DE19638620A1 - Speicherladungsarme, selbstgeführte Stromrichterschaltung - Google Patents
Speicherladungsarme, selbstgeführte StromrichterschaltungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Speicherladungsarme,
selbstgeführte Stromrichterschaltung mit wenigstens einem
abschaltbaren, nicht symmetrisch sperrenden Leistungshalblei
terschalter mit einer zugehörigen Leistungsdiode.
Moderne Leistungshalbleiter, wie abschaltbare Thyristoren
(GTO-Thyristoren), Insulated Gate Bipolar Transistoren
(IGBTs), Metall-Oxid Semiconductor Field Effekt Transistor
(MOSFETs) oder auch MOS-gesteuerete Thyristoren (MCTs),
beeinflussen zunehmend Funktionsweise, Schaltung und Topolo
gie von neuen Stromrichtern sowie deren Konkurrenzfähigkeit.
Mit Hilfe der Stromrichtertechnik wird elektrische Energie
entsprechend dem Bedarf des Verbrauchers umgeformt. Aufgrund
neuerer Leistungshalbleiter wechseln Schaltung, Topologie und
Funktionsweise von Stromrichtern. Diese neue Leistungshalb
leiter beeinflussen somit Baugröße, Gewicht, Kosten und
Wirkungsgrad bei den neuen Stromrichtern und damit deren
Konkurrenzfähigkeit. Zu einem kompakten Aufbau des leistungs
elektronischen Teils gelangt man auch mit Modulen, in denen
mehrere gegen den gemeinsamen Metall-Gehäuseboden elektrisch
isolierte Halbleiterchips passend angeordnet sind. Neuere
Entwicklungen sollen eine weitere Erhöhung der Stromtragfä
higkeit und ergänzende Vorteile bieten, wie induktivitäts
ärmerer Aufbau, einfachere Ansteuerung und geringerer
Montageaufwand.
Der GTO-Thyristor wird weitgehend im Hochleistungsbereich
eingesetzt. Durch die Erhöhung des Sperrvermögens auf 4,5 kV
und der Abschaltströme auf 4 kA steht die Drehstromantriebs
technik für Bahnfahrzeuge und Industrie im Vordergrund. Auch
bei der Energietechnik werden GTO-Thyristoren bei Stromrich
tern zur Blindleistungskompensation und zur Kupplung von
Netzen verwendet. Seit einiger Zeit wird der IGBT, z. B. bei
Drehstromantrieben und Stromversorgungen sowie beim indukti
ven Erwärmen und Mittelfrequenzschweißen eingesetzt. Die
besonderen herausragenden Eigenschaften eines IGBTs sind
kleine Schaltzeiten und folglich niedrige Schaltverluste,
weite sichere Arbeitsbereiche, günstige Kurzschlußcharakteri
stik sowie die nahezu leistungslose Ansteuerung durch den
MOS-Eingang. Aus der stetigen Weiterentwicklung zum noch
schnelleren Schalten, geringerer Sättigungsspannung, höheren
Kollektorströmen bis 1200 A und Sperrspannungen bis 1700 V
werden IGBTs bis zu Leistungen im MW-Bereich eingesetzt. Die
verfügbaren IGBT-Hochleistungsmodule finden ihren Einsatz
auch in der Traktion im Nahverkehr. Hier läßt sich mit dem
IGBT vor allem der Wunsch nach hoher Regeldynamik und Mini
mierung der Geräusche mit möglichen Schaltfrequenzen bis
20 kHz bei hartem Schalten im Wechsel mit der Freilaufdiode
realisieren. Der MOS-gesteuerte Thyristor verfügt über ähn
lich gute Schalteigenschaften wie der IGBT bei deutlich ge
ringerer Durchlaßspannung und läßt sich für Sperrspannungen
bis einige kV und Dauergrenzströme von über 1000 A realisie
ren. Der MCT erweist sich daher als Konkurrenz zu IGBT- und
GTO-Thyristor. Zur Zeit sind MOS-gesteuerte Thyristoren in
diesem Leistungsbereich noch nicht am Markt verfügbar.
