DE3635401C2

DE3635401C2 -

Info

Publication number: DE3635401C2
Application number: DE19863635401
Authority: DE
Inventors: Norbert Ing.(Grad.) Niesel; Klaus Ing.(Grad.) 1000 Berlin De Wegener
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1986-10-15
Filing date: 1986-10-15
Publication date: 1989-07-13
Also published as: DE3635401A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Schaltungsanordnung ist durch die DE 34 90 150 T1 bekannt.

Bei dieser bekannten Anordnung ist die Beschaltungsdrossel zwischen die abschaltbaren Halbleiterbauelemente (z. B. GTO-Thyristoren) geschaltet und mit einer Mittelanzapfung versehen, die den Wechselspannungsanschluß des Wechselrichters darstellt. Zur Abfuhr der Beschaltungsenergie vor bzw. nach jedem Schaltvorgang mittels Stromwandler in die speisende Gleichspannungsquelle sind die Beschaltungselemente jedes abschaltbaren Halbleiterschalters über die Serienschaltung der Primärwicklung des Stromwandlers und einer Diode miteinander verbunden, wobei diese Serienschaltung jeweils zwischen dem Beschaltungskondensator und der Beschaltungsdiode angeschlossen ist.

Durch die DE 35 44 232 A1 ist eine Schaltungsanordnung bekannt, bei der je Phase unsymmetrisch, d. h. nur einem GTO-Thyristor ein Beschaltungskondensator und eine Beschaltungsdiode parallelgeschaltet ist und die Beschaltungsdrossel zwischen einem GTO-Thyristor und einem Pol der Gleichspannungsquelle angeordnet ist. Zwischen diesem einen Pol und dem Verbindungspunkt zwischen Beschaltungskondensator und Beschaltungsdiode ist über eine weitere Beschaltungsdiode eine überschüssige Beschaltungsenergie aufnehmende Einrichtung geschaltet, wobei zwischen dem anderen Pol der Gleichspannungsquelle und der weiteren Beschaltungsdiode ein Speicherkondensator gelegt ist. Zusätzlich ist bei dieser Schaltungsanordnung eine den Anstieg eines Kurzschlußstromes zwischen der Gleichspannungsquelle und dem Wechselrichter begrenzende (Begrenzungs-) Drossel vorgesehen.

Auch bei einer Schaltungsanordnung nach der CH-PS 5 27 511 ist eine den Anstieg eines Kurzschlußstromes begrenzende Drosselspule zwischen dem einen Pol einer speisenden Gleichspannungsquelle und einem aus Thyristoren aufgebauten Wechselrichter vorgesehen. Zur nutzbringenden Einspeisung der von einer Kommutierungseinrichtung gelieferten, zur Löschung der Thyristoren dienenden Kommutierungsenergie in die Gleichspannungsquelle sind bei dieser Schaltungsanordnung Transformatoren vorgesehen, deren Primärwicklungen mit den Thyristoren jeweils in Reihe liegen und deren Sekundärwicklungen phasenmäßig hintereinandergeschaltet an die Gleichspannungsquelle angeschlossen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs beschriebene Anordnung derart auszugestalten, daß die Einrichtung zur Rückspeisung der Beschaltungsenergie möglichst einfach aufgebaut wird, wobei die sekundärseitigen Windungszahlen der Stromwandler je Phase möglichst klein sind und die Sperrspannungsbeanspruchungen der notwendigen Blockdioden gering gehalten werden. Auch soll bei unsymmetrischer Anordnung der Beschaltungselemente für die abschaltbaren Halbleiterbauelemente im Wechselrichter eine zusätzlich vorzugsehende, überschüssige Beschaltungsenergie aufnehmende Einrichtung gering dimensioniert werden können und eine Energie sparende Abmagnetisierung einer zusätzlich vorzusehenden, den Anstieg eines Kurzschlußstromes begrenzenden Drossel möglich sein.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung soll im folgenden anhand eines in der Zeichnungsfigur dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert werden.

Die Zeichnungsfigur zeigt das Prinzipschaltbild eines aus einer durch einen Kondensator C _d gebildeten Gleichspannungsquelle mit einer Gleichspannung U _d gespeisten, dreiphasigen Wechselrichters.

Da die elektrischen Bauelemente in den drei Phasen U, V, W gleich sind, sind sie nur bei der Phase U bezeichnet.

Zwischen dem positiven und dem negativen Pol der Gleichspannungsquelle sind zwei hintereinandergeschaltete, als GTO-Thyristoren ausgebildete, abschaltbare Halbleiterbauelemente T 1, T 2 in Reihe mit einer Beschaltungsdrossel L _{S 1} gelegt. Der Wechselspannungsanschluß (U) ist am Verbindungspunkt der beiden Halbleiterbauelemente T 1, T 2 vorgesehen.

Dem abschaltbaren Halbleiterbauelement T 1 liegt eine Freilaufdiode D 1 antiparallel, während dem abschaltbaren Halbleiterbauelement T 2 ebenfalls eine antiparallele Freilaufdiode D 2 zugeordnet ist.

