DE102008034312A1 - Voltage intermediate circuit-converter i.e. traction converter, for e.g. rail car, has short circuit unit connected with connection of phase of main-lateral static inverter and with negative busbar of voltage intermediate circuit - Google Patents

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Abstract

The converter (2) has main and load-lateral static inverters (4, 6) electrically connected parallel to a voltage intermediate circuit capacitor (8) at a direct current voltage side. A short circuit unit (24) has a resistor (R) and a thyristor (Th1), which are electrically connected in series. The short circuit unit is connected with an alternating voltage-lateral connection (20) of a phase of the main-lateral static inverter (4) on one side and with a negative busbar (12) of a voltage intermediate circuit on another side.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Spannungszwischenkreis-Umrichter gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a voltage source inverter according to the preamble of claim 1.

Ein gattungsgemäßer Umrichter ist aus der DE 198 33 490 A1 bekannt. Bei einem derartigen gattungsgemäßen Umrichter ist die Kurzschließereinheit, die eine Reihenschaltung eines Halbleiterschalters, insbesondere ein Thyristor, und eines Widerstands aufweist, elektrisch parallel zum Spannungszwischenkreis-Kondensator geschaltet. Mittels einer Kurzschließereinheit werden auftretende Überspannungen im Gleichspannungszwischenkreis des Spannungszwischenkreis-Umrichters abgebaut. Dazu wird fortlaufend eine am Spannungszwischenkreis-Kondensator abfallende Gleichspannung erfasst und mit einem vorbestimmten Spannungsgrenzwert verglichen. Sobald die ermittelte Gleichspannung diesen festgelegten Spannungsgrenzwert überschreitet, wird der Halbleiterschalter, insbesondere der Thyristor, angesteuert. Dadurch wird der Widerstand der Kurzschließereinheit elektrisch parallel zum Spannungszwischenkreis-Kondensator geschaltet. Da der Widerstandswert des Kurschließer-Widerstands beispielsweise zwischen 2Ω und 5Ω liegt, wird der Spannungszwischenkreis-Kondensator niederohmig kurzgeschlossen. Dadurch sinkt eine im Spannungszwischenkreis auftretende Überspannung schnell auf einen Wert unterhalb des Spannungsgrenzwerts ab. Da ein Thyristor nicht abgeschaltet werden kann, entlädt sich der Spannungszwischenkreis-Kondensator vollständig. Dadurch fließt kein Strom mehr durch diesen Thyristor, wodurch dieser sperrt. Das hat zur Folge, dass der Betrieb dieses Spannungszwischenkreis-Umrichter unterbrochen ist. D. h., dass der Spannungszwischenkreis-Umrichter wieder neu gestartet werden muss. Beim Wiederstarten des Spannungszwischenkreis-Umrichters wird der Spannungszwischenkreis-Kondensator wieder vollständig geladen. Für diesen Neustart wird eine entsprechende Zeit benötigt, in der eine Last an den Ausgängen des lastseitigen selbstgeführten Stromrichters nicht mir einer Leistung versorgt wird.A generic inverter is from the DE 198 33 490 A1 known. In such a generic converter, the short-circuiting unit, which has a series connection of a semiconductor switch, in particular a thyristor, and a resistor, is electrically connected in parallel to the voltage intermediate circuit capacitor. By means of a short-circuiting unit occurring overvoltages are reduced in the DC voltage intermediate circuit of the voltage source inverter. For this purpose, a voltage drop across the DC link capacitor DC voltage is continuously detected and compared with a predetermined voltage limit. As soon as the determined DC voltage exceeds this specified voltage limit, the semiconductor switch, in particular the thyristor, is driven. As a result, the resistance of the short-circuiting unit is electrically connected in parallel with the voltage-source capacitor. Since the resistance value of the short-circuiting resistor is, for example, between 2Ω and 5Ω, the voltage intermediate circuit capacitor is short-circuited with low resistance. As a result, an overvoltage occurring in the voltage intermediate circuit drops rapidly to a value below the voltage limit value. Since a thyristor can not be switched off, the voltage source capacitor completely discharges. As a result, no current flows through this thyristor, causing it blocks. As a result, the operation of this voltage source inverter is interrupted. This means that the voltage source inverter must be restarted again. When restarting the voltage source inverter, the voltage source capacitor is fully charged again. For this restart, a corresponding time is required in which a load at the outputs of the load-side self-commutated power converter is not supplied to me with a power.

