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Kurzschlußschutz für einen Matrixumrichter

IP.com Disclosure Number: IPCOM000017249D
Original Publication Date: 2000-Apr-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-22
Document File: 2 page(s) / 17K

Publishing Venue

Siemens

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Manfred Bruckmann: AUTHOR [+3]

Abstract

Ein Matrixumrichter ist ein selbstgeführter Direktumrichter, der eine Motorfrequenz über der speisenden Netzfrequenz ermöglicht. Durch den Einsatz abschaltbarer Leistungshalbleiter müssen auf der Netzseite der Matrixumrichter-Schaltung Filterkondensatoren eingesetzt werden, um eine Schaltüberspannungen an den Ventilen zu minimieren. Damit die Filterkondensatoren diese Funktion wahrnehmen können, sind sie dem Wechselrichter niederinduktiv zugeordnet. Im Kurzschlußfall ist die Kurzschlußfestigkeit der Leistungshalbleiter im Wechselrichter für die Systemsicherheit entscheidend, da es ggf. zu einer Zerstörung des Leistungsteils kom- men kann. Problematischer Weise lassen sich jedoch Kurzschlußfestigkeit und niedrige Schaltungsverluste bei einem Leistungshalbleiter nicht unabhängig voneinander einstellen.

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Industrie

Kurzschlußschutz für einen Matrixumrichter

Idee: Manfred Bruckmann, Nürnberg; Walter Springmann, Adelsdorf;

Eric Baudelot, Weisendorf

Ein Matrixumrichter ist ein selbstgeführter Direktumrichter, der eine Motorfrequenz überder speisenden Netzfrequenz ermöglicht. Durch den Einsatz abschaltbarerLeistungshalbleiter müssen auf der Netzseite der Matrixumrichter-SchaltungFilterkondensatoren eingesetzt werden, um eine Schaltüberspannungen an den Ventilen zuminimieren. Damit die Filterkondensatoren diese Funktion wahrnehmen können, sind siedem Wechselrichter niederinduktiv zugeordnet.

Im Kurzschlußfall ist die Kurzschlußfestigkeit der Leistungshalbleiter im Wechselrichter fürdie Systemsicherheit entscheidend, da es ggf. zu einer Zerstörung des Leistungsteils kom-men kann. Problematischer Weise lassen sich jedoch Kurzschlußfestigkeit und niedrigeSchaltungsverluste bei einem Leistungshalbleiter nicht unabhängig voneinander einstellen.

Da besonders geringe Schaltungsverluste nur mit nicht kurzschlussfesten Leistungshalb-leitern erzielt werden können und hohe Ansprechzeiten neben großen Streuinduktivitätengegen eine Absicherung auf der Netzseite sprechen, wird vorgeschlagen, einen Kurz-schlussschutz durch limitierende Elemente aus Siliziumcarbid (SiC) zu realisieren. Hierfürwerden die SiC-Elemente in die Zuleitung von den Filterkondensatoren zum Wechselrichterniederinduktiv eingebracht. Als limitierende Elemente können z.B. zwei antiserielle, unidi-rektionale Bauelemente, die durch jeweils antiparallele Dioden entkoppelt sind oder ein bidi-rektionaler Limiter aus SiC eingesetzt werden. Die Montage der Limiter kann hierbei kun-denspezifisch im Wechselrichtermodul oder bei großen Leistungen auch separat erfolgen.Diese SiC-Elemente können auch in den Kondensatorleitungen angeordnet werden, wo-durch ein SiC-Element eingespart wird. Limiter sind Bauelemente, die oberhalb einer defi-nierten Stromschwelle Spannung aufnehmen. Die Stromschwelle wird durch das Design desBauelementes bestimmt. Die Wahl des Limiters...