the inductance and capacitance pads determine the wave characteristics of each cable 24 , of which, in turn, the transhipment currents of the cable 24 and their propagation depend on the cable length. The undulating within the cable 24 spreading Umladestrome are also referred to as cable oscillations.

Im Gegensatz zu Nachrichtenkabeln sind die Anschlusskabel 24 zur Vermeidung von Verlustleistung an keinem ihrer beiden Kabelenden 30 und 31 durch den Wellenwiderstand abgeschlossen. In Abwesenheit von speziellen Dampfungseinrichtungen wurden die Kabelschwingungen daher an den Kabelenden 30 und 31 vielfach reflektiert, wodurch eine starke und nur schwach gedampfte Fluktuation der durch die Halbleiterschalter 18a, 18b fließenden Strome verursacht wurde. Konkret überlagern sich in den in 2 beispielhaft dargestellten Halbleiterschaltern 18a und 18b während der Kommutierung des jeweiligen Schalters 18a bzw. 18b drei Stromanteile, namlich

  • – der einsetzende Laststrom, dessen Anstieg durch die Kommutierungsinduktivität des Umrichters 3 begrenzt wird,
  • – der Umladestrom der umrichterinternen Beschaltungsimpedanz, die in dem Ersatzschaltbild gemäß 2 durch Beschaltungskapazitäten CB und dessen seriell geschaltete Beschaltungswiderstände RB angedeutet ist,
  • – die Kabelumladeströme.
Unlike communication cables are the connection cables 24 to avoid power dissipation at either end of the cable 30 and 31 completed by the characteristic impedance. In the absence of special steaming devices, the cable vibrations therefore became at the cable ends 30 and 31 reflected many times, creating a strong and only weakly damped by the semiconductor switch 18a . 18b flowing currents was caused. Concretely superimpose in the in 2 Semiconductor switches shown by way of example 18a and 18b during the commutation of the respective switch 18a respectively. 18b three current components, namely
  • - The onset of load current whose rise due to the commutation inductance of the inverter 3 is limited,
  • - the Umladestrom the inverter internal Beschaltungsimpedanz, in the equivalent circuit diagram according to 2 by circuit capacitance C B and its series-connected snubber resistors R B is indicated,
  • - the cable transfer currents.

Infolge der Umladeströme kann es hierbei dazu kommen, dass die durch die Halbleiterschalter 18a bzw. 18b fließenden Strome nach der Kommutierung kurzzeitig auf verschwindende oder nur sehr geringe Werte zuruckschwingen. Dies kann insbesondere bei einem Thyristorumrichter, wie er in 1 dargestellt ist, gefahrlich sein, zumal es in diesem Fall zu einer fehlerhaften, vorzeitigen Löschung des zuletzt kommutierten Thyristors kommen kann. Dies führt regelmäßig zu einer irreversibelen Schadigung des betroffenen Thyristors.As a result of the Umladeströme this may happen that by the semiconductor switches 18a respectively. 18b flowing currents after commutation briefly return to vanishing or only very low values. This can be especially true for a thyristor converter, as in 1 is shown to be dangerous, especially since it can lead to a faulty, premature deletion of the last commutated thyristor in this case. This regularly leads to irreversible damage to the affected thyristor.

Durch die den Anschlusskabeln 24 vorgeschalteten Dämpfungsglieder 26 werden die Kabelschwingungen in einer Anfangsphase nach der Kommutierung des jeweiligen Halbleiterschalters 17a bzw. 17b effektiv gedämpft, zumal der Phasenstrom IL2 bis zum Eintritt der Sattigung der Sättigungsdrosseln 27 uber den Dämpfungswiderstand 28 und die parasitare Induktivität 29 geleitet wird. Zur darüber hinausgehenden Dampfung der Kabelschwingungen dienen die Impedanzglieder 32, über die die Umladeströme aufgrund des beidendseitig mit Erdpotential E verbundenen Kabelschirms 25 fließen müssen.Through the connecting cables 24 upstream attenuators 26 the cable vibrations are in an initial phase after the commutation of the respective semiconductor switch 17a respectively. 17b effectively attenuated, especially the phase current I L2 until saturation saturation saturation occurs 27 over the damping resistance 28 and the parasitic inductance 29 is directed. For further attenuation of the cable vibrations serve the impedance elements 32 , via which the charge transfer currents due to the cable shield connected to ground potential E at both ends 25 have to flow.

