DE10327598A1 - Load current controller for variable frequency motors has capacitor filter across three phase supply input and output coupled direct to screened cable - Google Patents

Abstract

A load (130) current controller (142) has a capacitor (146, 148, 150 ) filter across the three phase supply input (100) and earth to reduce switching frequency input to output coupling and has its output coupled to a screened cable (132).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet von Stromrichtern, die zusammen mit elektrischen Bauteilen betrieben werden können, wie etwa Antriebsgeräten für drehzahlgeregelte Antriebsgeräte, und insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Filter für Antriebssysteme, das eine Verringerung der elektromagnetischen Beeinflussung bewirken kann.The The present invention relates to the field of power converters can be operated together with electrical components, such as about drive units for speed-controlled Drive units, and In particular, the present invention relates to a filter for propulsion systems, which can cause a reduction of the electromagnetic interference.

Viele elektrische Geräte und Anlagen umfassen eine Anzahl von mechanischen und elektrischen/elektronischen Bauteilen. Es ist bekannt, dass elektromagnetische Ausstrahlungen, die von einem elektrischen Gerät ausgehen, elektromagnetische Störungen bei anderen Geräten hervorrufen können. Dementsprechend sind die Konstrukteure bei der Konstruktion elektrischer Geräte bestrebt, eine eventuell von diesen Geräten ausgehende elektromagnetische Strahlung zu eliminieren oder wesentlich zu vermindern. Elektrische Geräte/Einrichtungen müssen, um den Marktanforderungen zu genügen, nationale und internationale Normen für die elektromagnetische Verträglichkeit erfüllen.Lots electronical devices and systems include a number of mechanical and electrical / electronic Components. It is known that electromagnetic emissions, that of an electrical device go out, electromagnetic interference with other devices can cause. Accordingly designers are anxious to design electrical equipment, possibly one of these devices to eliminate outgoing electromagnetic radiation or substantially to diminish. Electrical appliances / equipment have to, to meet the market requirements, National and international standards for electromagnetic compatibility fulfill.

Ein Stromrichter liefert Strom, indem er Strom aus einer Quelle, beispielsweise etwa euer 415-Volt-Drehstromquelle in eine Form umwandelt, die für eine interessierende Last geeignet ist, beispielsweise etwa eine Wechselspannung mit veränderlicher Frequenz für einen Motor. Bei handelsüblichen Stromrichtern muss sichergestellt sein, dass die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV), die durch ihren Betrieb hervorgerufen wird, zulässige Grenzen nicht überschreitet. Diese Grenzen können durch Vorschriften oder durch die Nähe anderer Ausrüstungsteile neben dem Stromrichter festgelegt sein. Obwohl es viele Mechanismen gibt, die für die Erzeugung von elektromagnetischer Beeinflussung verantwortlich sind, ist ein primärer Bestandteil dieser elektromagnetischer Beeinflussung das Gleichtaktrauschen.One Power converter supplies power by supplying power from a source, for example Turn your 415-volt three-phase power source into a shape that is appropriate for your interest Load is suitable, for example, about an AC voltage with variable Frequency for an engine. For commercial Power converters must be sure that the electromagnetic compatibility (EMC), which is caused by their operation, does not exceed permissible limits. These limits can by regulations or by the proximity of other equipment Be determined next to the power converter. Although there are many mechanisms there for that responsible for the generation of electromagnetic interference are, is a primary Part of this electromagnetic interference, the common mode noise.

Ein schaltender Stromrichter erzeugt ein Gleichtaktrauschen im Ergebnis von Schaltvorgängen bei Vorhandensein eines Pfades zu Erde mit niedriger Impedanz. Schnellschaltgeräte, in denen Transistoren verwendet werden, ermöglichen eine erhöhte Trägerfrequenz für Spannungsquellen-Umrichter, wie etwa pulsdauermodulierte Umrichter (PWM-Umrichter), wodurch sie erheblich verbesserte Betriebskennlinien gewährleisten. Schnelle Schaltvorgänge verursachen dagegen andere Probleme, die auf eine hohe Geschwindigkeit der Änderung von Spannung und/oder Strom zurückzuführen sind, einschließlich des Entweichens von Erdstrom zu Erde infolge von Streukapazitätseffekten sowie geleiteter und ausgestrahlter elektromagnetischer Beeinflussung.One switching converter generates a common mode noise in the result of switching operations in the presence of a path to low impedance ground. High-speed switching devices in which transistors be used an increased carrier frequency for voltage source converters, such as pulse width modulated inverters (PWM inverters), whereby ensure significantly improved operating characteristics. Fast switching operations however, other problems pointing to a high speed of change due to voltage and / or current, including escape of ground current to ground due to stray capacitance effects and conducted and radiated electromagnetic interference.

