DE19833490A1 - Spannungszwischenkreisumrichter - Google Patents
SpannungszwischenkreisumrichterInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spannungszwischenkreisumrichter mit einem eingangsseitigen Gleichrichter (1), einem ausgangsseitigen Wechselrichter (2) und einem dazwischen angeordneten Stützkondensator (3), wobei parallel zum Stützkondensator (3) eine Schutzschaltung (7 + 8) mit einem Auslöseelement (7) und einem Strombegrenzungselement (8) angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist das Strombegrenzungselement (8) als Heißleiter (8) ausgebildet.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spannungszwischen
kreisumrichter mit einem eingangsseitigen Gleichrichter, ei
nem ausgangsseitigen Wechselrichter und einem dazwischen an
geordneten Stützkondensator, wobei parallel zum Stützkonden
sator eine Schutzschaltung mit einem Auslöseelement und einem
Strombegrenzungselement angeordnet ist.
Ein derartiger Spannungszwischenkreisumrichter wird bei
spielsweise als Traktionsumrichter in Lokomotiven und Trieb
wagen eingesetzt. Bei ihm ist das Strombegrenzungselement als
Drossel ausgebildet.
Eine Drossel hat den Nachteil, große magnetische Felder zu
erzeugen und somit starke Wechselwirkungen zu ihrer Umgebung
hervorrufen. Folglich muß die Drossel mechanisch sehr stabil
ausgeführt und befestigt sein. Ferner kann das entstehende
Magnetfeld andere elektronische Einrichtungen, vor allem im
Umrichter selbst, stören.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen
Spannungszwischenkreisumrichter derart weiterzubilden, daß er
die Nachteile des Standes der Technik vermeidet.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Strombegrenzungsele
ment als Heißleiter ausgebildet ist.
Das Auslöseelement kann ein beliebiger schneller Halbleiter
schalter sein. Vorzugsweise aber ist das Auslöseelement als
Thyristor ausgebildet.
Die Gefahr von Überspannungen, die mittels der Schutzschal
tung verhindert werden sollen, können besonders dann auftre
ten, wenn am eingangsseitigen Gleichrichter plötzliche Netz
spannungsabfälle, am ausgangsseitigen Wechselrichter transi
ente Laständerungen oder andere Störungen auftreten können
und der Wechselrichter als rückspeisefähiger Wechselrichter
ausgebildet ist. Besonders in diesem Fall sollte also ein er
findungsgemäßer Spannungszwischenkreisumrichter verwendet
werden.
Die erfindungsgemäße Schutzschaltung ist ferner besonders
dann von Vorteil, wenn der Spannungszwischenkreisumrichter
als Hochspannungs-Spannungszwischenkreisumrichter ausgebildet
ist, also im Betrieb des Spannungszwischenkreisumrichters am
Stützkondensator eine Betriebsspannung von über 1 kV abfällt.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nach
folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Dabei
zeigt in Prinzipdarstellung die einzige
Fig. 1 einen Spannungszwischenkreisumrichter.
Gemäß Fig. 1 weist ein Spannungszwischenkreisumrichter einen
eingangsseitigen Gleichrichter 1, einen ausgangsseitigen
Wechselrichter 2 und einen dazwischen angeordneten Stützkon
densator 3 auf. Der Gleichrichter 1 wird aus einem Netz 4 ge
speist. An den Wechselrichter 2 ist eine Last 5 angeschlos
sen.
Gemäß Ausführungsbeispiel ist der Gleichrichter 1 als gesteu
erter Gleichrichter 1 ausgebildet. Er weist also als gleich
richtende Halbleiterventile steuerbare Elemente auf, z. B.
IGBTs (IGBT = insulated gate bipolar transistor) oder GTOs (=
gate turn off-Thyristoren). Der Gleichrichter 1 könnte aber
auch mit ungesteuerten Halbleiterventilen, also Dioden, aus
gebildet sein. Der Gleichrichter 1 wird ferner gemäß Ausfüh
rungsbeispiel aus einem Einphasen-Wechselstromnetz 4 ge
speist. Er könnte aber auch aus einem Drehstromnetz gespeist
werden.
