WO1997047492A1 - Frequenzumrichter, bei dem der netzstromrichter wahlweise an gleich- oder einphasigen wechselstrom angeschlossen ist - Google Patents

Frequenzumrichter, bei dem der netzstromrichter wahlweise an gleich- oder einphasigen wechselstrom angeschlossen ist Download PDF

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WO1997047492A1
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parallel
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switch
frequency converter
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Inventor
Rainer Weinmann
Thomas Bachner
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Elin Antriebstechnik Gmbh
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L9/00—Electric propulsion with power supply external to the vehicle
    • B60L9/16—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors
    • B60L9/30—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors fed from different kinds of power-supply lines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/26—Rail vehicles

Definitions

  • the invention relates to a frequency converter in which the mains converter is optionally connected to single-phase or single-phase alternating current, the primary winding of a transformer having two secondary windings lying on the alternating voltage, the mains converter consisting of four GTO or IGBT switching poles, two of which are each are connected in parallel.
  • a frequency converter is described in the Siemens publication by A. Weschta "Drive technology for the new high-performance locomotives of the S 252 series of the Spanish Railways", which is suitable for operation with DC and AC voltage. Here, operation with the two supply voltages additional inductors required.
  • the object of the invention is to provide a frequency converter in which no additional inductors are required for operation on different supply systems.
  • the parallel switching poles are connected together via a secondary winding which has a center tap, and in the case of direct current supply the center taps are connected to the intermediate circuit, and in the case of alternating current supply via the transformer the four switching poles are connected in parallel, and that the necessary changes in the connections between direct and alternating current are made by means of switches.
  • the primary winding of the transformer is bridged by means of a switch in the case of direct current supply.
  • the input inductance from the DC power supply and capacitors arranged in parallel with the switching poles form a suction circuit on the intermediate circuit side.
  • Another embodiment of the invention is that a switch for bridging the input inductance at the direct current input, a second switch for separating the two switching poles connected in parallel from the intermediate circuit neutral rail, a third switch for separating the mains converter from the alternating current, and a fourth switch for separating the the switching poles of capacitors connected in parallel from the DC link neutral rail, a fifth switch for separating the DC link capacitors from the DC link neutral rail, a sixth and seventh switch for applying two switching poles connected in parallel to the DC link voltage and an eighth and ninth switch for connecting the DC link is provided with the center taps of the secondary windings with the intermediate circuit.
  • FIG. 1 shows the frequency converter in DC operation and in FIG. 2 the frequency converter in AC operation is shown.
  • Secondary windings T1, T2, of the transformer with the primary winding T placed on the intermediate circuit are connected to the transformer windings T1, T2.
  • the switch 16 short-circuits the winding T in DC operation.
  • the braking point 17 is also arranged in the intermediate circuit.
  • Two three-phase motors 19 are connected to the machine converter 18.
  • Fig. 2 is identical to Fig. 1, but here the positions of the switches for AC operation are shown.

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Abstract

Bei einem Frequenzumrichter, bei dem der Netzstromrichter wahlweise an Gleich- oder einphasigen Wechselstrom angeschlossen ist, liegt an der Wechselspannung die Primärwicklung eines Transformators (T), der zwei Sekundärwicklungen (T1, T2) aufweist. Der Netzstromrichter besteht aus vier GTO- oder IGBT-Schaltpolen (1, 2, 3, 4), von denen je zwei parallel geschaltet sind. Die parallel geschalteten Schaltpole (1, 2, 3, 4) sind über je eine Sekundärwicklung (T1, T2), die eine Mittelanzapfung aufweist, zusammengeschaltet. Bei Gleichstromspeisung sind die Mittelanzapfungen mit dem Zwischenkreis verbunden, und bei Wechselstromspeisung sind über den Transformator (T) die vier Schaltpole (1, 2, 3, 4) parallel geschaltet. Die erforderlichen Änderungen in den Verbindungen zwischen Gleich- und Wechselstromspeisung erfolgen mittels Schalter (7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15). Dadurch wird durch Einsparung von Induktivitäten die Anzahl der Schalter reduziert.