Gewöhnlich stellt das Gleichtaktrauschen, das auf einen aufgrund von Schaltvorgängen entstehenden Gleichtaktstromfluss zurückzuführen ist, einen erheblichen Anteil der elektromagnetischer Beeinflussung dar, die von einem schaltenden Stromrichter erzeugt wird. Schnellschaltungs-Spannungs- und/oder Stromänderungen erzeugen, wenn sich der Zustand des Schaltgerätes ändert, hochfrequente schwingende Gleichtakt- und Gegentaktströme, die aus der innerhalb einer Last (Motor, Schaltwandler usw.) vorhandenen parasitären Streukapazität entstehen. Dementsprechend ändert sich jedes Mal, wenn ein Umrichter-Schaltereignis eintritt, das Potenzial des entsprechenden Umrichter-Ausgangs bezüglich Erde sehr schnell, und ein Gleichtaktstromimpuls fließt von einem Gleichstromzwischenkreis im Umrichter über die Kapazität einer Wärmesenke, Motorkabel und Motorwicklungen zu Erde.Usually puts the common mode noise due to a switching due to switching Common mode current flow is due, a significant proportion of the electromagnetic interference, which is generated by a switching power converter. Fast-switching voltage and / or current changes generate, when the state of the switching device changes, high-frequency oscillating Common mode and differential mode currents, those from within a load (motor, switching converter, etc.) existing parasitic stray capacitance arise. Accordingly changes Each time an inverter switching event occurs, the Potential of the corresponding inverter output with respect to earth very fast, and a common mode current pulse flows from a DC link in the inverter over the capacity a heat sink, Motor cable and motor windings to earth.

Diese schwingenden Gleichtaktströme können ein Frequenzspektrum aufweisen, welches von der Schaltfrequenz des Wandlers bis zu einigen mehreren MHz reicht, was dann ständig eine elektromagnetische Störstrahlung hervorruft und sich somit nachteilig auf elektronische Geräte wie etwa Radioempfänger, medizinische Geräte usw. auswirkt.These oscillating common mode currents can have a frequency spectrum which depends on the switching frequency of Converter up to a few several MHz, which is then constantly an electromagnetic Radiated and thus detrimental to electronic devices such as Radio receiver medical equipment etc. affects.

Oft ist eine Last von Erde isoliert, neigt jedoch dazu, eine recht hohe Kapazität aufzuweisen, die mit Erde gekoppelt ist. Diese Kapazität stellt zusammen mit anderen Mechanismen, welche kapazitive Pfade zur Erde zur Folge haben, beispielsweise etwa die Wicklungskapazität von Transformatoren, einen Pfad für einen Gleichtaktstrom zur Verfügung, der durch eine Stromquellenimpedanz fließt und auf diese Weise den Stromkreis schließt.Often is a load isolated from earth, but tends to be quite high capacity to show that is coupled with earth. This capacity provides along with other mechanisms, which capacitive paths to earth result in, for example, about the winding capacity of transformers, a Path for a common mode current available, the flows through a current source impedance and in this way the Circuit closes.

Alle solchen Ströme, die mit der Impedanz der Stromquelle gekoppelt sind, tragen zu geleiteter elektromagnetischer Beeinflussung bei. Der geschlossene Gleichtaktstrompfad weist eine Rauschquelle auf, welche mit der Impedanz der Stromquelle und der parasitären Kapazität auf der Lastseite einen geschlossenen Kreis bildet.All such streams, which are coupled to the impedance of the power source, contribute to conducted electromagnetic Influence in. The closed common mode current path has a Noise source, which with the impedance of the power source and the parasitic capacity forms a closed circuit on the load side.

Die Verringerung des Gleichtaktrauschens von schaltenden Stromrichtern stellt ein schwieriges Problem dar. Insbesondere werden die internen Stromanforderungen eines Stromrichters durch eine Schaltmodus-Stromversorgung mit Trenntransformatoren gewährleistet, woraus sich zusätzliche Forderungen ergeben. Gewöhnlich weist diese Art einer Stromversorgung eine enge Kopplung zwischen Primär- und Sekundärwicklung auf. Diese enge Kopplung bewirkt eine Verringerung des Streuleitwertes und eine Verbesserung des Wirkungsgrades der Umwandlung. Die enge Kupplung erhöht jedoch die Wicklungskapazität zwischen Primär- und Sekundärwicklung, und dadurch verstärkt sich die unerwünschte Rauschkopplung von der Primärseite zur sekundären Lastseite.The reduction of the common mode noise of switching power converters presents a difficult problem. In particular, the internal current requirements of a power converter are ensured by a switching mode power supply with isolating transformers, resulting in additional demands. Usually, this type of power supply has a close coupling between the primary and secondary windings. This close coupling causes a reduction in the Streuleitwertes and an improvement in the efficiency of the conversion. However, the close coupling increases the winding capacitance between the primary and secondary windings, and this increases unwanted noise coupling from the primary side to the front end secondary load side.