Der Wechselrichter 2 weist ebenfalls gesteuerte Halbleiter
ventile auf, also IGBTs oder GTOs. Er ist vorzugsweise als
rückspeisefähiger Wechselrichter 2 ausgebildet. Er kann also
ggf. elektrische Energie von der Last 5 in den Zwischenkreis
rückspeisen. Gemäß Ausführungsbeispiel ist an den Wechsel
richter 2 eine Drehstromlast 5 angeschlossen. Es könnte aber
auch eine einphasige Wechselstromlast angeschlossen sein.
Im Betrieb des Spannungszwischenkreisumrichters fällt am
Stützkondensator 3 eine Betriebsspannung U von mehr als 1 kV
ab. Die Betriebsspannung U wird mittels einer Steuerschaltung
6 erfaßt und ausgewertet. Wenn der absolute Wert der Be
triebsspannung U bzw. die zeitliche Änderung der Betriebs
spannung U einen - ggf. einstellbaren - Grenzwert übersteigt,
steuert die Steuerschaltung 6 ein Auslöseelement 7 einer
Schutzschaltung an, welche parallel zum Stützkondensator 3
angeordnet ist. Hierdurch wird die Betriebsspannung U nahezu
schlagartig auf O abgebaut. Das Auslöseelement 7 kann als be
liebiger schneller Halbleiterschalter ausgebildet sein. Vor
zugsweise aber ist das Auslöseelement 7 als Thyristor 7 aus
gebildet.
Die Betriebsspannung U wird mittels eines Kurzschlußstromes I
abgebaut, der durch das Auslöseelement 7 fließt. Der Kurz
schlußstrom I darf einerseits nicht zu schnell ansteigen und
andererseits einen Maximalwert nicht übersteigen. Dennoch muß
die Betriebsspannung U so schnell so weit abgebaut werden,
daß eine Lichtbogenbrennspannung, bei der spätestens ein
evtl. Lichtbogen erlöschen würde, rechtzeitig erreicht wird.
Um dies zu gewährleisten, ist dem Auslöseelement 7 ein Strom
begrenzungselement 8 vorgeschaltet, welches erfindungsgemäß
als Heißleiter 8 ausgebildet ist. Das Strombegrenzungselement
8 ist ebenfalls Bestandteil der Schutzschaltung. Durch den
relativ hohen Startwiderstand des Strombegrenzungselements 8
werden somit der Anstieg beim Auslösen des Auslöseelements 7
und der Maximalwert des Kurzschlußstroms durch das Auslöse
element 7 begrenzt.
Der Stromfluß durch das Strombegrenzungselement 8 führt zu
einer Erwärmung des Strombegrenzungselements 8. Hierdurch
verringert sich dessen Widerstand, so daß die verbleibende
Restspannung noch schneller abgebaut wird. Im Gegensatz zu
einer Drossel entstehen aber kaum Magnetfelder, so daß die
bei Verwendung einer Drossel sich ergebenden Probleme vermie
den werden.
Der Spannungszwischenkreisumrichter kann insbesondere in Lo
komotiven und Triebwagen als Traktionsumrichter eingesetzt
werden.
Claims (5)
1. Spannungszwischenkreisumrichter mit einem eingangsseitigen
Gleichrichter (1), einem ausgangsseitigen Wechselrichter
(2) und einem dazwischen angeordneten Stützkondensator
(3), wobei parallel zum Stützkondensator (3) eine Schutz
schaltung (7+8) mit einem Auslöseelement (7) und einem
Strombegrenzungselement (8) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Strombegrenzungselement (8) als Heißleiter (8)
ausgebildet ist.
2. Spannungszwischenkreisumrichter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Auslöseelement (7) als Thyristor (7) ausgebildet
ist.
3. Spannungszwischenkreisumrichter nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Wechselrichter (2) als rückspeisefähiger Wechsel
richter (2) ausgebildet ist.
4. Spannungszwischenkreisumrichter nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß im Betrieb des Spannungszwischenkreisumrichters am
Stützkondensator (3) eine Betriebsspannung (U) über 1 kV
abfällt.
5. Spannungszwischenkreisumrichter nach einem der obigen An
sprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß er als Traktionsumrichter verwendet wird.
Priority Applications (1)
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DE1998133490 DE19833490C2 (de) | 1998-07-24 | 1998-07-24 | Spannungszwischenkreisumrichter |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE19833490C2 DE19833490C2 (de) | 2001-10-18 |
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Family Applications (1)
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DE (1) | DE19833490C2 (de) |
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DE19833490C2 (de) | 2001-10-18 |
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