In der Antriebstechnik findet heute im hohen Maße selbstge
führte Wechselrichter zum Umformen der elektrischen Energie
Verwendung. Bei diesen selbstgeführten Schaltungen treten
bedingt durch die Notwendigkeit, den Energiefluß zu jeder
beliebigen Zeit zu steuern, Schaltverluste auf, die bei hohen
Pulsfrequenzen des Wechselrichters wesentlichen Einfluß auf
die leistungsmäßige Ausnutzbarkeit haben.
Diese selbstgeführten Wechselrichter sind Bestandteil eines
U-Umrichters oder eines I-Umrichters. Der U-Umrichter weist
im Zwischenkreis als Energiespeicher einen Kondensator auf
und der I-Umrichter weist im Zwischenkreis als Energiespei
cher eine Induktivität auf. Durch entsprechendes Schalten der
Leistungshalbleiterschalter des Umrichters mit Spannungszwi
schenkreis wird der am selbstgeführten Wechselrichter ange
schlossenen Last bzw. Netzimpedanz ein Spannungspuls vorbe
stimmter Zeitdauer angelegt. Bei einem Umrichter mit Strom
zwischenkreis werden einer Last bzw. Netzimpedanz durch
entsprechendes Schalten der Leistungshalbleiterschalter des
selbstgeführten Wechselrichters Strompulse vorbestimmter
Zeitdauer angelegt. Beim U-Umrichter sind den Leistungs
halbleiterschaltern jeweils antiparallel Leistungsdioden
geschaltet, die zur Aufrechterhaltung des Stromflusses
während der Freilaufphase nötig sind. Der I-Umrichter benö
tigt zusätzliche Leistungsdioden nur dann, wenn die Lei
stungshalbleiterschalter nicht symmetrisch sperren können.
Diese Freilauf-, Sperr- oder Klemmdioden (beim
Dreipunkt-Wechselrichter) sind pin-Dioden, da die auftretenden Sperr
spannungen bei den selbstgeführten Wechselrichtern der U- und
I-Umrichter größer 100 V sind. Diese Dioden weisen eine
Durchlaßspannung von etwa 2 V auf. Bei höhersperrenden Bau
elementen wird die Durchlaßspannung höher liegen, typisch
sind 4 Volt. Der Übergang vom Durchlaß- in den Sperrbereich
erfolgt bei der pn-Diode nicht momentan, da zunächst die im
pn-Übergang gespeicherte Ladung abgebaut werden muß. Die dazu
benötigte Zeit ist die Speicherzeit, die um so größer ist, je
größer der Durchlaßstrom vor dem Übergang war. Bei Leistungs
dioden liegt diese Speicherzeit im µsec-Bereich. Bei der
Kommutierung des Freilaufstromes durch eine Freilaufdiode auf
einen Leistungshalbleiterschalter geschieht dies bei hoher
Spannung am Leistungshalbleiterschalter. Durch die gespei
cherte Ladung in der Leistungsdiode wird der Leistungshalb
leiterschalter, auf den der Freilaufstrom kommutiert, während
des Ablaufs der Speicherzeit zusätzlich mit dem Rückstrom der
Leistungsdiode belastet. Dadurch erhöhen sich die Schalt
verluste des Leistungshalbleiterschalters. Diese Schaltver
luste haben bei hohen Pulsfrequenzen des selbstgeführten
Wechselrichters wesentlichen Einfluß auf die leistungsmäßige
Ausnutzbarkeit des Wechselrichters.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Schaltver
luste der eingangs vorgestellten Umrichter zu verringern, so
daß sich deren Ausnutzbarkeit wesentlich erhöht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als
Leistungsdiode einer selbstgeführten Stromrichterschaltung
mit wenigstens einem abschaltbaren, nicht symmetrisch
sperrenden Leistungshalbleiterschalters eine Schottky-Diode
aus Siliziumcarbid vorgesehen ist.