Die Gefahr von auftretenden Überspannungen im Spannungszwischenkreis eines Spannungszwischenkreis-Umrichters, die mittels der Kurzschließereinheit und einer Zwischenkreis-Spannungsüberwachungseinheit verhindert werden soll, kann besonders dann auftreten, wenn am netzseitigen selbstgeführten Stromrichter des Spannungszwischenkreis-Umrichters Netzspannungsschwankungen und am lastseitigen Stromrichter dieses Umrichters transiente Laständerungen auftreten.The Danger of overvoltages occurring in the voltage intermediate circuit a voltage source inverter, by means of the short-circuiting unit and a DC link voltage monitoring unit prevented is to be, can occur especially when on the network side self-commutated power converter of the voltage source inverter Mains voltage fluctuations and on the load-side converter this Inverter transient load changes occur.

Damit der Spannungszwischenkreis-Kondensator beim Auftreten von Überspannungen im Spannungszwischenkreis eines Spannungszwischenkreis-Umrichters nicht immer vollständig entladen wird, könnte man den Thyristor der Kurzschließereinheit gegen einen abschaltbaren Halbleiterschalter, insbesondere einen Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT), austauschen. Damit beim Ausschalten dieses abschaltbaren Halbleiterschalters ein Freilauf für den Kurzschließerstrom vorhanden ist, muss eine Freilaufdiode vorgesehen, die elektrisch antiparallel zum Kurzschließerwiderstand geschaltet werden muss. Somit wird ein Halbleiter durch zwei Halbleiter ersetzt, die jeweils die Stromtragfähigkeit des Thyristors aufweisen müssen.In order to the voltage source capacitor when overvoltages occur in the voltage intermediate circuit of a voltage source inverter not always completely discharged one the thyristor of the short-circuiting unit against a switchable semiconductor switch, in particular an insulated gate Bipolar Transistor (IGBT), replace. So when you turn off this switchable semiconductor switch a freewheel for the Short circuit current is present, a freewheeling diode must provided, which are electrically anti-parallel to the short-circuiting resistor must be switched. Thus, a semiconductor becomes two semiconductors replaced, respectively, the current carrying capacity of the thyristor must have.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, den Spannungszwischenkreis-Umrichter derart weiterzubilden, wobei beim Begrenzen einer auftretenden Überspannung im Zwischenkreis der Spannungszwischenkreis-Kondensator nicht mehr vollständig entladen wird.Of the The invention is based on the object, the voltage source inverter in such a way, wherein when limiting an occurring overvoltage in the DC bus the voltage source capacitor no longer is completely discharged.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen im Zusammenhang mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 erfindungsgemäß gelöst.These Task is related to the characterizing features the features of the preamble of claim 1 solved according to the invention.

