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Verfahren zur Reduzierung der Motorbelastung fuer Umrichter mit aktiver Einspeisung

IP.com Disclosure Number: IPCOM000191806D
Original Publication Date: 2010-Jan-25
Included in the Prior Art Database: 2010-Jan-25

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Bei Frequenzumrichtern mit pulsfrequent getaktetem Netzstromrichter stellt sich das Potenzial des Gleichspannungszwischenkreises gegenueber dem Erdpotenzial in Abhaengigkeit von der Schalterstellung des Netzstromrichters ein. In der Regel werden Frequenzumrichter (Abbildung 1) an einem Netz mit geerdetem Sternpunkt oder geerdetem Aussenleiter betrieben. Abhaengig von der Schalterstellung der Leistungshalbleiter des aktiven Netzstromrichters kann der Gleichspannungszwischenkreis gegenueber dem Erdpotenzial vier verschiedene Potenziale annehmen (Abbildung 2). Die in der Abbildung 2 schwarz gestrichelt dargestellte Linie stellt das Erdpotenzial dar, die blaue Linie das Potenzial der negativen Zwischenkreisschiene und die rote Linie das Potenzial der positiven Zwischenkreisschiene. Die groesste Verschiebung des Zwischenkreispotenzials gegenueber dem Erdpotenzial wird beispielsweise dann erreicht, wenn alle unteren Transistoren des aktiven Netzstromrichters eingeschaltet sind. In diesem Zustand liegt das Potenzial der negativen Zwischenkreisschiene auf dem des Sternpunktes, in diesem Beispiel das Erdpotenzial. Das Potenzial der positiven Zwischenkreisschiene liegt dann um den Wert der Zwischenkreisspannung Vd ueber dem Erdpotenzial. Wird in diesem Betriebszustand ueber den Motorwechselrichter eine Ausgangsphase vom negativen zum positiven Zwischenkreispotenzial umgeschaltet, so wird diese Spannungsflanke am Motor reflektiert. Dabei kann die Spannung zwischen den Motorklemmen und dem Erdpotenzial kurzzeitig auf das Doppelte der Zwischenkreisspannung ansteigen (Abbildung 3). Die gleiche Belastung kann mit invertierter Polaritaet auftreten, falls ueber den aktiven Netzstromrichter alle oberen Transistoren eingeschaltet sind und ueber den Motorwechselrichter eine Ausgangsphase von der positiven zur negativen Zwischenkreisschiene umgeschaltet wird. Als Spitze-Spitze-Wert der Motorklemmspannung gegenueber dem Erdpotenzial kann sich dadurch die Zwischenkreisspannung vervierfachen. Diese hohen Spannungswerte stellen fuer die Isolation des Motors eine grosse Belastung dar. Derzeit wird die Isolation des Motors auf diese hohen Belastungen ausgelegt. Die Isolierung ist unter anderem in den Nuten der Staenderwicklung erforderlich. Da somit ein verhaeltnismaessig grosser Teil der Staendernut mit Isoliermaterial gefuellt werden muss, steht nur wenig Platz fuer die Wicklung selbst zur Verfuegung und der Motor kann nicht voll genutzt werden. Diese Probleme treten auch bei Netzen mit geerdetem Aussenleiter auf, wobei die Strangspannung beruecksichtig werden muss.