Die durch die Impedanzglieder 32 verursachte Dampfung der Kabelschwingungen besteht insbesondere auch nach Eintritt der Sättigung der Sattigungsdrosseln 27 fort. Die erfindungsgemäße Anbindung des Kabelschirms 25 ist daher besonders vorteilhaft bei sehr langen Kabeln mit einer Kabellänge von mindestens 200 bis 300 m und entsprechend langer Laufzeit der Kabelschwingung.The through the impedance links 32 Caused damping of the cable vibrations is especially after the onset of saturation of saturation reactors 27 continued. The inventive connection of the cable shield 25 is therefore particularly advantageous for very long cables with a cable length of at least 200 to 300 m and correspondingly long duration of the cable oscillation.

Die als Impedanzglieder 32 eingesetzten Widerstände haben in zweckmäßiger Dimensionierung einen Betrag von beispielsweise 10 Ohm. Da die an den Impedanzgliedern 32 bei einem Kommutierungsprozess typischerweise umgesetzte Energie im Bereich von 0,5 bis 5 kW liegen kann, ist den Impedanzgliedern 32 vorzugsweise eine passive oder aktive Kuhlung zugeordnet.The as impedance elements 32 used resistors have an appropriate dimensioning an amount of, for example, 10 ohms. Because the at the impedance links 32 In a commutation process, typically converted energy may be in the range of 0.5 to 5 kW, is the impedance elements 32 preferably assigned to a passive or active Kuhlung.

Die Impedanzglieder 32 sind vorzugsweise als untrennbare Bestandteile des jeweiligen Kabels 24 ausgebildet. Insbesondere sind die Impedanzglieder 32 in Anschlussenden integriert, uber die das jeweilige Anschlusskabel 24 mit der zugehörigen Motorphase L1–L3 bzw. der zugehorigen Phasenklemme 15a–15c des Wechselrichters 7 verbunden ist. Allerdings können die Impedanzglieder 32 auch als lösbare Bestandteile des jeweiligen Anschlusskabels 24 ausgebildet sein, beispielsweise als Adapter, der lösbar mit dem jeweiligen Kabelende 30 bzw. 31 verbindbar ist. In einer weiteren Alternative können die Impedanzglieder 32 auch als Bestandteile des Umrichters 3 bzw. des Motors 2 ausgebildet sein.The impedance elements 32 are preferably as inseparable components of the respective cable 24 educated. In particular, the impedance elements 32 integrated in connecting ends, over which the respective connecting cable 24 with the associated motor phase L1-L3 or the associated phase terminal 15a - 15c of the inverter 7 connected is. However, the impedance elements can 32 also as detachable components of the respective connection cable 24 be formed, for example as an adapter which is detachable with the respective cable end 30 respectively. 31 is connectable. In a further alternative, the impedance elements 32 also as components of the inverter 3 or the engine 2 be educated.

In einer (nicht näher dargestellten) Ausführungsvariante des Antriebssystems 1 sind die Impedanzglieder 32 an dem jeweils motorseitigen Kabelende 30 eines jeden Anschlusskabels 24 weggelassen. Der motorseitige Erdungsanschluss 33 des jeweiligen Leiterschirms 25 ist in dieser Ausfuhrungsvariante vielmehr direkt mit dem Erdpotential E verbunden. Das verbleibende Impedanzglied 32 an dem jeweils umrichterseitigen Kabelende 31 ist bei dieser Ausführungsform entsprechend größer dimensioniert.In a (not shown) embodiment of the drive system 1 are the impedance elements 32 at the respective motor-side cable end 30 of each connection cable 24 omitted. The motor-side ground connection 33 of the respective conductor shield 25 is in this embodiment variant rather directly connected to the ground potential E. The remaining impedance element 32 at the respective converter-side cable end 31 is dimensioned correspondingly larger in this embodiment.

Die vorstehend beschriebenen Ausfuhrungsbeispiele beschranken den Umfang der geschützten Erfindung nicht. Vielmehr können von dem Fachmann eine Vielzahl weiterer Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung gefunden werden.The embodiments described above do not limit the scope of the protected invention. Rather, a variety of further exemplary embodiments of the invention can be found by the person skilled in the art.