Erfindungsgemäß ist die Kurzschließereinheit nicht mehr parallel zum Spannungszwischenkreis-Kondensator des Spannungszwischenkreis-Umrichters, sondern elektrisch parallel zu ei nem untern Stromrichterventil einer Phase des netzseitigen selbstgeführten Stromrichters geschaltet. Dies wird dadurch erreicht, dass die Kurzschließereinheit einerseits mit einem wechselspannungsseitigen Anschluss einer Phase des netzseitigen selbstgeführten Stromrichters und andererseits mit einer Minusstromschiene des Spannungszwischenkreises des Spannungszwischenkreis-Umrichters verknüpft ist. Durch diese erfindungsgemäße Verschaltung einer Kurzschließereinheit in einem Spannungszwischenkreis-Umrichter wird die Kurzschließereinheit mittels eines oberen Stromrichterventil einer Phase des netzseitigen selbstgeführten Stromrichters aktiviert oder deaktiviert. Wird das obere Stromrichterventil dieser Phase des netzseitigen selbstgeführten Stromrichters leitend geschaltet, ist die Kurzschließereinheit schaltungstechnisch elektrisch parallel zum Spannungszwischenkreis-Kondensator geschaltet. Sobald dieses obere Stromrichterventil wieder sperrend geschaltet wird, ist diese bygepasste Kurzschließereinheit wieder aufgebrochen, wodurch der Stromfluss durch die Kurzschließereinheit unterbrochen wird und der Thyristor dieser Kurzschließereinheit selbststätig sperrt.According to the invention the short-circuiting unit is no longer parallel to the voltage source capacitor of the voltage source inverter, but electrically in parallel to a lower converter valve of a phase of the network side self-commutated power converter switched. This will be done achieved that the short-circuiting unit on the one hand with an AC-side connection of a phase of the network side self-commutated power converter and on the other hand with a minus busbar the voltage intermediate circuit of the voltage source inverter is linked. By this invention Connection of a short-circuiting unit in a voltage source inverter is the short-circuiting unit by means of an upper converter valve a phase of the network-side self-commutated power converter activated or deactivated. Will the upper converter valve this Phase of the line-side self-commutated converter conducting switched, the short-circuiting unit is circuit technology electrically connected in parallel with the voltage source capacitor. As soon as this upper converter valve is switched off again, once again this by-matched short-circuiting unit has been broken up, whereby the flow of current through the short-circuiting unit interrupted and the thyristor of this short-circuiting unit is self-acting locks.

Durch die Steuerung des oberen Stromrichterventils einer Phase des netzseitigen selbstgeführten Stromrichters, mit dem die Kurzschließereinheit elektrisch leitend verbunden ist, wird die Wirksamkeit der Kurzschließereinheit bestimmt. Da nun zu einem beliebigen Zeitpunkt die Wirksamkeit der Kurzschließereinheit unterbrochen werden kann, wird dadurch der Entladezustand des Spannungszwischenkreis-Kondensators bestimmt.By controlling the upper converter valve of a phase of the network-side self-commutated converter, with which the short-circuiting unit is electrically connected, the effectiveness of the short-circuiting unit is determined. Now to one Any time the effectiveness of the short-circuiting unit can be interrupted, thereby the discharge state of the voltage intermediate circuit capacitor is determined.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Verschaltung einer Kurzschließereinheit in einem Spannungszwischenkreis-Umrichter besteht darin, dass keine weiteren Bauelemente benötigt werden. Das heißt, auch bestehende Spannungszwischenkreis-Umrichter mit Kurzschließereinheit können ohne großen Aufwand in einem erfindungegemäßen Spannungszwischenkreis-Umrichter mit Kurzschließereinheit umgerüstet werden. Bei dieser Umrüstung muss nur die Verbindung zwischen Thyristor der Kurz schließereinheit und Plusstromschiene des Spannungszwischenkreises aufgetrennt und mit einem wechselspannungsseitigen Anschluss einer Phase des netzseitigen selbstgeführten Stromrichters, der ein Netzanschluss ist, verbunden werden. Diese Anschlüsse sind bei einem im Handel erhältlichen Umrichter zugänglich.Of the Advantage of the interconnection of the invention Short-circuiting unit in a voltage source converter is that no further components needed become. That means, also existing voltage source inverter with short-circuiting unit can without large Effort in a erfindungegemäßen voltage source inverter be retrofitted with short-circuiting unit. at This conversion only needs the connection between thyristor the short-circuiting unit and positive busbar of the voltage intermediate circuit separated and with an AC-side connection of a phase the mains-side self-commutated power converter, the one Power supply is to be connected. These connections are accessible from a commercially available inverter.

