DE19607201A1 - Anti-HF-noise filter for voltage source inverter - Google Patents
Anti-HF-noise filter for voltage source inverterInfo
- Publication number
- DE19607201A1 DE19607201A1 DE1996107201 DE19607201A DE19607201A1 DE 19607201 A1 DE19607201 A1 DE 19607201A1 DE 1996107201 DE1996107201 DE 1996107201 DE 19607201 A DE19607201 A DE 19607201A DE 19607201 A1 DE19607201 A1 DE 19607201A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- circuit
- current
- secondary winding
- inverter
- converter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B15/00—Suppression or limitation of noise or interference
- H04B15/02—Reducing interference from electric apparatus by means located at or near the interfering apparatus
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Störschutzfilter für eine Spannungsquellen-Wechselrichteranordnung, das dazu ausgelegt ist, hochfrequente Störungen während des Betriebs der Wechselrichteran ordnung zu unterdrücken.The invention relates to a noise protection filter for a voltage source inverter arrangement, which is designed to prevent high-frequency interference while the inverter is in operation to suppress order.
Fig. 8 ist ein Schaltbild, das den generellen Aufbau eines Beispiels einer bekannten Spannungs quellen-Wechselrichteranordnung zeigt. Bei der Schaltung von Fig. 8 dient ein Gleichrichter 1 als ein erster Stromrichter, der mit einer in der Figur nicht dargestellten Wechselstromquelle verbunden ist. Der Gleichrichter 2 formt den von der Wechselstromquelle gelieferten Wechsel strom in Gleichstrom um und gibt Gleichstromleistung an einen Gleichstromzwischenkreis ab. Ein Glättungskondensator 3 ist mit dem Gleichstromzwischenkreis verbunden und dient dazu, eine Wechsel strom- oder Welligkeitskomponente, die in dem von dem Gleichrichter 2 erzeugten Gleichstrom noch enthalten ist, zu absorbieren und zu beseitigen. Ein Wechselrichter 4 dient als ein zweiter Stromrichter, der mit dem Gleichstromzwischenkreis verbunden ist und von ihm den geglätteten Gleichstrom empfängt und beispielsweise durch Pulsbreitenmodulationssteuerung in einen Wechselstrom gewünschter Spannung und Frequenz umsetzt, um etwa einen Induktions motor 5 mit variabler Geschwindigkeit bzw. Drehzahl zu betreiben. Fig. 8 is a circuit diagram showing the general structure of an example of a known voltage source inverter arrangement. In the circuit of FIG. 8, a rectifier 1 serves as a first converter, which is connected to an AC power source, not shown in the figure. The rectifier 2 converts the alternating current supplied by the alternating current source into direct current and outputs direct current power to a direct current intermediate circuit. A smoothing capacitor 3 is connected to the direct current intermediate circuit and serves to absorb and eliminate an alternating current or ripple component which is still contained in the direct current generated by the rectifier 2 . An inverter 4 serves as a second converter, which is connected to the direct current intermediate circuit and receives the smoothed direct current from it and converts it, for example, by pulse width modulation control into an alternating current of the desired voltage and frequency, for example to operate an induction motor 5 with variable speed or speed.
Der Wechselrichter 4 enthält Schaltelemente in einer 3-Phasen-Brückenschaltung, von denen jedes aus einem selbstkommutierenden Halbleiter-Schaltelement 4T in der Form eines bipolaren Transistors mit isoliertem Gate (nachfolgend als IGBT abgekürzt) und einer antiparallel geschal teten Freilaufdiode 4D besteht. Jeder IGBT 4T ist mit einer gesonderten Gatetreiberschaltung 4G versehen.The inverter 4 contains switching elements in a 3-phase bridge circuit, each of which consists of a self-commutating semiconductor switching element 4 T in the form of a bipolar transistor with an insulated gate (hereinafter abbreviated as IGBT) and an antiparallel switched freewheeling diode 4 D. Each IGBT 4 T is provided with a separate gate driver circuit 4 G.