Claims (11)

Anschlusskabel (24) fur einen Stromrichter (7), mit einer stromfuhrenden Leitung (16a–16c) und einem diese umgebenden Kabelschirm (25), wobei der Kabelschirm (25) an beiden Kabelenden (30, 31) einen Erdungsanschluss (33) zur Verbindung des Kabelschirms (25) mit Erdpotential (E) aufweist, und wobei mindestens einem der beiden Erdungsanschlusse (33) und dem Kabelschirm (25) ein Impedanzglied (32) zwischengeschaltet ist.Connection cable ( 24 ) for a power converter ( 7 ), with a current-carrying line ( 16a - 16c ) and a surrounding cable shield ( 25 ), whereby the cable shield ( 25 ) at both ends of the cable ( 30 . 31 ) a ground connection ( 33 ) for connecting the cable shield ( 25 ) with ground potential (E), and wherein at least one of the two grounding terminals (E) ( 33 ) and the cable shield ( 25 ) an impedance element ( 32 ) is interposed. Anschlusskabel (24) nach Anspruch 1, wobei das Impedanzglied (32) ein ohmscher Widerstand ist.Connection cable ( 24 ) according to claim 1, wherein the impedance element ( 32 ) is an ohmic resistance. Anschlusskabel (24) nach Anspruch 2, wobei der Widerstand einen den Wellenwiderstand des Anschlusskabels (24) ubersteigenden Widerstandsbetrag aufweist.Connection cable ( 24 ) according to claim 2, wherein the resistor has a characteristic impedance of the connection cable ( 24 ) exceeds the amount of resistance. Anschlusskabel (24) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem stromstrichternahen Kabelende (31) und einem davon verschiedenen stromrichterfernen Kabelende (30), wobei das Impedanzglied (32) dem stromrichternahen Kabelende (31) zugeordnet ist.Connection cable ( 24 ) according to one of claims 1 to 3, with a current near the cable end ( 31 ) and a different power converter remote cable end ( 30 ), wherein the impedance element ( 32 ) the converter-near cable end ( 31 ) assigned. Anschlusskabel (24) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einer Kabellänge von mehr als 200 m.Connection cable ( 24 ) according to one of claims 1 to 4, with a cable length of more than 200 m. Einrichtung (1) mit einem Stromrichter (7) und mindestens einem damit verbundenen Anschlusskabel (24), wobei das Anschlusskabel (24) eine stromführende Leitung (16a–16c) und einen diese umgebenden Kabelschirm (25) umfasst, wobei der Kabelschirm (25) an beiden Kabelenden (30, 31) mit Erdpotential (E) kontaktiert ist, und wobei an mindestens einem der Kabelenden (30, 31) dem Kabelschirm (25) und dem Erdpotential (E) ein Impedanzglied (32) zwischengeschaltet ist.Facility ( 1 ) with a power converter ( 7 ) and at least one associated connection cable ( 24 ), whereby the connecting cable ( 24 ) a live line ( 16a - 16c ) and a surrounding cable shield ( 25 ), wherein the cable shield ( 25 ) at both ends of the cable ( 30 . 31 ) is contacted with ground potential (E), and wherein at least one of the cable ends (E) ( 30 . 31 ) the cable shield ( 25 ) and the ground potential (E) an impedance element ( 32 ) is interposed. Einrichtung (1) nach Anspruch 6, wobei das Impedanzglied (32) ein ohmscher Widerstand ist.Facility ( 1 ) according to claim 6, wherein the impedance element ( 32 ) is an ohmic resistance. Einrichtung (1) nach Anspruch 7, wobei der Widerstand einen den Wellenwiderstand des Anschlusskabels (24) übersteigenden Widerstandsbetrag aufweist.Facility ( 1 ) according to claim 7, wherein the resistor has a characteristic impedance of the connection cable ( 24 ) exceeds the amount of resistance exceeding. Einrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Impedanzglied (32) mit einem stromstrichternahen Kabelende (31) des Anschlusskabels (24) verschaltet ist.Facility ( 1 ) according to one of claims 1 to 8, wherein the impedance element ( 32 ) with a current near the cable end ( 31 ) of the connection cable ( 24 ) is interconnected. Einrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Anschlusskabel (24) eine Kabellänge von mehr als 200 m aufweist.Facility ( 1 ) according to one of claims 1 to 9, wherein the connection cable ( 24 ) has a cable length of more than 200 m. Einrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Stromrichter (7) als Thyristorstromrichter ausgebildet ist.Facility ( 1 ) according to one of claims 1 to 10, wherein the power converter ( 7 ) is designed as a thyristor converter.
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