Um den Thyristor der Kurzschließereinheit vor hohen Spannungssteilheiten zu schützen, die durch den taktenden Betrieb der beiden Stromrichterventile der Phase des netzseitigen selbstgeführten Stromrichters entstehen, an dem die Kurzschlusseinheit angeschlossen ist, ist in einer vorteilhaften Ausführungsform dem Thyristor ein Kondensator oder eine Reihenschaltung eines Kondensators und eines Widerstands elektrisch parallel geschaltet. Wird ein Kondensator verwendet, so werden hohe Spannungseinheiten vom Thyristor abgeblockt. Wird eine Reihenschaltung eines Kondensators und eines Widerstands verwendet, die eine sogenannte RC-Beschaltung für den Thyristor ist, werden hohe Spannungssteilheiten abgeflacht.Around the thyristor of the short-circuiting unit before high voltage gradients to protect by the clocking operation of the two Converter valves of the phase of the line-side self-commutated converter arise, to which the short-circuiting unit is connected, is in an advantageous embodiment, the thyristor Capacitor or a series connection of a capacitor and a resistor electrically connected in parallel. If a capacitor is used, This blocks high voltage units from the thyristor. Becomes uses a series connection of a capacitor and a resistor, which is a so-called RC circuit for the thyristor, High voltage gradients are flattened.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der mehrere Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Spannungszwischenkreis-Umrichters schematisch veranschaulicht sind.to Further explanation of the invention is based on the drawing Reference is made in the several embodiments of a inventive voltage source inverter are illustrated schematically.

1 zeigt ein Blockschaltbild eines Spannungszwischenkreis-Umrichters nach der Erfindung mit einem zweiphasigen netzseitigen selbstgeführten Stromrichter, in der 1 shows a block diagram of a voltage source inverter according to the invention with a two-phase network-side self-commutated power converter, in the

2 ist ein Blockschaltbild eines Spannungszwischenkreis-Umrichters nach der Erfindung mit einem dreiphasigen netzseitigen selbstgeführten Stromrichter dargestellt, die 2 is a block diagram of a voltage source inverter according to the invention with a three-phase network-side self-commutated converter shown

3 zeigt eine vorteilhafte Ausführungsform einer Kurzschließereinheit eines Spannungszwischenkreis-Umrichters gemäß 1 oder 2 und die 3 shows an advantageous embodiment of a short-circuiting unit of a voltage source inverter according to 1 or 2 and the

4 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausführungsform einer Kurzschließereinheit eines Spannungszwischenkreis-Umrichters gemäß 1 oder 2. 4 shows a further advantageous embodiment of a short-circuiting unit of a voltage source inverter according to 1 or 2 ,

Die 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Spannungszwischenkreis-Umrichters 2 nach der Erfindung. Dieser Spannungszwischenkreis-Umrichter 2 weist netzseitig und lastseitig jeweils einen selbstgeführten Stromrichter 4 und 6 auf. Die beiden Stromrichter 4 und 6 sind gleichspannungsseitig elektrisch parallel und elektrisch parallel zu einem Spannungszwischenkreis-Kondensator 8 geschaltet. Für die gleichspannungsmäßige Verschaltung der beiden Stromrichter 4 und 6 und des Spannungszwischenkreis-Kondensators 8 ist eine niederinduktive Verschienung vorgesehen, die eine Plusstromschiene 10 und eine Minusstromschiene 12 aufweist. An den Ausgängen U, V und W des lastseitigen selbstgeführten Stromrichters 6 ist ein elektrischer Motor 14, insbesondere ein dreiphasiger elektrischer Motor 14, angeschlossen. Aus diesem Grund weist der lastseitige selbstgeführte Stromrichter drei Brückenzweigmodule 16 auf. Demgegenüber weist der netzseitige selbstgeführte Stromrichter 4 nur zwei Brückenzweigmodule 18 auf. Jedes Brückenzweigmodul 16 bzw. 18 bildet eine Phase des last- bzw. netzseitigen selbstgeführten Stromrichters 6 bzw. 4. Jedes Brückenzweigmodul 18 des netzseitigen selbstgeführten Stromrichters 4 weist einen wechselspannungsseitigen Anschluss 20 bzw. 22 auf. An diesen beiden wechselspannungsseitigen Anschlüssen 20 und 22 ist ein einphasiges Netz, das nicht explizit dargestellt ist, angeschlossen.The 1 shows a block diagram of a voltage source inverter 2 according to the invention. This voltage source inverter 2 has a self-commutated power converter on the network side and load side 4 and 6 on. The two power converters 4 and 6 are DC-side electrically parallel and electrically parallel to a voltage source capacitor 8th connected. For DC connection of the two power converters 4 and 6 and the voltage link capacitor 8th is provided a low-inductive busbar, which is a positive busbar 10 and a minus busbar 12 having. At the outputs U, V and W of the load-side self-commutated converter 6 is an electric motor 14 , in particular a three-phase electric motor 14 , connected. For this reason, the load-side self-commutated converter has three bridge arm modules 16 on. In contrast, the network-side self-commutated power converter 4 only two bridge branch modules 18 on. Each bridge branch module 16 respectively. 18 forms a phase of the load- or mains-side self-commutated power converter 6 respectively. 4 , Each bridge branch module 18 the mains-side self-commutated power converter 4 has an AC-side connection 20 respectively. 22 on. At these two AC-side connections 20 and 22 is a single-phase network, which is not shown explicitly connected.