In der letzten Zeit sind vermehrt Schaltelemente hoher Schaltgeschwindigkeit wie etwa IGBTs zu dem Zweck eingesetzt worden, mit der Pulsbreitenmodulationssteuerung eine ausreichend hohe Trägerfrequenz zu erzielen. Wenn derart schnelle Schaltelemente, etwa IGBTs, verwendet werden, weist die aufgrund des Schaltens der Elemente erzeugte Spannung eine recht hohe Spannungssteilheit (großes dV/dT) auf. Bei Vorhandensein einer Kapazität 6 (floating capaci tancel zwischen dem Wechselrichter 4 und Masse fließt ein Leckstrom IE über die Kapazität 6 nach Masse, und zwar abhängig von der oben erwähnten Spannungssteilheit (dV/dT). Bei der in Fig. 8 gezeigten bekannten Schaltung fließt der Leckstrom IE von der Wechselstromquelle (nicht gezeigt) über den Gleichrichter 2, den Gleichstromzwischenkreis, den Wechselrichter 4 und die Kapazität 6 in dieser Reihenfolge nach Erde oder Masse, wie durch die strichpunktierte Linie in Fig. 8 angezeigt. Der Wert dieses Leckstroms IE ergibt sich aus der folgenden Gleichung (1), in der C₀ der Wert der Kapazität 6 ist:In recent times, switching elements of high switching speed such as IGBTs have been used for the purpose of achieving a sufficiently high carrier frequency with the pulse width modulation controller. If such fast switching elements, such as IGBTs, are used, the voltage generated due to the switching of the elements has a rather high voltage steepness (large dV / dT). In the presence of a capacitance 6 (floating capacitance between the inverter 4 and ground), a leakage current I E flows through the capacitance 6 to ground, depending on the voltage steepness (dV / dT) mentioned above. In the known circuit shown in FIG the leakage current I E flows from the AC power source (not shown) via the rectifier 2 , the DC link, the inverter 4 and the capacitor 6 in this order to earth or ground, as indicated by the chain line in Fig. 8. The value of this leakage current I E results from the following equation (1), in which C₀ is the value of the capacitance 6 :
IE = C₀·(dV/dT) (1)I E = C₀ · (dV / dT) (1)
Aus Gleichung (1) geht hervor, daß der Leckstrom IE mit zunehmender Höhe der Spannungs steilheit (dV/dT) zunimmt. Wenn dieser Leckstrom zur Wechselstromquelle fließt, werden andere (insbesondere elektronische) Geräte, die an dieselbe Wechselstromquelle angeschlossen sind, von diesem Leckstrom nachteilig beeinflußt. Aus diesem Grund wird ein Störschutzfilter, das bei dem bekannten Schaltungsbeispiel in Fig. 8 nicht dargestellt ist, bezüglich jeder Phase an der Wechselstromeingangsseite des Gleichrichters 2 vorgesehen, um zu verhindern, daß der Leck strom IE zur Wechselstromquelle fließt.Equation (1) shows that the leakage current I E increases with increasing voltage steepness (dV / dT). If this leakage current flows to the AC source, other (particularly electronic) devices connected to the same AC source are adversely affected by this leakage current. For this reason, a noise filter, which is not shown in the known circuit example in Fig. 8, is provided with respect to each phase on the AC input side of the rectifier 2 to prevent the leakage current I E from flowing to the AC source.
Das Vorsehen des Störschutzfilters an jeder Phase der Wechselstromeingangsseite des Gleich richters 2 kann jedoch die folgenden Probleme verursachen:However, providing the noise filter on each phase of the AC input side of the rectifier 2 can cause the following problems:
- (1) Da der Gleichrichter 2 häufig an eine 3-Phasen-Wechselstromquelle angeschlossen wird, erhöht das Vorsehen des Störschutzfilters für drei Phasen unerwünschterweise die Anzahl der Bauteile der Wechselrichteranordnung. Ferner nehmen Größe und Kosten der resultierenden Wechselrichteranordnung infolge der erhöhten Anzahl von Filtern zu, die sperrige, teuere Ferrit kerne umfassen.(1) Since the rectifier 2 is often connected to a 3-phase AC power source, the provision of the noise filter for three phases undesirably increases the number of components of the inverter arrangement. Furthermore, the size and cost of the resulting inverter assembly increases due to the increased number of filters that include bulky, expensive ferrite cores.
Die Größe der Wechselrichteranordnung nimmt zu, wenn die Störschutzfilter mit dem Gleich richter, dem Glättungskondensator 3 und dem Wechselrichter 4 zur Bildung der Wechselrich teranordnung integriert werden. Auf der anderen Seite ist es schwierig, die Störschutzfilter bei einer herkömmlichen Wechselrichteranordnung hinzuzufügen.The size of the inverter arrangement increases when the interference protection filter with the rectifier, the smoothing capacitor 3 and the inverter 4 are integrated to form the inverter arrangement. On the other hand, it is difficult to add the noise filters in a conventional inverter arrangement.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Störschutzfilter geringer Größe zu schaffen, das in der Lage ist, sicher zu verhindern, daß hochfrequente Störungen, die beim Schalten des Wechselrichters auftreten, zu einer Stromquelle fließen.The object of the present invention is to provide a noise filter of small size that is able to safely prevent high frequency interference when switching the Inverter occur, flow to a power source.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Störschutzfilter gemäß Patentanspruch 1 gelöst.This object is achieved according to the invention by a noise filter according to claim 1 solved.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims.