Bei der Herstellung eines neuen Geräts berücksichtigt der Konstrukteur zusätzlich zu den Fragen, die sich aus der elektromagnetischer Beeinflussung ergeben, eine Reihe von Zielstellungen, von denen eine die Kosten betrifft. Ein typischer Konstruktionsweg besteht darin, die Anzahl der Bauteile und/oder Verfahrensschritte, die bei der Fertigung durchgeführt werden, zu minimieren.at the production of a new device considered the designer additionally to the questions arising from the electromagnetic interference result in a set of objectives, one of which costs concerns. A typical design path is the number the components and / or process steps performed during manufacturing, to minimize.

Trotzdem ist es offensichtlich, dass zur Gewährleistung flexibler Einsatzmöglichkeiten eine entsprechende Flexibilität bei der Konstruktion erforderlich ist, mit einer entsprechenden Erhöhung der Anzahl der Bauteile. Ein Bereich, der von Interesse ist, ist die Situation, wenn eine Fertigungsstätte die Kapazität besitzt, unterschiedliche Produkte zu fertigen, was über modulare Systemkomponenten realisiert wird. Eine vorgeschlagene Konstruktionsänderung bestand darin, Antriebssysteme zu verwenden, die auf Gestellen montiert sind, wobei die Antriebskomponenten in einer Reihe von Konfigurationen angebracht werden können, um die Herstellung verschiedener Produkte zu bewältigen. Dies würde einerseits eine Senkung der Produktentwicklungskosten und andererseits Flexibilität bei der Entwicklung der Betriebsstätte gewährleisten, wobei schrittweise Erweiterungen der Kapazität realisierbar wären.Nevertheless It is obvious that to ensure flexible deployment options a corresponding flexibility required in the construction, with a corresponding increase the number of components. An area of interest is the situation when a manufacturing facility has the capacity produce different products, what about modular system components is realized. A proposed design change existed in using drive systems mounted on racks are, with the drive components in a number of configurations can be attached to handle the production of various products. This would be a one Reduction of product development costs and flexibility on the other hand Development of the permanent establishment guarantee, whereby incremental extensions of the capacity would be feasible.

Dabei kann jedoch ein Problem auftreten, welches darin besteht, dass Bauteile in Positionen relativ zueinander angeordnet werden können, die zum Beispiel im Hinblick auf die elektromagnetische Kopplung nicht optimal sind, insbesondere wenn es erforderlich ist, dass sich Kabel einer Netzstromversorgung in der Nähe von nicht abgeschirmten Motorkabeln befinden, die PWM-Signale führt. Unter bestimmten Umständen wäre es nicht möglich, ein Netzfilter wie üblich vollständig in ein Antriebsmodul zu integrieren, da andernfalls ein Hochfrequenzrauschen aufgrund der physikalischen Gegebenheiten der Installation direkt in den Netzstromeingang außerhalb des Antriebsgehäuses gekoppelt würde.there However, there may be a problem, which is that components can be arranged in positions relative to each other, the for example, with regard to the electromagnetic coupling not are optimal, especially when it is necessary that cables a mains power supply near unshielded Motor cables that carry PWM signals. In certain circumstances it would not be possible, a line filter as usual Completely to integrate into a drive module, otherwise a high-frequency noise due to the physical conditions of the installation directly in the mains power input outside of the drive housing would be coupled.

Gegenwärtig sind in nichtmodularen Antriebssystemen durchgehend abgeschirmte Kabel zwischen dem externen Starkstromlei tungsfilter und dem nicht gefilterten Antrieb vorhanden. Dies wurde als wesentlich betrachtet, um die Normen für die Strahlungsemission zu erfüllen, die bei obligatorischen Prüfungen der elektromagnetischen Ausstrahlung ermittelt wird. Dementsprechend ist die oben beschriebene bevorzugte Herangehensweise nicht realisierbar.Present are Continuously shielded cables in non-modular drive systems the external Starkstromlei tion filter and the unfiltered Drive available. This was considered essential to the Standards for to meet the radiation emission, the at mandatory exams the electromagnetic radiation is determined. Accordingly is the preferred approach described above not feasible.

Durch die vorliegende Erfindung soll ein verbessertes Antriebsfilter bereitgestellt werden. Insbesondere soll durch die vorliegende Erfindung ein Antriebsfilter bereitgestellt werden, welches für den Einbau in Antriebssysteme, die in Gestelle eingebaut sind, und für modular aufgebaute Antriebssysteme geeignet ist.By The present invention is intended to provide an improved drive filter become. In particular, the present invention is intended to provide a drive filter be provided for the installation in drive systems, which are installed in racks, and for modular constructed drive systems is suitable.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Umrichter zur Steuerung einer Last bereitgestellt, wobei der Umrichter einen Eingang, der in der Lage ist, eine Wechselstromversorgung zu empfangen, einen Gleichrichter, der in der Lage ist, die Eingangsspannung in eine Gleichstromspannung zu verwandeln, einen Wechselrichter, der in der Lage ist, eine geregelte Spannung zur Verfügung zu stellen, und einen Ausgang, der in der Lage ist, die geregelte Spannung an die Last anzulegen, umfasst und dadurch gekennzeichnet ist, dass der Umrichter ein Filter umfasst, das an den Eingang und an das Erdpotenzial angeschlossen ist und in der Lage ist, die Gleichtakt-Kopplung zwischen einem Eingang und dem Ausgang des Umrichters zu verringern.According to one The first aspect of the invention is an inverter for controlling a Load provided, where the inverter has an input capable of is to receive an AC power supply, a rectifier, which is capable of converting the input voltage into a DC voltage to transform an inverter that is capable of a regulated one Voltage available to provide, and an output that is capable of regulated To apply voltage to the load includes and characterized is that the inverter includes a filter connected to the input and is connected to ground potential and capable of common mode coupling between an input and the output of the inverter.

