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Verfahren zur aktiven Kompensation der Nullspannung am Umrichterausgang

IP.com Disclosure Number: IPCOM000018494D
Original Publication Date: 2002-Sep-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-23
Document File: 2 page(s) / 248K

Publishing Venue

Siemens

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Benno Weis: AUTHOR [+3]

Abstract

Bei einem konventionellen Umrichter, bestehend aus einem netzseitigen Stromrichter, einem Zwischen- kreis und einem lastseitigen Stromrichter, tritt am Ausgang eine Nullspannungskomponente auf, die je nach Anwendung zu unterschiedlichen Problemen führt (z.B. Lagerströme, elektromagnetische Ver- träglichkeit und unerwünschte Nullströme). Bei einem Umrichter mit Diodenbrücke als netzseiti- gen Stromrichter entsteht durch die Gleichrichtung eine periodische Verschiebung des Nullpunktpotenti- als des Zwischenkreises mit einer Grundfrequenz, die gleich der dreifachen Netzfrequenz ist. Die Amplitu- de der Nullpunktverschiebung kann dabei bis zu +/- 25% der Zwischenkreisspannung (V ZK ) betragen. Wird als netzseitigen Stromrichter ein sogenanntes Active-Front-End (AFE) eingesetzt, dann verschiebt sich das Nullpunktpotential des Zwischenkreises sprungförmig mit der Taktfrequenz des AFEs, wobei die Amplitude der Nullspannung bis zu 50% der Zwischenkreisspannung betragen kann.

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Industrie

Verfahren zur aktiven Kompen-sation der Nullspannung am Um-richterausgang

Idee: Benno Weis, Erlangen;

Jürgen Biela, Erlangen;Manfred Bruckmann, Erlangen

Bei einem konventionellen Umrichter, bestehend auseinem netzseitigen� Stromrichter,� einem� Zwischen-kreis� und� einem� lastseitigen Stromrichter, tritt amAusgang eine Nullspannungskomponente auf, die jenach Anwendung� zu� unterschiedlichen� Problemenführt (z.B.� Lagerströme,� elektromagnetische� Ver-träglichkeit und unerwünschte Nullströme).

Bei einem Umrichter mit Diodenbrücke als netzseiti-gen Stromrichter entsteht� durch� die� Gleichrichtungeine periodische Verschiebung des Nullpunktpotenti-als des Zwischenkreises mit einer Grundfrequenz, diegleich der dreifachen Netzfrequenz ist. Die Amplitu-de der Nullpunktverschiebung kann dabei bis zu +/-25%� der� Zwischenkreisspannung� (V ZK )� betragen.Wird als� netzseitigen� Stromrichter� ein� sogenanntesActive-Front-End (AFE) eingesetzt, dann verschiebtsich das� Nullpunktpotential� des� Zwischenkreisessprungförmig mit der Taktfrequenz des AFEs, wobeidie� Amplitude� der� Nullspannung� bis� zu 50% derZwischenkreisspannung betragen kann.

Zusätzlich generiert der lastseitige Stromrichter, derals Wechselrichter betrieben wird, eine sprungförmi-ge Nullspannung am Ausgang des Umrichters, derenFrequenz bei Verwendung konventioneller Raumzei-germodulation gleich der Taktfrequenz des Wechsel-richters ist. Diese hat eine Amplitude von 50% derZwischenkreisspannung. Am Ausgang des Umrich-ters überlagern sich die vom Gleichrichter bzw. AFEund die vom Wechselrichter erzeugten Nullspannun-gen additiv.

Um die Nullspannung am Wechselrichterausgang zudämpfen,� verwendet� man� bisher� passive Filter amUmrichterausgang,� eine� aktive� Kompensation derNullspannung zwischen Wechselrichterausgang undMotor� oder� eine� passive� Kompensation� der� Null-spannung im Zwischenkreis.

Eine weitere Möglichkeit stellt das hier vorgeschla-gene Verfahren dar. Dieses basiert auf der Verschie-bung des Mittelpunktpotentials des Zwischenkreisesdes Umrichters gegenüber dem Erdpotential.

Die Verschiebung des Zwischenkreispotentialeserfolgt� entweder� gesteuert� oder� geregelt� und� wirddurch Einbringen� einer� Gleichtaktspannungsquelle(z.B. drei Wicklungen auf einem gemeinsamen Kern;siehe Abbildung 1) zwischen Gleichrichter und An-schluss� des� Zwischenkreiskondensators (Abbildung2) oder zwischen Anschluss des Zwischenkreiskon-densators und Wechselrichter (Abbildung 3) erreicht.

Abb....