Der Spannungszwischenkreis-Umrichter 2 weist auch noch eine Kurzschließereinheit 24 auf, die einen Thyristor Th1 und einen Widerstand R aufweist. Diese beiden Bauelemente Th1 und R der Kurzschließereinheit 24 sind elektrisch in Reihe geschaltet. Diese Kurzschließereinheit 24 ist erfindungsgemäß einerseits mit dem wechselspannungsseitigen Anschluss 20 des Brückenzweigmoduls 18 des netzseitigen selbstgeführten Stromrichters 4 und andererseits mit der Minusstromschiene 12 des Spannungszwischenkreises verschaltet. Mit Hilfe des oberen Stromrichterventils T1, das abschaltbar ausgeführt ist, wird die Kurzschließereinheit 24 einerseits mit der Plusstromschiene 10 verbunden und andererseits wieder von dieser Plusstromschiene 10 des Spannungszwischenkreises getrennt. Sobald das Stromrichterventil T1 des Brückenzweigmoduls 18 leitend geschaltet wird, ist die Kurzschließereinheit 24 elektrisch parallel zum Spannungszwischenkreis-Kondensator 8 geschaltet. In diesem Betriebspunkt wird der Thyristor Th1 eingeschaltet, wodurch eine am Spannungszwischenkreis auftretende Überspannung abgebaut wird. Sobald eine am Spannungszwischenkreis abfallende Gleichspannung UZW unter einen vorbestimmten Grenzwert fällt, wird das Stromrichterventil T1 des Brückenzweigmoduls 18 des netzseitigen selbstgeführten Stromrichters 4 wieder gesperrt. Dadurch ist die Kurzschließereinheit 24 von der Plusstromschiene 10 getrennt, wodurch der Stromfluss durch die Kurzschließereinheit 24 unterbrochen wird. Da durch den Thyristor Th1 dieser Kurzschließereinheit 24 kein Strom mehr fließt, sperrt dieser selbsttätig.The voltage source inverter 2 also has a short-circuiting unit 24 on, which has a thyristor Th1 and a resistor R. These two components Th1 and R of the short-circuiting unit 24 are electrically connected in series. This short-circuiting unit 24 According to the invention on the one hand with the AC-side connection 20 of the bridge branch module 18 the mains-side self-commutated power converter 4 and on the other hand with the minus busbar 12 interconnected the voltage intermediate circuit. With the help of the upper converter valve T1, which is designed to be switched off, the short-circuiting unit 24 on the one hand with the positive busbar 10 connected and on the other hand again from this positive busbar 10 the voltage intermediate circuit disconnected. Once the converter valve T1 of the bridge branch module 18 is switched on, is the short-circuiting unit 24 electrically parallel to the voltage source capacitor 8th connected. In this operating point, the thyristor Th1 is turned on, whereby a surge voltage occurring at the voltage intermediate circuit is reduced. As soon as a DC voltage U ZW dropping at the voltage intermediate circuit falls below a predetermined limit value, this becomes Converter valve T1 of the bridge branch module 18 the mains-side self-commutated power converter 4 locked again. This is the short-circuiting unit 24 from the positive current rail 10 separated, reducing the flow of current through the short-circuiting unit 24 is interrupted. Because of the thyristor Th1 this short-circuiting unit 24 no electricity flows, this locks automatically.