Günstigerweise umfasst das Umrichterfilter eine Kondensatoranordnung. Vorzugsweise ist der Ausgang des Umrichters mit einem abgeschirmten Kabel gekoppelt, wodurch die Kopplungsempfindlichkeit des Umrichters auf einen Bereich zwischen dem Filter des Umrichters und dem abgeschirmten Kabel minimiert wird. Außerdem gewährleistet die Wechselstromversorgung des Eingangs vorzugsweise eine hohe Impedanz gegenüber Rauschströmen. Die Eingangsspannung kann eine Dreiphasenversorgungsspannung sein.conveniently, the converter filter comprises a capacitor arrangement. Preferably the output of the inverter is coupled with a shielded cable, whereby the coupling sensitivity of the inverter to a range minimized between the filter of the inverter and the shielded cable becomes. Furthermore guaranteed the AC power supply of the input preferably has a high impedance across from Noise currents. The input voltage may be a three-phase supply voltage.

Die vorliegende Erfindung vermindert somit die Funkfrequenzstrahlungen des Umrichterantriebs und demzufolge die elektromagnetischer Beeinflussung, indem sie unter anderem die Länge des Gleichtaktpfades und somit den Kabel-/Schleifenbereich, der als ausstrahlende Antenne wirken kann, verkleinert.The The present invention thus reduces the radio frequency radiations the inverter drive and therefore the electromagnetic interference, by including the length the common mode path and thus the cable / loop area, the can act as a radiating antenna, reduced in size.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Antriebssteuerung zur Steuerung eines Antriebs bereitgestellt, welche eine Eingangs-Versorgungsspannung, ein Erdpotenzial, eine erste Stufe eines Filters, einen Umrichter und einen Ausgang umfasst, wobei der Umrichter Filterelemente umfasst, und die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Umrichter ein Filter umfasst, welches einen Eingang des Umrichters mit dem Erdpotenzial verbindet, wobei die Filteranordnung eine Verringerung der Ausstrahlung von Hochfrequenzsignalen infolge einer Kopplung zwischen dem Ausgang des Umrichters und der Eingangs-Versorgungsspannung bewirkt.According to one second aspect of the invention is a drive control for the control a drive having an input supply voltage, a ground potential, a first stage of a filter, an inverter and an output, the inverter comprising filter elements, and characterized in that the inverter is a filter which includes an input of the inverter with the ground potential connects, wherein the filter arrangement reduces the radiation of high frequency signals due to coupling between the output of the inverter and the input supply voltage causes.

Entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein modular aufgebautes Antriebssystem bereitgestellt, welches einen Antrieb und eine Antriebssteuerung umfasst, wobei die Antriebssteuerung in der Lage ist, Strom von einer Spannungsquelle zu empfangen, und welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die Antriebsteuerung ein Filtermodul und ein Umrichtermodul umfasst, wobei die Filterelemente auf das Filtermodul und das Umrichtermodul aufgeteilt sind und wobei die Filterelemente des Umrichtermoduls einen Eingang des Umrichters mit dem Erdpotenzial verbinden, wobei die Filteranordnung des Umrichtermoduls bewirkt, dass die Ausstrahlung von Hochfrequenzsignalen, die zwischen dem Ausgang des Umrichters und der Eingangsstromversorgung gekoppelt sind, verringert wird.According to another aspect of the invention, there is provided a modular drive system including a drive and a drive controller, the drive controller being capable of receiving power from a voltage source and characterized thereby net is that the drive control comprises a filter module and an inverter module, wherein the filter elements are divided into the filter module and the inverter module and wherein the filter elements of the converter module connect an input of the inverter to the ground potential, wherein the filter arrangement of the converter module causes the radiation of High frequency signals that are coupled between the output of the inverter and the input power supply is reduced.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Umrichters schematisch veranschaulicht ist.to further explanation The invention is with reference to the drawing, in which an embodiment of the converter according to the invention is illustrated schematically.