In unsymmetrischer Beschaltung des Wechseltrichters ist die Serienschaltung eines Beschaltungskondensators C _S und einer (ersten) Beschaltungsdiode D _{S 1} nur dem abschaltbaren Halbleiterbauelement T 1 parallelgeschaltet. Zwischen dem negativen Pol der Gleichspannungsquelle und dem Verbindungspunkt zwischen Beschaltungskondensator C _S und der ersten Beschaltungdiode D _{S 1} ist über eine weitere Beschaltungsdiode D _{S 2} eine überschüssige Beschaltungsenergie aufnehmende Einrichtung U _Q angeordnet. Zwischen dem positiven Pol der Gleichspannungsquelle und dem Verbindungspunkt der Einrichtung U _Q mit der weiteren Beschaltungsdiode D _{S 2} liegt ein Speicherkondensator C _O.

Zur Begrenzung des Anstiegs eines Kurzschlußstromes ist zwischen dem negativen Pol des Kondensators C _d und den Beschaltungsdrosseln L _{S 1} jeder Phase eine Begrenzungsdrossel L _{K 1} angeordnet.

Zur Abmagnetisierung der Begrenzungsdrossel L _{K 1} und zur Zurückspeisung von Beschaltungsenergie, die von der Einrichtung U _Q nicht aufgenommen werden soll, weil sie überschüssig ist, sind die Beschaltungsdrosseln L _{S 1} jeder Phase als Primärwicklung eines Stromwandlers W _S und die Begrenzungsdrossel L _{K 1} als Primärwicklung eines weiteren Stromwandlers W _K ausgebildet. Die Sekundärwicklung L _{K 2} des Stromwandlers W _K liegt jeweils mit den Sekundärwicklungen L _{S 2} der Stromwandler W _S über eine Reihenschaltung von Blockdioden D _AS zwischen den beiden Polen der Gleichspannungsquelle.

Da überschüssige Beschaltungsenergie weitgehend von der Einrichtung U _Q ferngehalten wird, kann diese Einrichtung möglichst gering dimensioniert werden. Die sekundärseitigen Windungszahlen der Stromwandler W _K und W _S können aufgrund der Hintereinanderschaltung so gering wie möglich gehalten werden, und die Blockdioden D _AS erfahren nur die geringstmögliche Sperrspannungsbelastung.

Besonders günstig erfolgt der Aufbau der beschriebenen Schaltungsanordnung, wenn die Induktivität jeder Beschaltungsdrosselspule L _{S 1} halb so groß ist wie die Induktivität der Begrenzungsdrosselspule L _{K 1}. Als Übersetzungsverhältnis zwischen den Primär- und den Sekundärwicklungen bei den Stromwandlern W _S sowie dem weiteren Stromwandler W _K ist 1:3 anzustreben.

Die Spannung der die zusätzliche Beschaltungsenergie aufnehmenden Einrichtung U _Q sollte dabei etwa 30% der Spannung U _d am Kondensator C _d betragen. Dieser Kondensator C _d kann z. B. der Zwischenkreiskondensator eines Gleichspannungszwischenkreisumrichters sein.

Claims

1. Schaltungsanordnung zur Rückspeisung von Beschaltungsenergie in die Gleichspannungsquelle eines Wechselrichters, bei dem
- je Phase zwischen den Polen der Gleichspannungsquelle die Reihenschaltung zweier abschaltbarer Halbleiterbauelemente mit einer Beschaltungsdrosselspule liegt und der Wechselspannungsanschluß zwischen den beiden Halbleiterbauelementen angeordnet ist,
- jedem abschaltbaren Halbleiterbauelement antiparallel jeweils eine Freilaufdiode zugeordnet ist,
- zumindest einem der Halbleiterbauelemente die Reihenschaltung eines Beschaltungskondensators mit einer Beschaltungsdiode parallelgeschaltet ist und
- ein primärseitig mit den Beschaltungselementen verbundener Stromwandler mit seiner Sekundärwicklung in Reihe mit zumindest einer Blockdiode zwischen die Pole der Gleichspannungsquelle geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, Daß die Beschaltungsdrosselspule (L _{S 1}) jeder Phase (U, V, W) die Primärwicklung des Stromwandlers (W _S) bildet, und daß die Sekundärwicklung (L _{S 2}) jedes Stromwandlers (W _S) in Reihe mit der Sekundärwicklung (L _{K 2}) eines weiteren Stromwandlers (W _K) geschaltet ist, dessen Primärwicklung als eine den Anstieg eines Kurzschlußstromes begrenzende (Begrenzungs-) Drosselspule (L _{K 1}) zwischen dem einen Pol der Gleichspannungsquelle (C _d) und jeweils der Reihenschaltung aus Beschaltungsdrosselspule (L _{S 1}) und abschaltbaren Halbleiterbauelementen (T 1, T 2) angeordnet ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivität jeder Beschaltungsdrosselspule (L _{S 1}) halb so groß ist wie die Induktivität der Begrenzungsdrosselspule (L _{K 1}).

3. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Übersetzungsverhältnis zwischen Primär- und Sekundärwicklungen bei den Stromwandlern (W _S) sowie dem weiteren Stromwandler (W _K) 1:3 ist.