Durch die erfindungsgemäße Verschaltung der Kurzschließereinheit 24 mit einer Phase des netzseitigen selbstgeführten Stromrichters 4 des Spannungszwischenkreis-Umrichters 2 kann die Kurzschließereinheit 24 jederzeit wieder unwirksam geschaltet werden, wodurch der Spannungszwischenkreis-Kondensator 8 nicht mehr vollständig entladen wird. Sobald der Wert einer auftretenden Zwichenkreisspannung UZW unter einen vorbestimmten Grenzwert absinkt, wird das obere Stromrichterventil des Brückenzweigmoduls 18 des netzseitigen selbstgeführten Stromrichters 4 sperrend geschaltet, wodurch die Kurzschließereinheit 24 nicht mehr elektrisch parallel zum Spannungszwischenkreis-Kondensator 8 geschaltet ist.By interconnecting the short-circuiting unit according to the invention 24 with a phase of the line-side self-commutated power converter 4 of the voltage source inverter 2 can the short-circuiting unit 24 be disabled again at any time, causing the voltage source capacitor 8th is no longer completely discharged. As soon as the value of an occurring intermediate circuit voltage U ZW drops below a predetermined limit value, the upper converter valve of the bridge branch module becomes 18 the mains-side self-commutated power converter 4 switched off, causing the short-circuiting unit 24 no longer electrically parallel to the voltage source capacitor 8th is switched.

In der 2 ist ein Blockschaltbild des Spannungszwischenkreis-Umrichters 2 mit einem dreiphasigen netzseitigen selbstgeführten Stromrichter 4 dargestellt. Gegenüber dem Blockschaltbild gemäß 1 sind keine weiteren Unterschiede vorhanden. Die Ausführungsform des netzseitigen selbstge führten Stromrichters 4 hängt von der Phasenzahl eines speisenden Netzes ab.In the 2 is a block diagram of the voltage source inverter 2 with a three-phase mains-side self-commutated power converter 4 shown. Compared to the block diagram according to 1 There are no other differences. The embodiment of the network side selbstge led power converter 4 depends on the number of phases of a feeding network.

Die Überspannungs-Schutzfunktion wird bei einem Spannungszwischenkreis-Umrichter 2 genau dann benötigt, wenn das speisende Netz nicht aufnahmefähig ist und der Netzstrom daher klein oder Null ist. Wegen diesen Bedingungen wird das Stromrichterventil T1 des Brückenzweigmoduls 18 des netzseitigen selbstgeführten Stromrichters 4 thermisch nicht überlastet. In diesem Betriebszustand ”zwischenkreisentladung” können die Stromrichterventile T2 bis T4 bzw. T2 bis T6 sperrend geschaltet sein, wodurch dieser netzseitig selbstgeführte Stromrichter 4 gesperrt ist.The overvoltage protection function is used with a voltage source inverter 2 needed exactly when the feeding network is not receptive and the mains current is therefore small or zero. Because of these conditions, the converter valve T1 becomes the bridge branch module 18 the mains-side self-commutated power converter 4 thermally not overloaded. In this operating state "intermediate circuit discharge", the converter valves T2 to T4 or T2 to T6 can be switched off, whereby this network side self-commutated power converter 4 Is blocked.