1 zeigt ein bekanntes Antriebssteuerungssystem und 1 shows a known drive control system and

2 zeigt eine erste Ausführungsform eines Antriebssteuersystem nach der Erfindung. 2 shows a first embodiment of a drive control system according to the invention.

Nachfolgend wird als Beispiel die Art und Weise der Ausführung der Erfindung beschrieben, die von den Erfindern als die beste angesehen wird. In der folgenden Beschreibung werden zahlreiche spezielle Einzelheiten dargelegt, um ein umfassendes Verständnis der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen. Für Fachleute ist jedoch offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung mit Änderungen in den spezifischen Details in die Praxis umgesetzt werden kann.following By way of example, the manner of carrying out the invention will be described considered by the inventors as the best. In the following Description, numerous specific details are set forth for a comprehensive understanding to enable the present invention. However, it is obvious to those skilled in the art the present invention with changes in the specific details can be put into practice.

Es wird nun auf 1 Bezug genommen, die einen bekannten Typ einer Antriebssteuerungs-Anordnung zeigt. Über eine Zuleitung beispielsweise von einer 415-Volt-Drehstromversorgungsquelle 100 wird die Antriebssteuerung 102 mit Netzstrom versorgt. Diese Stromversorgungsquelle 100 weist drei Eingangsleitungen 104, 106 und 108 auf, welche in ein Filter 110 mit induktiven Filterkomponenten 112, 114 und 116 und kapazitiven Filterkomponenten 120, 122 und 124 und einen Umrichter 126 oder Antrieb eingespeist werden. Normalerweise sind zwischen dem Filter 110 und dem Umrichter 126 keine anderen Komponenten angeordnet. Die Eingangsleitungen 104, 106 und 108 der Stromversorgungsquelle 100 bilden einen nicht abgeschirmten Strombus zwischen dem Filter 110 und dem Umrichter 126, da dies eine Folge der Nachrüstung des Umrichters in einer Situation ist, die ursprünglich für einfache Bauteile ohne elektromagnetische Abstrahlung bestimmt war. Zwischen dem Umrichter 126 und dem Motor 130 selbst befindet sich ein abgeschirmtes Kabel 132, wobei die Abschirmung und der Abstand zwischen dem Umrichter 126 und dem Motor 130 normalerweise eine Länge von mehreren Metern aufweisen. Die Abschirmung ist mit Erde verbunden, wodurch Schalt-Signalformen mit steilen Flanken Stromspitzen verursachen, welche über die Leiter-/Schirm-Kapazität des Kabels zu Erde fließen. Ferner ist der Ständer kapazitiv mit dem Gehäuse des Motors 130 verbunden. Trotzdem ist in Fällen, in denen mehrere Motoren mit zugehörigen An trieben vorhanden sind, nur ein Filter 110 mit einer Verzweigung zu jedem Umrichter 126 vorhanden. Hochfrequente Gleichtaktströme sind mit Pfeilen 136, 138 bezeichnet und fließen zwischen dem Filter 110 und der abgeschirmten Kabel 132 zum Motor 130. Gegenwärtig ist dies eine in der Industrie standardmäßige Architektur auf dem Gebiet der Antriebe.It will be up now 1 Reference is made, showing a known type of drive control arrangement. Via a supply line, for example from a 415 volt three-phase supply source 100 becomes the drive control 102 supplied with mains power. This power source 100 has three input lines 104 . 106 and 108 on which into a filter 110 with inductive filter components 112 . 114 and 116 and capacitive filter components 120 . 122 and 124 and an inverter 126 or drive can be fed. Usually are between the filter 110 and the inverter 126 no other components arranged. The input lines 104 . 106 and 108 the power source 100 form an unshielded power bus between the filter 110 and the inverter 126 since this is a consequence of retrofitting the inverter in a situation originally intended for simple components without electromagnetic radiation. Between the inverter 126 and the engine 130 itself is a shielded cable 132 where the shield and the distance between the inverter 126 and the engine 130 usually have a length of several meters. The shield is connected to ground, causing switching waveforms with steep edges to cause current spikes that flow across the conductor / shield capacitance of the cable to ground. Furthermore, the stator is capacitive with the housing of the motor 130 connected. Nevertheless, in cases where there are multiple engines with associated drives, there is only one filter 110 with a branch to each inverter 126 available. High frequency common mode currents are with arrows 136 . 138 designates and flows between the filter 110 and the shielded cable 132 to the engine 130 , At present, this is an industry standard drive architecture.

