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Implementierung von Schaltungselementen zwecks Beruehrungsschutz an den Anschluessen (Steckern) eines Frequenzumrichters im IGBT-Leistungsmodul

IP.com Disclosure Number: IPCOM000011962D
Published in the IP.com Journal: Volume 3 Issue 4 (2003-04-25)
Included in the Prior Art Database: 2003-Apr-25
Document File: 2 page(s) / 280K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Ein typischer Frequenzumrichter (siehe Abbildung 1) besteht aus einem Netzfilter (1), einem Gleichrichter (2), einem Zwischenkreis mit einem Glaettungskondensator (4) und einem Wechselrichter (6). Er wird vom Stromnetz versorgt und kann einen Motor (7) antreiben. Bei der Trennung vom Netz koennen an den Anschluessen L1, L2 und L3 fuer den menschlichen Koerper gesundheitsgefaehrdende Spannungen auftreten, die sowohl von dem Zwischenkreiskondensator (4) als auch vom Netzfilter zurueckgespeist werden. Eine Funktion zum kontrollierten Entladen (5) erfordert bei einer Realisierung mittels externer Elemente eine entsprechende Auslegung hinsichtlich der Spannungsabstaende und der Leistung. Damit steigt auch das Volumen bzw. der Bedarf an Leiterplattenflaeche. In einem Bauteil werden IGBT-Leistungsmodule (Insulated Gate Bipolar Transistor) der Gleich- und Wechselrichter untergebracht. Abbildung 2 zeigt einen typisches IGBT-Leistungsmodul. Es enthaelt zusaetzlich einen Bremstransistor und einen Temperatursensor. Die Ausfuehrung fuer einphasige Netze besitzt vier Gleichrichterdioden. Sowohl im industriellen als auch im privaten Gebrauch koennen beim Abziehen der jeweiligen Stecker gefaehrliche Spannungen auftreten. Die Idee besteht nun darin, in dem IGBT-Modul zusaetzlich eine bis drei (je nach vorgesehenem Versorgungsnetz) Gleichrichterdioden und zwei Transistoren zu implementieren. Abbildung 3 zeigt eine moegliche Anordnungsvariante. Die drei zusaetzlichen Dioden (VV) werden fuer die Erkennung eines Versorgungsausfalls oder eines Abziehens von der Steckverbindung verwendet. Die zusaetzlichen Transistoren (CL) werden fuer ein kontrolliertes Auf- und Entladen des Glaettungskondensators verwendet. Dafuer werden Stromquellen eingesetzt, die mit externen Elementen aufgebaut werden. Abbildung 4 zeigt das Prinzip eines Frequenzumrichters mit integriertem Beruehrungsschutz nach dem Ziehen des Steckers und mit kontrolliertem Aufladen der Kondensatoren beim Zuschalten der Versorgung. Dabei begrenzt die Schaltung (4) beim Einschalten der Versorgung durch den Transistor (5) den Ladestrom des Kondensators (9), bis die Spannung auf dem Kondensator (9) den geforderten Wert erreicht hat. Daraufhin schliessen die Relaiskontakte. Beim Abziehen des Steckers oder beim Abschalten der Versorgung wird das Fehlen der Spannung durch die Schaltung (6) erkannt und der Transistor (7) derart angesteuert, dass der Kondensator (9) kontrolliert entladen wird. Damit wird die Spannung sowohl auf dem Kondensator (9) als auch auf den Kondensatoren im Netzfilter (1) abgebaut. Die Schaltungen (4) und (6) dienen als Stromquellen.

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S

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Implementierung von Schaltungselementen zwecks Beruehrungsschutz an den Anschluessen (Steckern) eines Frequenzumrichters im IGBT-Leistungsmodul

Idea: Roman Wagner, DE-Amberg

Ein typischer Frequenzumrichter (siehe Abbildung 1) besteht aus einem Netzfilter (1), einem Gleichrichter (2), einem Zwischenkreis mit einem Glaettungskondensator (4) und einem Wechselrichter (6). Er wird vom Stromnetz versorgt und kann einen Motor (7) antreiben. Bei der Trennung vom Netz koennen an den Anschluessen L1, L2 und L3 fuer den menschlichen Koerper gesundheitsgefaehrdende Spannungen auftreten, die sowohl von dem Zwischenkreiskondensator (4) als auch vom Netzfilter zurueckgespeist werden. Eine Funktion zum kontrollierten Entladen (5) erfordert bei einer Realisierung mittels externer Elemente eine entsprechende Auslegung hinsichtlich der Spannungsabstaende und der Leistung. Damit steigt auch das Volumen bzw. der Bedarf an Leiterplattenflaeche.

In einem Bauteil werden IGBT-Leistungsmodule (Insulated Gate Bipolar Transistor) der Gleich- und Wechselrichter untergebracht. Abbildung 2 zeigt einen typisches IGBT-Leistungsmodul. Es enthaelt zusaetzlich einen Bremstransistor und einen Temperatursensor. Die Ausfuehrung fuer einphasige Netze besitzt vier Gleichrichterdioden. Sowohl im industriellen als auch im privaten Gebrauch koennen beim Abziehen der jeweiligen Stecker gefaehrliche Spannungen auftreten.

Die Idee besteht nun darin, in dem IGBT-Modul zusaetzlich eine bis drei (je nach vorgesehenem Versorgungsnetz) Gleichrichterdioden und zwei Transistoren zu implementi...