Description

FREQUENZUMRICHTER BEI DEM DER NETZSTROMRICHTER WAHLWEISE AN GLEICH- ODER EINPHASIGEN WECHSELSTROM
ANGESCHLOSSEN IST
BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft einen Frequenzumrichter bei dem der Netzstromrichter wahlweise an Gleich- oder einphasigen Wechselstrom angeschlossen ist, wobei an der Wechselspannung die Primärwicklung eines Transformators liegt, der zwei Sekundärwicklungen aufweist, der Netzstromrichter aus vier GTO- oder IGBT- Schaltpolen besteht, von denen je zwei parallel geschaltet sind.
In der Siemens Publikation von A. Weschta „Antriebstechnik für die neuen Hochleistungslokomotiven der Baureihe S 252 der Spanischen Eisen¬ bahnen" ist ein Frequenzumrichter beschrieben, der für den Betrieb an Gleich- und Wechselspannung geeignet ist. Hierbei sind für den Betrieb an den beiden Versorgungsspannungen zusätzliche Induktivitäten erforderlich.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, einen Frequenzumrichter zu schaffen, bei dem keine zusätzlichen Induktivitäten für den Betrieb an verschiedenen Anspeisesystemen erforderlich sind.
Obige Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst, welche dadurch gekenn- zeichnet ist, daß die parallel geschalteten Schaitpole über je eine Sekundärwicklung die eine Mitteianzapfung aufweist zusammengeschaltet sind, und daß bei Gleichstromspeisung die Mittelanzapfungen mit dem Zwischenkreis verbunden sind, und daß bei Wechselstromspeisung über den Transformator die vier Schaltpole parallel geschaltet sind, und daß die erforderlichen Änderungen in den Verbindungen zwischen Gleich- und Wechselstromspeisung mittels Schalter erfolgen. Dadurch wird einerseits die voranstehende Aufgabe gelöst und weiters wird durch Einsparung von Induktivitäten auch die Anzahl der Schalter reduziert.
Nach einer Ausgestaltung ist bei Gleichstromspeisung die Primärwicklung des Transformators mittels eines Schalters überbrückt.
Von Vorteil ist, daß bei der Wechselstromspeisung die Eingangsinduktivität von der Gleichstromspeisung sowie parallel zu den Schaltpolen angeordnete Kondensatoren einen Saugkreis auf der Zwischenkreisseite bilden.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß ein Schalter zur Überbrückung der Eingangsinduktivität am Gleichstromeingang, ein zweiter Schalter zur Trennung der beiden parallel geschalteten Schaltpole von der Zwischenkreisnullschiene, ein dritter Schalter zur Trennung des Netzstrom- richters vom Wechselstrom, ein vierter Schalter zur Trennung der den Schaltpolen parallel geschalteten Kondensatoren von der Zwischenkreis¬ nullschiene, ein fünfter Schalter zur Trennung der Zwischenkreis- kondensatoren von der Zwischenkreisnullschiene, ein sechster und siebenter Schalter zum Anlegen von je zwei parallel geschalteten Schaltpolen an die Zwischenkreisspannung und ein achter und neunter Schalter zum Verbinden des Zwischenkreises mit den Mittelanzapfungen der Sekundärwicklungen mit dem Zwischenkreis vorgesehen ist.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung noch näher erläutert.
Die Fig. 1 zeigt den Frequenzumrichter im Gleichstrombetrieb und in Fig. 2 ist der Frequenzumrichter im Wechselstrombetrieb dargestellt.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten erfindungsgemäßen Frequenzumrichter für Gleichstrombetrieb sind die Schalter 7, 8, 9, 13 16 geschlossen. Die Schalter
10, 14 sind geöffnet und über die Schalter 11 , 15 ist die Mittelanzapfung der
Sekundärwichlungen T1 , T2, des Transformators mit der Primärwicklung T an den Zwischenkreis gelegt. Die Schaltpole 1 , 2, 3, 4 sind mit den Trafo¬ wicklungen T1 , T2 verbunden. Der Schalter 16 schließt im Gleichstrom¬ betrieb die Wicklung T kurz. Im Zwischenkreis ist noch der Bremsstellet 17 angeordnet. An den Maschinenstromrichter 18 sind zwei Drehstrommotoren 19 angeschlossen.
Die Fig. 2 ist ident mit Fig. 1 , jedoch sind hier die Stellungen der Schalter für den Wechselstrombetrieb dargestellt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Frequenzumrichter bei dem der Netzstromrichter wahlweise an Gleich¬ oder einphasigen Wechselstrom angeschlossen ist, wobei an der Wechselspannung die Primärwicklung eines Transformators liegt, der zwei Sekundärwicklungen aufweist, der Netzstromrichter aus vier GTO- oder IGBT- Schaltpolen besteht, von denen je zwei parallel geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel geschalteten Schaltpole über je eine Sekundärwicklung, die eine Mittelanzapfung aufweist zusammengeschaltet sind, und daß bei Gleichstromspeisung die Mittel¬ anzapfungen mit dem Zwischenkreis verbunden sind, und daß bei Wechselstromspeisung über den Transformator die vier Schaltpole parallel geschaltet sind, und daß die erforderlichen Änderungen in den Verbindungen zwischen Gleich- und Wechselstromspeisung mittels Schalter erfolgen.
2. Frequenzumrichter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß bei Gleichstromspeisung die Primärwicklung des Transformators mittels eines Schalters überbrückt ist.
3. Frequenzumrichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Wechselstromspeisung die Eingangsinduktivität von der Gleichstromspeisung sowie parallel zu den Schaltpolen angeordnete Kondensatoren einen Saugkreis auf der Zwischenkreisseite bilden.
4. Frequenzumrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schalter zur Überbrückung der Eingangs¬ induktivität am Gleichstromeingang, ein zweiter Schalter zur Trennung der beiden parallel geschalteten Schaltpole von der Zwischenkreisnullschiene, ein dritter Schalter zur Trennung des Netzstromrichters vom Wechsel¬ strom, ein vierter Schalter zur Trennung der den Schaltpolen parallel geschalteten Kondensatoren von der Zwischenkreisnullschiene, ein fünfter Schalter zur Trennung der Zwischenkreiskondensatoren von der Zwischenkreisnullschiene, ein sechster und siebenter Schalter zum Anlegen von je zwei parallel geschalteten Schaltpolen an die Zwischen- kreisspannung und ein achter und neunter Schalter zum Verbinden des Zwischenkreises mit den Mittelanzapfungen der Sekundärwicklungen mit dem Zwischenkreis vorgesehen ist.
PCT/AT1997/000124 1996-06-13 1997-06-12 Frequenzumrichter, bei dem der netzstromrichter wahlweise an gleich- oder einphasigen wechselstrom angeschlossen ist WO1997047492A1 (de)

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