Die Kondensatoren 120, 122 und 124 im Filter 110 dieser bekannten Konstruktion weisen eine niedrige Impedanz gegen Erde auf, und daher ist zu den Zeitpunkten, wenn die Gleichrichter im Umrichter 126 leitend sind, eine Schleife mit niedriger Impedanz für das Gleichtaktrauschen vorhanden. Das Rauschen umfasst starke Änderungen der Stromstärke (Stromspitzen), die von den Schaltflanken der Impulsdauermodulation mit hohem dV/dt getrieben werden, welche an die Kapazität des Kabels 132 und des Motors 130 gegen Erde angelegt werden. Der offene Kreis, der zwischen den Kabelleitungen und der Erdungsleitung gebildet wird, wirkt als eine Rahmenantenne, und es kann Hochfrequenzenergie ausgestrahlt und bezüglich anderer Leitungssysteme gekoppelt werden. Um zu ermöglichen, dass die ausgestrahlten Emissionen den Vorschriften genügen, werden häufig Verfahren einer nachträglichen Einbettung nach dem Entwurf angewendet.The capacitors 120 . 122 and 124 in the filter 110 This known construction has a low impedance to earth, and therefore is at the times when the rectifier in the inverter 126 conductive, there is a low impedance loop for common mode noise. The noise involves large changes in current (current spikes) driven by high dV / dt pulse width modulation switching edges, which are related to the capacitance of the cable 132 and the engine 130 be applied against earth. The open circuit formed between the cable lines and the grounding line acts as a loop antenna, and radio frequency energy can be radiated and coupled with respect to other line systems. In order to allow emitted emissions to comply with regulations, post-embedding techniques are often used.

2 zeigt eine Ausführungsform des Antriebssteuersystems nach der Erfindung. Die Anordnung ist in groben Zügen ähnlich zu der von 1, und zur Bezeichnung identischer Bauteile wurden jeweils dieselben Bezugszeichen verwendet. Es sind Werte von Bauelementen angegeben, die, wie sich erwiesen hat, für eine Anlage mit einer 415-Volt-Drehstromversorgung gut geeignet sind; es ist jedoch leicht einzusehen, dass diese Werte sehr stark von der Konfiguration abhängig sind und nicht allein von der Stromstärke und Spannung der Last bestimmt werden. 2 shows an embodiment of the drive control system according to the invention. The arrangement is broadly similar to that of 1 , and the same reference numerals have been used to designate identical components. Values of components are shown which have been found to be well suited for installation with a 415 volt three-phase supply; however, it is easy to see that these values depend very much on the configuration and are not determined solely by the current and voltage of the load.

Das Filter umfasst verteilte Elemente, wobei die Gleichtakt-Filterelemente zwischen dem Umrichter 142 und einer ersten Stufe 144 eines Filters aufgeteilt sind. Das heißt, in der ersten Stufe 144 des Filters sind induktive Bauelemente 112, 114 und 116 beispielsweise von 1 bis 10 mH vorhanden, während kapazitive Bauelemente 146, 148 und 150 beispielsweise von 6,8 μF sowie 152 von beispielsweise 3,3 μF in dem Gehäuse des Umrichters 142 vorhanden sind. Außerdem sind Kunststoffkondensatoren 154, 160 von beispielsweise 47 nF, die eine Dämpfung der Komponenten mit niedriger Frequenz bewirken, und Keramik-Scheibenkondensatoren 156, 162 von beispielsweise 4,7 nF, die eine Dämpfung des Hochfrequenzrauschens in den Schleifenbereichen bewirken, in dem Gehäuse des Umrichters 142 angeordnet. Da der Abstand zwischen den Bauelementen 146, 148, 150, 152, 154, 156, 160 und 162 des Filters des Umrichters 142 und dem Erdungsanschluss des Schirms des zum Motor 130 führenden Kabels 132 sehr klein ist, werden die Hochfrequenzkopplungs-Effekte begrenzt, und die Rauschströme, die mit 164 und 166 bezeichnet sind und die durch die spezifischen leitenden Pfade bezüglich des Erdpotenzials bestimmt werden, können auf ein zulässiges Niveau begrenzt werden, ohne dass eine weitere Abschirmung erforderlich ist. Es ist wichtig anzumerken, dass Rauschfrequenzen, die an die Antriebssteuerung angelegt werden, die erste Stufe 144 des Filters nicht passieren, da sie mit einer hohen Impedanz konfrontiert werden, wodurch die vom Umrichter 142 fließenden Rauschströme 164 und 166 stark abgeschwächt werden; die Rauschströme 164 und 166 werden durch die Bauelemente 146, 148, 150, 152, 154, 156, 160 und 162 des Filters im Umrichter 142 in Grenzen gehalten.The filter comprises distributed elements, with the common mode filter elements between the inverter 142 and a first stage 144 a filter are divided. That is, in the first stage 144 the filter are inductive components 112 . 114 and 116 for example, from 1 to 10 mH present while capacitive components 146 . 148 and 150 for example, 6.8 μF and 152 of, for example, 3.3 μF in the housing of the inverter 142 available. There are also plastic capacitors 154 . 160 of, for example, 47 nF, which cause attenuation of the low frequency components, and ceramic disk capacitors 156 . 162 from at For example, 4.7 nF, which cause an attenuation of the high-frequency noise in the loop areas, in the housing of the inverter 142 arranged. As the distance between the components 146 . 148 . 150 . 152 . 154 . 156 . 160 and 162 the filter of the inverter 142 and the earth connection of the screen of the engine 130 leading cable 132 is very small, the high frequency coupling effects are limited, and the noise currents with 164 and 166 can be limited to an acceptable level without the need for further shielding. It is important to note that noise frequencies applied to the drive control are the first level 144 The filter does not pass as they are confronted with a high impedance, which causes the inverter 142 flowing noise currents 164 and 166 strongly attenuated; the noise currents 164 and 166 be through the components 146 . 148 . 150 . 152 . 154 . 156 . 160 and 162 of the filter in the inverter 142 kept within limits.