Durch die Verwendung von Schottky-Dioden aus Siliziumcarbid
anstelle der pin-Dioden als Leistungsdioden verschwindet die
gespeicherte Ladung, wodurch sich der Rückstrom wesentlich
auf einen kapazitiven Anteil verringert und die Schaltzeit
der Leistungsdiode äußerst klein ist. Außerdem weist die
Schottky-Diode aus Siliziumcarbid gegenüber der pin-Diode
eine annähernd halbierte Durchlaßspannung auf. Somit erhält
man eine speicherladungsarme, selbstgeführte Stromrichter
schaltung mit wenigstens einem abschaltbaren, nicht symme
trisch sperrenden Leistungshalbleiterschalter, dessen
Schaltverluste verringert sind.
Gemäß den Unteransprüchen 2 bis 5 werden die erfindungs
gemäßen Leistungsdioden bei einem selbstgeführten Zwei- bzw.
Dreipunkt-Wechselrichter eines U-Umrichters, bei einem
selbstgeführten Wechselrichter eines I-Umrichters und bei
einem Gleichstrom-Umkehrsteller verwendet.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung
Bezug genommen, in der mehrere Ausführungsformen der erfin
dungsgemäßen speicherladungsarmen, selbstgeführten Stromrich
terschaltung schematisch veranschaulicht sind.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer speicherla
dungsarmen, selbstgeführten Stromrichterschaltung,
die
Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer speicherla
dungsarmen, selbstgeführten Stromrichterschaltung, in
der
Fig. 3 ist eine Phase einer dritten Ausführungsform einer
speicherladungsarmen, selbstgeführten Stromrichter
schaltung veranschaulicht, in der
Fig. 4 eine vierte Ausführungsform einer speicherladungs
armen, selbstgeführten Stromrichterschaltung darge
stellt ist,
Fig. 5 zeigt eine fünfte Ausführungsform einer speicher
ladungsarmen, selbstgeführten Stromrichterschaltung,
wobei in
Fig. 6 eine sechste Ausführungsform einer speicherladungs
armen, selbstgeführten Stromrichterschaltung darge
stellt ist.
Die Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungs
gemäßen speicherladungsarmen, selbstgeführten Stromrichter
schaltung, die sechs abschaltbare, nicht symmetrisch
sperrende Leistungshalbleiterschalter T1, . . . , T6 in einer
6-pulsigen Brückenschaltung 2 aufweist. Gleichspannungsseitig
weist diese Brückenschaltung 2 als Energiespeicher einen
Kondensator C1 auf, an dem die Zwischenkreis-Gleichspannung
Ud abfällt. Eine derartige Brückenschaltung 2 wird auch als
selbstgeführter Zweipunkt-Wechselrichter eines U-Umrichters
bezeichnet. Diese 6-pulsige Brückenschaltung 2 ist in drei
Phasen R, S, T unterteilt, wobei die Phase R bzw. S bzw. T zwei
in Reihe geschaltete abschaltbare, nicht symmetrisch
sperrende Leistungshalbleiterschalter T1 und T2 bzw. T3 und
T4 bzw. T5 und T6 aufweist. Die Mittenanschlüsse zweier
elektrisch in Reihe geschalteter Leistungshalbleiterschalter
T1, T2 bzw. T3, T4 bzw. T5, T6 bilden einen Anschluß für eine
dreiphasige Last, die hier nicht näher dargestellt ist. Jedem
Leistungshalbleiterschalter T1 bis T6 ist eine Leistungsdiode
D1 bis D6 zugewiesen. Da die Leistungsdioden D1 bis D6 bei
einem selbstgeführten Wechselrichter 2 eines U-Umrichters zur
Aufrechterhaltung des Stromflusses in der dreiphasigen Last
während der Freilaufphasen gewährleisten sollen, sind diese
den zugehörigen Leistungshalbleiterschaltern T1 bis T6
jeweils elektrisch antiparallel geschaltet. In diesem darge
stellten Ersatzschaltbild der ersten Ausführungsform einer
speicherladungsarmen, selbstgeführten Stromrichterschaltung
nach der Erfindung sind als abschaltbare, nicht symmetrisch
sperrende Leistungshalbleiterschalter T1 bis T6 jeweils IGBTs
vorgesehen. Als Leistungsdioden D1 bis D6 sind Schottky-Dioden
aus Siliziumcarbid vorgesehen.