In der 3 ist eine vorteilhafte Ausführungsform der Kurzschließereinheit 24 des Spannungszwischenkreis-Umrichters 2 gemäß 1 oder 2 dargestellt. Diese Kurzschließereinheit 24 unterscheidet sich von der Kurzschließereinheit 24 gemäß 1 oder 2 darin, dass elektrisch parallel zum Thyristor Th1 ein Kondensator 26 geschaltet ist. Mit diesem Kondensator 26 werden hohe Spannungssteilheiten, die beim Schalten der Stromrichterventile T1 und T2 des Brückenzweigmoduls 18 des netzseitigen selbstgeführten Stromrichters 4 entstehen, vom Thyristor Th1 der Kurzschließereinheit 24 ferngehalten.In the 3 is an advantageous embodiment of the short-circuiting unit 24 of the voltage source inverter 2 according to 1 or 2 shown. This short-circuiting unit 24 differs from the short-circuiting unit 24 according to 1 or 2 in that electrically parallel to the thyristor Th1 a capacitor 26 is switched. With this capacitor 26 become high voltage gradients when switching the converter valves T1 and T2 of the bridge branch module 18 the mains-side self-commutated power converter 4 arising from the thyristor Th1 of the short-circuiting unit 24 kept away.

In der 4 ist eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Kurzschließereinheit 24 des Spannungszwischenkreis-Umrichters 2 gemäß 1 oder 2 dargestellt. Diese vorteilhafte Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß 3 dadurch, dass elektrisch parallel zum Thyristor Th1 der Kurzschließereinheit 24 eine Reihenschaltung eines Kondensators 28 und eines Widerstands 30 geschaltet ist. Diese Reihenschaltung bildet eine sogenannte RC-Beschaltung für den Thyristor Th1 der Kurzschließereinheit 24. Durch diese RC-Beschaltung werden Spannungssteilheiten, die beim Schalten der Stromrichterventile T1 und T2 des netzseitigen selbstgeführten Stromrichters 4 entstehen, am Thy ristor Th1 abgeflacht. Das heißt, der Kondensator 26 gemäß 3 und die RC-Beschaltung gemäß 4 bilden jeweils eine Schutzschaltung für den Thyristor Th1 der Kurzschließereinheit 24 vor zu hohen Spannungssteilheiten, die beim betriebsmäßigen Schalten der Stromrichterventile T1 und T2 des Brückenzweigmoduls 18 des netzseitigen selbstgeführten Stromrichters 4 entstehen.In the 4 is a further advantageous embodiment of the short-circuiting unit 24 of the voltage source inverter 2 according to 1 or 2 shown. This advantageous embodiment differs from the embodiment according to 3 in that electrically parallel to the thyristor Th1 of the short-circuiting unit 24 a series connection of a capacitor 28 and a resistance 30 is switched. This series connection forms a so-called RC circuit for the thyristor Th1 of the short-circuiting unit 24 , By this RC circuit voltage gradients, when switching the converter valves T1 and T2 of the network-side self-commutated converter 4 arise, flattened on the thyristor Th1. That is, the capacitor 26 according to 3 and the RC circuit according to 4 each form a protection circuit for the thyristor Th1 of the short-circuiting unit 24 Too high voltage gradients, the operational switching of the converter valves T1 and T2 of the bridge branch module 18 the mains-side self-commutated power converter 4 arise.

Mit der erfindungsgemäßen Verschaltung einer Kurzschließereinheit 24 eines Spannungszwischenkreis-Umrichters 2 kann die Kurzschließereinheit 24 auch jederzeit wieder abgeschaltet werden, so dass sich der Spannungszwischenkreis-Kondensator 8 nur so lange entlädt, bis die im Spannungszwischenkreis auftretende Überspannung abgebaut ist. Das heißt, der Betrieb des Spannungszwischenkreis-Umrichters 2 wird nicht mehr unterbrochen. Dieser Spannungszwischenkreis-Umrichter 2 kann insbesondere in Lokomotiven und Triebwagen als Traktionsstromrichter eingesetzt werden.With the inventive interconnection of a short-circuiting unit 24 a voltage source inverter 2 can the short-circuiting unit 24 also be switched off again at any time, so that the voltage source capacitor 8th discharges only until the overvoltage occurring in the voltage intermediate circuit is reduced. That is, the operation of the voltage source inverter 2 will not be interrupted. This voltage source inverter 2 can be used as a traction converter especially in locomotives and railcars.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 19833490 A1 [0002] DE 19833490 A1 [0002]