Die vorliegende Erfindung bietet eine Reihe von spezifischen Vorteilen. Bei einer Ausführungsform ermöglicht der modulare Aufbau der Bauteile eine größere Freiheit des Entwurfs, als dies bisher der Fall war. Die erste Stufe 144 des Filters kann einfach so konfiguriert werden, dass eine hohe Impedanz bei den Eingangs-Rauschfrequenzen erzielt wird, was den Umfang des Rauschens auf dem Strombus und der zugehörigen Verdrahtung erheblich verringert. Der größte Teil des Antriebs rauschens wird innerhalb des Umrichters 142 zurückgehalten. Eine weitere Verringerung des Rauschens kann durch die Anwendung von standardmäßigen, in der Praxis bewährten Verfahren zur Verringerung des elektromagnetischen Rauschens beim Entwurf und beim äußeren Layout des Umrichters 142 erzielt werden.The present invention offers a number of specific advantages. In one embodiment, the modular design of the components allows greater freedom of design than has heretofore been the case. The first stage 144 The filter can be easily configured to achieve high impedance at the input noise frequencies, significantly reducing the amount of noise on the power bus and associated wiring. Most of the drive noise is inside the drive 142 retained. Further reduction of noise can be achieved through the use of standard, field-proven techniques for reducing electromagnetic noise in the design and external layout of the drive 142 be achieved.

Obwohl die Konzeption des Umrichterfilters unmittelbar für eine Konzeption mit aufgeteiltem Filtermodul und Umrichtermodul geeignet ist, gibt es keinen Grund, weshalb die Konzeption des Umrichterfilters nicht auch für nicht aufgeteilte Systeme angewendet werden könnte. Ein weiterer Vorteil bei der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass Rauschemissionen eines mehrere Antriebe umfassenden Systems einfacher vorhergesagt werden können, da das jeweilige Rauschen bestimmt werden kann, das auf die einzelnen Umrichter selbst zurückzuführen ist, anstelle des Rauschens des gesamten Systems, wodurch das Rauschen der Summe der Umrichter vorhergesagt werden kann.Even though the design of the inverter filter immediately for a conception is suitable with split filter module and converter module gives there is no reason why the design of the inverter filter is not also for undivided systems could be applied. Another advantage in the present invention is that noise emissions of a multiple drive system more easily predicted can be because the respective noise can be determined, that on the individual Inverter itself is due instead of the noise of the entire system, reducing the noise the sum of the inverters can be predicted.

Claims (11)