In der Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform einer erfin
dungsgemäßen speicherladungsarmen, selbstgeführten Stromrich
terschaltung dargestellt, die sechs abschaltbare, nicht
symmetrisch sperrende Leistungshalbleiterschalter T1, . . . ,T6
in einer 6-pulsigen Brückenschaltung 4 aufweist. Gleichstrom
seitig weist diese Brückenschaltung 4 als Energiespeicher
eine Induktivität L1 auf, durch die ein Zwischenkreis-Gleich
strom Id fließt. Eine derartige Brückenschaltung 4 wird auch
als selbstgeführter Wechselrichter eines I-Umrichters be
zeichnet. Die Phase R bzw. S bzw. T dieses dreiphasigen Wech
selrichters 4 weist zwei elektrisch in Reihe geschaltete
abschaltbare, nicht symmetrisch sperrende Leistungshalb
leiterschalter T1 und T2 bzw. T3 und T4 bzw. T5 bzw. T6 auf.
Da die Leistungshalbleiterschalter T1 bis T6 nicht symme
trisch sperrend sind, weist dieser Wechselrichter 4 zusätz
liche Leistungsdioden D1 bis D6 auf, die elektrisch in Reihe
zu jedem Leistungshalbleiterschalter T1 bis T6 geschaltet
sind. Dabei sind diese Leistungsdioden D1 bis D6 so gepolt,
daß der zugehörige abschaltbare, nicht symmetrisch sperrende
Leistungshalbleiterschalter T1 bis T6 rückwärts sperrfähig
wird. Der dreiphasige Ausgang dieses Wechselrichters 4 ist
mit Kommutierungskondensatoren C versehen, die elektrisch im
Dreieck geschaltet sind. Als abschaltbare, nicht symmetrisch
sperrende Leistungshalbleiterschalter T1 bis T6 sind IGBTs
vorgesehen, wobei als Leistungsdioden D1 bis D6 jeweils
Schottky-Dioden aus Siliziumcarbid vorgesehen sind. Zur Auf
nahme der kapazitiven Restladung dieser Schottky-Dioden
können zusätzliche pn-Dioden D11, . . . , D61 bzw. Schottky-Dioden
aus Siliziumcarbid antiparallel zu den abschaltbaren, nicht
symmetrisch sperrenden Leistungshalbleiterschaltern T1, . . . , T6
geschaltet werden. Diese Option ist jedoch nicht zwingend
notwendig, weshalb diese pn-Dioden D11, . . . , D61 gestrichelt
dargestellt sind.
In der Fig. 3 ist eine Phase R einer dritten Ausführungsform
einer speicherladungsarmen, selbstgeführten Stromrichter
schaltung dargestellt, wobei jeweils vier abschaltbare, nicht
symmetrisch sperrende Leistungshalbleiterschalter T1, . . . , T4
in eine Phase R, S und T einer dreiphasigen Brückenschaltung 6
angeordnet sind. Von diesen drei Phasen R, S und T ist nur die
Phase R näher dargestellt. Gleichspannungsseitig weist diese
Brückenschaltung 6 als Energiespeicher zwei elektrisch in
Reihe geschaltete Kondensatoren C1 und C2 auf, deren Verbin
dungspunkt als Mittenanschluß M bezeichnet ist. An jedem
Kondensator C1, C2 fällt die halbe Zwischenkreis-Gleichspan
nung Ud ab. Die vier abschaltbaren, nicht symmetrisch sper
renden Leistungshalbleiterschalter T1 bis T4 sind elektrisch
in Reihe geschaltet, wobei der Verbindungspunkt jeweils der
beiden oberen bzw. der beiden unteren Leistungshalbleiter
schalter T1, T2 bzw. T3, T4 als Mittenanschluß 8 bzw. 10 bezeich
net ist. Der Mittenanschluß 8 ist mittels einer Leistungs
diode D7 mit dem Mittenanschluß M der beiden Kondensatoren C1
und C2 verbunden, wogegen der Mittenanschluß 10 der beiden
unteren Leistungshalbleiterschalter T3 und T4 mittels einer
Leistungsdiode D8 mit dem Mittenanschluß M verbunden ist.
