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Optimierte Netzfilter fuer aktive, dreiphasige PWM-Netzgleichrichter

IP.com Disclosure Number: IPCOM000018872D
Published in the IP.com Journal: Volume 3 Issue 9 (2003-09-25)
Included in the Prior Art Database: 2003-Sep-25
Document File: 2 page(s) / 59K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Aktive, dreiphasige PWM (Pulsweitenmodulation)-Netzgleichrichter fuer Spannungszwischen-kreisumrichter benoetigen ein Netzfilter, das im einfachsten Fall nur aus einer Hochsetzstellerdrossel bestehen kann. Aufgrund der Netzrueckwirkungsproblematik im schaltfrequenten Bereich (2 - 20kHz) ist es sinnvoll, Netzfilter hoeherer Ordnung zu verwenden. Bisher werden dafuer meist sogenannte LCL-Filter (L-Induktivitaet, C-Kapazitaet - Abb. 1) verwendet, die im niederfrequenten Bereich eine relativ schlechte, im hoeherfrequenten Bereich dagegen eine sehr gute Filterwirkung erzielen. Der hoeherfrequente Bereich ist aber von untergeordneter Bedeutung, da die Schaltfrequenz moeglichst niedrig gewaehlt wird, um den Laststrom maximieren zu koennen. Bei der hier vorgestellten technischen Neuentwicklung handelt es sich um ein symmetrisch (zwischen den Phasen) wirksames Netzfilter hoeherer Ordnung. Durch seine Filterstruktur (Abb. 2) ist es moeglich, mit sehr niedrigen Schaltfrequenzen und nur einer Drossel fuer den Laststrom auszukommen. Dieses Netzfilter erzielt im niederfrequenten Bereich eine hoehere Wirkung durch zusaetzliche Freiheitsgrade, aufgrund von Beschaltungssbauelementen. Bis auf die Induktivitaeten LK und die Kapazitaeten CZ muessen nicht alle Bauelemente zwingend vorhanden sein, mindestens jedoch gleichzeitig zwei Baulelemente aus LZ, RZ, LRZ, Ld, Rd. Mit der neuartigen Filterstruktur ist entweder eine bessere Filterwirkung oder eine gleichbleibende Filterwirkung mit kleiner ausfallenden Bauelementen realisierbar, was eine Miniaturisierung des Filters ermoeglicht. Die verbesserte Filterwirkung wird durch das Einstellen einer Art „Saugkreiseffekt“ erreicht, der einen steileren Abstieg von der Resonanzfrequenz zur Schaltfrequenz ermoeglicht. Zusaetzlich stellt der Einsatz nur einer dreiphasigen Drossel fuer den Laststrom einen Kostenvorteil dar.

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S

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Optimierte Netzfilter fuer aktive, dreiphasige PWM-Netzgleichrichter

Idea: Falko Baumann, DE-Erlangen

Aktive, dreiphasige PWM (Pulsweitenmodulation)-Netzgleichrichter fuer Spannungszwischen- kreisumrichter benoetigen ein Netzfilter, das im einfachsten Fall nur aus einer Hochsetzstellerdrossel bestehen kann. Aufgrund der Netzrueckwirkungsproblematik im schaltfrequenten Bereich (2 - 20kHz) ist es sinnvoll, Netzfilter hoeherer Ordnung zu verwenden. Bisher werden dafuer meist sogenannte LCL-Filter (L-Induktivitaet, C-Kapazitaet - Abb. 1) verwendet, die im niederfrequenten Bereich eine relativ schlechte, im hoeherfrequenten Bereich dagegen eine sehr gute Filterwirkung erzielen. Der hoeherfrequente Bereich ist aber von untergeordneter Bedeutung, da die Schaltfrequenz moeglichst niedrig gewaehlt wird, um den Laststrom maximieren zu koennen.

Bei der hier vorgestellten technischen Neuentwicklung handelt es sich um ein symmetrisch (zwischen den Phasen) wirksames Netzfilter hoeherer Ordnung. Durch seine Filterstruktur (Abb. 2) ist es moeglich, mit sehr niedrigen Schaltfrequenzen und nur einer Drossel fuer den Laststrom auszukommen. Dieses Netzfilter erzielt im niederfrequenten Bereich eine hoehere Wirkung durch zusaetzliche Freiheitsgrade, aufgrund von Beschaltungssbauelementen. Bis auf die Induktivitaeten LK und die Kapazitaeten CZ muessen nicht alle Bauelemente zwingend vorhanden sein, mindestens jedoch gleichzeitig zwei Ba...