Umrichter (142) zur Steuerung einer Last (130), wobei der Umrichter (142) umfasst: – einen Eingang, der in der Lage ist, eine Wechselstromversorgung zu empfangen; – einen Gleichrichter, der in der Lage ist, die Eingangsspannung in eine Gleichstromspannung zu verwandeln; – einen Wechselrichter, der in der Lage ist, eine geregelte Spannung zur Verfügung zu stellen; und – einen Ausgang, der in der Lage ist, die geregelte Spannung an die Last (130) anzulegen; dadurch gekennzeichnet, dass der Umrichter (142) ein Filter umfasst, das an den Eingang und an das Erdpotenzial angeschlossen ist und in der Lage ist, die Gleichtakt-Kopplung zwischen einem Eingang und dem Ausgang des Umrichters (142) zu verringern.Inverter ( 142 ) for controlling a load ( 130 ), where the inverter ( 142 ) comprises: an input capable of receiving an AC power supply; A rectifier capable of converting the input voltage into a DC voltage; An inverter capable of providing a regulated voltage; and - an output capable of supplying the regulated voltage to the load ( 130 ) create; characterized in that the inverter ( 142 ) comprises a filter which is connected to the input and the ground potential and is capable of the common-mode coupling between an input and the output of the converter ( 142 ) to reduce. Umrichter (142) nach Anspruch 1, wobei das Filter eine Kondensatoranordnung (146, 148, 150, 152, 154, 156, 160, 162) umfasst.Inverter ( 142 ) according to claim 1, wherein the filter comprises a capacitor arrangement ( 146 . 148 . 150 . 152 . 154 . 156 . 160 . 162 ). Umrichter (142) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Ausgang des Umrichters (142) mit einem abgeschirmten Kabel (132) gekoppelt ist, wodurch die Kopplungsempfindlichkeit des Umrichters (142) auf einen Bereich zwischen dem Filter des Umrichters (142) und dem abgeschirmten Kabel (132) minimiert wird.Inverter ( 142 ) according to claim 1 or 2, wherein the output of the converter ( 142 ) with a shielded cable ( 132 ), whereby the coupling sensitivity of the inverter ( 142 ) to an area between the filter of the inverter ( 142 ) and the shielded cable ( 132 ) is minimized. Umrichter (142) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Wechselstromversorgung des Eingangs eine hohe Impedanz gegenüber Rauschströmen gewährleistet.Inverter ( 142 ) according to one of claims 1 to 3, wherein the AC power supply of the input ensures a high impedance to noise currents. Umrichter (142) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Eingangsspannung eine Dreiphasenversorgungsspannung ist.Inverter ( 142 ) according to one of claims 1 to 4, wherein the input voltage is a three-phase supply voltage. Antriebssteuerung (102) zur Steuerung eines Antriebs, welche eine Eingangs-Versorgungsspannung, ein Erdpotenzial, eine erste Stufe (144) eines Filters, einen Umrichter (142) und einen Ausgang umfasst, wobei der Umrichter (142) Filterelemente umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Umrichter (142) ein Filter umfasst, welches eine Verringerung der Hochfrequenzsignal-Kopplung zwischen einem Ausgang und dem Eingang des Umrichters (142) bewirkt.Drive control ( 102 ) for controlling a drive which has an input supply voltage, a ground potential, a first stage ( 144 ) of a filter, an inverter ( 142 ) and an output, wherein the inverter ( 142 ) Comprises filter elements, characterized in that the converter ( 142 ) comprises a filter which reduces the high-frequency signal coupling between an output and the input of the converter ( 142 ) causes. Antriebssteuerung (102) nach Anspruch 6, wobei das Filter des Umrichters (142) eine kapazitive Anordnung (146, 148, 150, 152) umfasst, die einen Eingang des Umrichters (142) mit einem Erdpotenzial verbindet.Drive control ( 102 ) according to claim 6, wherein the filter of the converter ( 142 ) a capacitive arrangement ( 146 . 148 . 150 . 152 ), an input of the inverter ( 142 ) connects to a ground potential. Antriebssteuerung (102) nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Ausgang des Umrichters (142) mit einem abgeschirmten Kabel (132) gekoppelt ist, wodurch die Kopplungsempfindlichkeit des Umrichters (142) auf einen Bereich zwischen dem Filter des Umrichters (142) und dem abgeschirmten Kabel (132) minimiert wird.Drive control ( 102 ) according to claim 6 or 7, wherein the output of the converter ( 142 ) with a shielded cable ( 132 ), whereby the coupling sensitivity of the inverter ( 142 ) to an area between the filter of the inverter ( 142 ) and the shielded cable ( 132 ) is minimized. Antriebssteuerung (102) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Wechselstromversorgung des Eingangs eine hohe Impedanz gegenüber Rauschströmen gewährleistet.Drive control ( 102 ) according to one of claims 6 to 8, wherein the AC power supply of the input ensures a high impedance to noise currents. Antriebssteuerung (102) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die Eingangsspannung eine Dreiphasenversorgungsspannung ist.Drive control ( 102 ) according to one of claims 6 to 9, wherein the input voltage is a three-phase supply voltage. Modular aufgebautes Antriebssystem, welches einen Antrieb und eine Antriebssteuerung umfasst, wobei die Antriebssteuerung (102) in der Lage ist, Strom von einer Spannungsquelle zu empfangen, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebssteuerung (102) ein Filtermodul (144) und ein Umrichtermodul (142) umfasst, wobei die Filterelemente (112, 114, 116, 146, 148, 150, 152) auf das Filtermodul (144) und das Umrichtermodul (142) aufgeteilt sind und wobei die Filterelemente (146, 148, 150, 152) des Umrichtermoduls (142) einen Eingang des Umrichters (142) mit dem Erdpotenzial verbin den, wobei die Filteranordnung des Umrichtermoduls (142) bewirkt, dass die Ausstrahlungen der Kopplung der elektromagnetischen Beeinflussung zwischen einem Ausgang und dem Eingang des Umrichters (142) verringert sind.Modular drive system comprising a drive and a drive control, wherein the drive control ( 102 ) is capable of receiving power from a voltage source, characterized in that the drive control ( 102 ) a filter module ( 144 ) and a converter module ( 142 ), wherein the filter elements ( 112 . 114 . 116 . 146 . 148 . 150 . 152 ) on the filter module ( 144 ) and the converter module ( 142 ) and wherein the filter elements ( 146 . 148 . 150 . 152 ) of the converter module ( 142 ) an input of the inverter ( 142 ) with the ground potential, the filter arrangement of the converter module ( 142 ) causes the radiations of the coupling of the electromagnetic interference between an output and the input of the converter ( 142 ) are reduced.