Jedem Leistungshalbleiterschalter T1, . . . ., T4 dieser Phase R
der Brückenschaltung 6 ist eine Leistungsdiode D1, . . . , D4
elektrisch antiparallel als Freilaufdiode geschaltet. Eine
derartige Brückenschaltung 6 ist auch als Dreipunkt-Wechsel
richter bekannt. Als abschaltbare, nicht symmetrisch
sperrende Leistungshalbleiterschalter T1 bis T4 sind IGBTs
vorgesehen, wobei als Leistungsdioden D1 bis D4 und D7, D8
jeweils eine Schottky-Diode aus Siliziumcarbid vorgesehen
sind.
Die Fig. 4 zeigt eine vierte Ausführungsform einer erfindungs
gemäßen speicherladungsarmen, selbstgeführten Stromrichter
schaltung, wobei jeweils zwei abschaltbare, nicht symmetrisch
sperrende Leistungshalbleiterschalter T1, T2 und T3, T4 in
einem Brückenzweig 14 und 16 eines Gleichstrom-Umkehrstellers
12 angeordnet sind. Gleichspannungsseitig weisen diese
Brückenzweige 14 und 16 als Energiespeicher einen Kondensator
C1 auf. Die Verbindungspunkte zweier Leistungshalbleiter
schalter T1 und T2 bzw. T3 und T4 bilden jeweils einen
Anschluß für eine Last bzw. Netz- oder Eingangsimpedanz.
Jedem Leistungshalbleiterschalter T1, . . . , T4 ist eine Lei
stungsdiode D1 bis D4 elektrisch antiparallel als Freilauf
diode geschaltet. Bei diesem Gleichstrom-Umkehrsteller 12
sind als abschaltbare, nicht symmetrisch sperrende
Leistungshalbleiterschalter T1 bis T4 IGBTs vorgesehen, wobei
als Leistungsdiöden D1 bis D4 jeweils eine Schottky-Diode aus
Siliziumcarbid vorgesehen ist.
Die Fig. 5 zeigt eine fünfte Ausführungsform einer speicher
ladungsarmen, selbstgeführten Stromrichterschaltung, die
einen abschaltbaren, nicht symmetrisch sperrenden Leistungs
halbleiter T1 und eine zugehörige Leistungsdiode D1 aufweist.
Der abschaltbare, nicht symmetrisch sperrende Leistungshalb
leiter T1 und diese Leistungsdiode D1 sind elektrisch in
Reihe geschaltet, wobei die Leistungsdiode D1 kathodenseitig
mit dem Emitter des Leistungshalbleiters T1 verbunden ist.
Dieser Verbindungspunkt ist mittels einer Induktivität L1 mit
einer Ausgangsklemme verbunden. Die Anode der Leistungsdiode
D1 ist mit einer anderen Ausgangsklemme und mit einer
Eingangsklemme verknüpft. Elektrisch parallel zur Reihen
schaltung Leistungshalbleiter T1 und -diode D1 ist ein
Kondensator C1 geschaltet, dessen Anschlüsse mit den
Eingangsklemmen dieser Stromrichterschaltung verbunden sind.
Elektrisch parallel zu den Ausgangsklemmen, an denen eine
Ausgangsspannung Ua abgreifbar ist, ist ein Kondensator C2
geschaltet. Diese selbstgeführte Stromrichterschaltung ist
ein Tiefsetzsteller, mit der aus einer Eingangsspannung Ue
eine beliebige Ausgangsspannung Ua < Ue generiert werden kann,
wobei die Amplitude dieser Ausgangsspannung Ua vom
Tastverhältnis des Leistungshalbleiters T1 abhängig ist. Als
abschaltbaren, nicht symmetrisch sperrenden
Leistungshalbleiter T1 ist ein IGBT und als Leistungsdiode D1
eine Schottky-Diode aus Siliziumcarbid vorgesehen.