Claims (9)

Spannungszwischenkreis-Umrichter (2) mit netz- und lastseitigen selbstgeführten Stromrichtern (4, 6), die gleichspannungsseitig elektrisch parallel und elektrisch parallel zu einem Spannungszwischenkreis-Kondensator (8) geschaltet sind, und mit einer Kurzschließereinheit (24), die einen Widerstand (R) und einen Halbleiterschalter (Th1) aufweist, die elektrisch in Reihe geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass diese Kurzschließereinheit (24) einerseits mit einem wechselspannungsseitigen Anschluss (20) einer Phase des netzseitigen selbstgeführten Stromrichters (4) und andererseits mit einer Minusstromschiene (12) eines Spannungszwischenkreises des Spannungszwischenkreis-Umrichters (2) verknüpft ist.Voltage source inverter ( 2 ) with mains and load-side self-commutated power converters ( 4 . 6 ), the DC side electrically parallel and electrically parallel to a voltage intermediate circuit capacitor ( 8th ) and with a short-circuiting unit ( 24 ) Having a resistance (R) and a semiconductor switch (Th1), which are electrically connected in series, characterized in that these short-circuiting purity ( 24 ) on the one hand with an AC-side connection ( 20 ) a phase of the network-side self-commutated power converter ( 4 ) and on the other hand with a negative busbar ( 12 ) of a voltage intermediate circuit of the voltage source inverter ( 2 ) is linked. Spannungszwischenkreis-Umrichter (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterschalter (Th1) der Kurzschließereinheit (24) ein Thyristor ist.Voltage source inverter ( 2 ) according to claim 1, characterized in that the semiconductor switch (Th1) of the short-circuiting unit ( 24 ) is a thyristor. Spannungszwischenkreis-Umrichter (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Halbleiterschalter (Th1) der Kurzschließereinheit (24) ein Kondensator (26) elektrisch parallel geschaltet ist.Voltage source inverter ( 2 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the semiconductor switch (Th1) of the short-circuiting unit ( 24 ) a capacitor ( 26 ) is electrically connected in parallel. Spannungszwischenkreis-Umrichter (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Halbleiterschalter (Th1) der Kurzschließereinheit (24) eine Reihenschaltung eines Kondensators (28) und eines Widerstands (30) elektrisch parallel geschaltet ist.Voltage source inverter ( 2 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the semiconductor switch (Th1) of the short-circuiting unit ( 24 ) a series connection of a capacitor ( 28 ) and a resistor ( 30 ) is electrically connected in parallel. Spannungszwischenkreis-Umrichter (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der netzseitige selbstgeführte Stromrichter (4) zwei Phasen aufweist.Voltage source inverter ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the network-side self-commutated power converter ( 4 ) has two phases. Spannungszwischenkreis-Umrichter (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der netzseitige selbstgeführte Stromrichter (4) drei Phasen aufweist.Voltage source inverter ( 2 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the network-side self-commutated power converter ( 4 ) has three phases. Spannungszwischenkreis-Umrichter (2) nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass dieser als Traktions-Umrichter verwendet wird.Voltage source inverter ( 2 ) according to claim 1 and 5, characterized in that it is used as a traction converter. Spannungszwischenkreis-Umrichter (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die netz- und lastseitigen Stromrichter (4, 6) jeweils abschaltbare Halbleiterschalter als Stromrichterventile (T1, ..., T6) aufweisen.Voltage source inverter ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the mains and load side power converters ( 4 . 6 ) each have turn-off semiconductor switches as power converter valves (T1, ..., T6). Spannungszwischenkreis-Umrichter (2) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als abschaltbarer Halbleiterschalter jeweils Insulated Gate Bipolar Transistoren vorgesehen sind.Voltage source inverter ( 2 ) according to claim 8, characterized in that as turn-off semiconductor switch each insulated gate bipolar transistors are provided.
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