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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).

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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....