In der Fig. 6 ist eine sechste Ausführungsform einer speicher
ladungsarmen, selbstgeführten Stromrichterschaltung darge
stellt. Diese Schaltung unterscheidet sich von der Schaltung
gemäß Fig. 5 dadurch, daß die Leistungsdiode D1 anodenseitig
mit dem Kollektor des abschaltbaren, nicht symmetrisch
sperrenden Leistungshalbleiters T1 elektrisch leitend
verbunden ist. Die Reihenschaltung aus Induktivität L1 und
Kondensator C2 ist ebenfalls elektrisch parallel zur
Leistungsdiode D1 geschaltet, wobei die Anschlüsse des
Kondensators C2 hier mit den Eingangsklemmen verbunden sind,
an denen eine Eingangsspannung Ue angelegt werden kann. Die
Anschlüsse des Kondensators C1 sind bei dieser Stromrichter
schaltung mit den Ausgangsklemmen verbunden, an denen eine
Ausgangsspannung Ua abgegriffen werden kann, deren Amplitude
größer ist als die Amplitude der Eingangsspannung Ue. Bei
diesem Hochsetzsteller ist der abschaltbare, nicht symme
trisch sperrende Leistungshalbleiter T1 ein IGBT und die
Leistungsdiode D1 eine Schottky-Diode aus Siliziumcarbid.
Diese beiden selbstgeführten Stromrichterschaltungen gemäß
Fig. 5 und 6 können auch zu einer Stromrichterschaltung zusam
mengefaßt werden, wobei dann die zugehörige Leistungsdiode D1
eines abschaltbaren, nicht symmetrisch sperrenden Leistungs
halbleiters T1 antiparallel zum zweiten Leistungshalbleiter
T1 geschaltet ist. D.h., ein derartiger Hoch-Tiefsetzsteller
weist einen Brückenzweig mit zwei abschaltbaren, nicht symme
trisch sperrenden Leistungshalbleitern auf, denen jeweils
eine Leistungsdiode elektrisch antiparallel geschaltet sind.
Durch die Verwendung von Schottky-Dioden aus Siliziumcarbid
als Leistungsdioden bei einer selbstgeführten Stromrichter
schaltung mit wenigstens einem abschaltbaren, nicht symme
trisch sperrenden Leistungshalbleiterschalter, zu dem auch
ein Hochsetz- bzw. ein Tiefsetzsteller gezählt wird, erhält
man eine speicherladungsarme Stromrichterschaltung, deren
Schaltverluste kleiner sind und dadurch sich die Ausnutzbar
keit dieser Stromrichterschaltung erhöht hat.
Claims (7)
1. Speicherladungsarme, selbstgeführte Stromrichterschaltung
mit wenigstens einem abschaltbaren, nicht symmetrisch
sperrenden Leistungshalbleiterschalter (T1, . . . , T6) mit einer
zugehörigen Leistungsdiode (D1, . . . , D6), wobei als
Leistungsdiode (D1, . . . , D6) eine Schottky-Diode aus
Siliziumcarbid vorgesehen ist.
2. Speicherladungsarme, selbstgeführte Stromrichterschaltung
nach Anspruch 1, wobei die Leistungsdiode (D1, . . . , D6) und der
Leistungshalbleiter (T1, . . . , T6) elektrisch in Reihe geschal
tet sind, wobei diese Leistungsdiode (D1, . . . , D6) kathodensei
tig mit dem Emitter des Leistungshalbleiters (T1, . . . , T6)
verbunden ist.
3. Speicherladungsarme, selbstgeführte Stromrichterschaltung
nach Anspruch 1, wobei die Leistungsdiode (D1, . . . , D6) und der
Leistungshalbleiter (T1, . . . , T6) elektrisch in Reihe geschal
tet sind, wobei diese Leistungsdiode (D1, . . . , D6) anodenseitig
mit dem Kollektor des Leistungshalbleiters (T1, . . . , T6)
verbunden ist.
4. Speicherladungsarme, selbstgeführte Stromrichterschaltung
nach Anspruch 1, wobei sechs dieser Leistungshalbleiter
schalter (T1, . . . , T6) in eine 6-pulsige Brückenschaltung (4)
angeordnet sind, die spannungsseitig einen Kondensator (C1)
als Energiespeicher aufweist, und wobei jedem Leistungshalb
leiterschalter (T1, . . . , T6) eine Leistungsdiode (D1, . . . , D6)
elektrisch antiparallel als Freilaufdiode geschaltet ist.
5. Speicherladungsarme, selbstgeführte Stromrichterschaltung
nach Anspruch 1, wobei sechs nicht symmetrische sperrende
Leistungshalbleiterschalter (T1, . . . , T6) in eine 6-pulsige
Brückenschaltung (4) angeordnet sind, die gleichstromseitig
eine Induktivität (L1) als Energiespeicher aufweist, und
wobei jedem Leistungshalbleiterschalter (T1, . . . , T6) eine
Leistungsdiode (D1, . . . , D6) elektrisch derart in Reihe
geschaltet ist, daß diese symmetrisch sperrend sind.
6. Speicherladungsarme, selbstgeführte Stromrichterschaltung
nach Anspruch 1, wobei jeweils vier dieser Leistungshalb
leiterschalter (T1, . . . , T4) in eine Phase (R, S, T) einer
dreiphasigen Brückenschaltung (6) angeordnet sind, die
gleichspannungsseitig zwei elektrisch in Reihe geschaltete
Kondensatoren (C1, C2) als Energiespeicher mit Mittenanschluß
(M) aufweist, wobei jedem Leistungshalbleiterschalter
(T1, . . . , T4) eine Leistungsdiode (D1, . . . , D4) elektrisch
antiparallel als Freilaufdiode und wobei jeweils ein
Mittenanschluß (8, 10) zwei elektrisch in Reihe geschaltete
Leistungshalbleiterschalter (T1, T2; T3, T4) mittels einer
Leistungsdiode (D7, D8) mit dem Mittenanschluß (M) des
Energiespeichers verbunden sind.
7. Speicherladungsarme, selbstgeführte Stromrichterschaltung
nach Anspruch 1, wobei jeweils zwei dieser Leistungshalb
leiterschalter (T1, T2; T3, T4) in einem Brückenzweig (14, 16)
eines Gleichstrom-Umkehrstellers (12) angeordnet sind, denen
gleichspannungsseitig ein Kondensator (C1) als Energie
speicher zugeordnet ist, und wobei jedem Leistungshalbleiter
schalter (T1, . . . , T4) eine Leistungsdiode (D1, . . . , D4)
elektrisch antiparallel als Freilaufdiode geschaltet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19638620A DE19638620A1 (de) | 1996-09-20 | 1996-09-20 | Speicherladungsarme, selbstgeführte Stromrichterschaltung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19638620A DE19638620A1 (de) | 1996-09-20 | 1996-09-20 | Speicherladungsarme, selbstgeführte Stromrichterschaltung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19638620A1 true DE19638620A1 (de) | 1998-04-02 |
Family
ID=7806367
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19638620A Withdrawn DE19638620A1 (de) | 1996-09-20 | 1996-09-20 | Speicherladungsarme, selbstgeführte Stromrichterschaltung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19638620A1 (de) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000060670A2 (de) * | 1999-03-31 | 2000-10-12 | Siced Electronics Development Gmbh & Co. Kg | Integrierte halbleitervorrichtung mit einem lateralen leistungselement |
DE10204827A1 (de) * | 2002-02-06 | 2003-06-05 | Siemens Ag | Frequenzumrichter mit hohen Taktfrequenzen |
WO2006021116A1 (de) * | 2004-08-26 | 2006-03-02 | Abb Schweiz Ag | Vorrichtung zur speisung von hilfsbetriebeeinrichtungen für ein kraftstoffelektrisch angetriebenes fahrzeug |
WO2006021115A1 (de) * | 2004-08-26 | 2006-03-02 | Abb Schweiz Ag | Vorrichtung zur speisung von hilfsbetriebeeinrichtungen für ein kraftstoffelektrisch angetriebenes fahrzeug |
JP2011078296A (ja) * | 2009-09-04 | 2011-04-14 | Mitsubishi Electric Corp | 電力変換回路 |
DE102021203855A1 (de) | 2021-04-19 | 2022-10-20 | Zf Friedrichshafen Ag | Ansteuerverfahren für Leistungshalbleiter eines Inverters, Schaltungsanordnung, sowie Elektroantrieb |
DE102021203861A1 (de) | 2021-04-19 | 2022-10-20 | Zf Friedrichshafen Ag | Schaltungsanordnung für parallel geschaltete Leistungshalbleiter, sowie Elektronikmodul |
DE102021203867A1 (de) | 2021-04-19 | 2022-10-20 | Zf Friedrichshafen Ag | Schaltungsanordnung für parallel geschaltete Leistungshalbleiter, sowie Elektronikmodul |
DE102021203864A1 (de) | 2021-04-19 | 2022-10-20 | Zf Friedrichshafen Ag | Schaltungsanordnung für parallel geschaltete Leistungshalbleiter, sowie Elektronikmodul |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3809090A1 (de) * | 1988-03-18 | 1989-10-19 | Philips Patentverwaltung | Sperrwandler mit einem pulsbreitenmodulator |
DE3927734C2 (de) * | 1989-08-23 | 1992-04-23 | Ant Nachrichtentechnik Gmbh, 7150 Backnang, De |
-
1996
- 1996-09-20 DE DE19638620A patent/DE19638620A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3809090A1 (de) * | 1988-03-18 | 1989-10-19 | Philips Patentverwaltung | Sperrwandler mit einem pulsbreitenmodulator |
DE3927734C2 (de) * | 1989-08-23 | 1992-04-23 | Ant Nachrichtentechnik Gmbh, 7150 Backnang, De |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000060670A2 (de) * | 1999-03-31 | 2000-10-12 | Siced Electronics Development Gmbh & Co. Kg | Integrierte halbleitervorrichtung mit einem lateralen leistungselement |
WO2000060670A3 (de) * | 1999-03-31 | 2001-07-26 | Siced Elect Dev Gmbh & Co Kg | Integrierte halbleitervorrichtung mit einem lateralen leistungselement |
DE10204827A1 (de) * | 2002-02-06 | 2003-06-05 | Siemens Ag | Frequenzumrichter mit hohen Taktfrequenzen |
WO2006021116A1 (de) * | 2004-08-26 | 2006-03-02 | Abb Schweiz Ag | Vorrichtung zur speisung von hilfsbetriebeeinrichtungen für ein kraftstoffelektrisch angetriebenes fahrzeug |
WO2006021115A1 (de) * | 2004-08-26 | 2006-03-02 | Abb Schweiz Ag | Vorrichtung zur speisung von hilfsbetriebeeinrichtungen für ein kraftstoffelektrisch angetriebenes fahrzeug |
US7547982B2 (en) | 2004-08-26 | 2009-06-16 | Abb Schweiz Ag | Device for the feeding of auxiliary operating facilities for a fuel-electrically driven vehicle |
US7675191B2 (en) | 2004-08-26 | 2010-03-09 | Abb Schweiz Ag | Device for the feeding of auxiliary operating facilities for a fuel-electrically driven vehicle |
JP2011078296A (ja) * | 2009-09-04 | 2011-04-14 | Mitsubishi Electric Corp | 電力変換回路 |
DE102021203855A1 (de) | 2021-04-19 | 2022-10-20 | Zf Friedrichshafen Ag | Ansteuerverfahren für Leistungshalbleiter eines Inverters, Schaltungsanordnung, sowie Elektroantrieb |
DE102021203861A1 (de) | 2021-04-19 | 2022-10-20 | Zf Friedrichshafen Ag | Schaltungsanordnung für parallel geschaltete Leistungshalbleiter, sowie Elektronikmodul |
DE102021203867A1 (de) | 2021-04-19 | 2022-10-20 | Zf Friedrichshafen Ag | Schaltungsanordnung für parallel geschaltete Leistungshalbleiter, sowie Elektronikmodul |
DE102021203864A1 (de) | 2021-04-19 | 2022-10-20 | Zf Friedrichshafen Ag | Schaltungsanordnung für parallel geschaltete Leistungshalbleiter, sowie Elektronikmodul |
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