Die Tiefpaßfilterschaltung wird von eine Kombination der Nullreaktanz und der Stromrichter gebildet, wobei die Nullreaktanz einen gemeinsamen Magnetkern aufweist, um den eine erste und eine zweite Leitung gewickelt sind, bzw. durch den diese beiden Leitungen hindurchgeführt sind, von denen die erste Leitung einen positiven Strom, das heißt von dem ersten Stromrichter erzeugten Gleichstrom, führt, während die zweite Leitung einen negativen Strom führt. Diese Tiefpaßfilterschaltung ist zwischen der Gleichrichterseite des ersten Stromrichters und dem Glättungskondensator angeordnet. Obwohl die Nullreaktanz der Tiefpaßfilterschaltung den gleichzeitig durch die positivseitige Leitung und die negativseitige Leitung des Gleichstromzwi schenkreises fließenden normalen Strom nicht beeinflußt, fließt der Leckstrom durch die (floating) Kapazität nur durch eine dieser beiden Leitungen, die um die Nullreaktanz gewickelt oder durch sie hindurchgeführt sind, nach Erde. In diesem Fall wirkt die Nullreaktanz als Indukti vität für den Leckstrom. Demzufolge kann der Leckstrom unterdrückt werden, wenn die Tief paßfilterschaltung so aufgebaut ist, daß die Nullreaktanz mit den Kondensatoren kombiniert wird, von denen jeweils ein Ende geerdet ist.The low pass filter circuit is a combination of the zero reactance and the converter formed, wherein the zero reactance has a common magnetic core around which a first and a second line are wound, or through which these two lines are passed are, of which the first line a positive current, that is, from the first converter generated direct current, leads, while the second line carries a negative current. These Low pass filter circuit is between the rectifier side of the first converter and the Smoothing capacitor arranged. Although the zero reactance of the low pass filter circuit the simultaneously through the positive-side line and the negative-side line of the direct current normal current flow is not affected, the leakage current flows through the (floating) capacity only through one of these two lines, which is wrapped around the zero reactance or passed through it to earth. In this case the zero reactance acts as an inductor vity for the leakage current. As a result, the leakage current can be suppressed when the low pass filter circuit is constructed so that the zero reactance combines with the capacitors one end of which is grounded.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläu tert. Es zeigen:Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings tert. Show it:
Fig. 1 ein generelles Schaltbild einer Spannungsquellen-Wechselrichteranordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, Fig. 1 is a general circuit diagram of a voltage source inverter arrangement according to a first embodiment of the present invention,
Fig. 2 eine Darstellung des Stromweges, über den Leckstrom bei der Schaltung nach Fig. 1 durch die (floating) Kapazität fließt, Fig. 2 is a representation of the current path, (floating) on the leakage current in the circuit of Fig. 1 by the flow capacity,
Fig. 3 ein Ersatzschaltbild einer in der Schaltung von Fig. 1 enthaltenen ersten Tiefpaßfilter schaltung, Fig. 3 circuit is an equivalent circuit diagram of a contained in the circuit of Fig. 1 the first low-pass filter,
Fig. 4 ein generelles Schaltbild einer Spannungsquellen-Wechselrichteranordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 4 is a general circuit diagram of a voltage source inverter arrangement according to a second embodiment of the invention,
Fig. 5 ein Ersatzschaltbild einer in der Schaltung von Fig. 4 enthaltenen zweiten Tiefpaßfil terschaltung, Fig. 5 terschaltung an equivalent circuit diagram of a second Tiefpaßfil contained in the circuit of Fig. 4,
Fig. 6 ein generelles Schaltbild einer Spannungsquellen-Wechselrichteranordnung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 6 is a general circuit diagram of a voltage source inverter arrangement according to a third embodiment of the invention,
Fig. 7 ein Zeitdiagramm, das einen Erdfehlerdetektorbetrieb der Schaltung von Fig. 6 darstellt, und FIG. 7 is a timing diagram illustrating an earth fault detector operation of the circuit of FIG. 6 and
Fig. 8 ein generelles Schaltbild eines Beispiels einer herkömmlichen Spannungsquellen- Wechselrichteranordnung. Fig. 8 is a general circuit diagram of an example of a conventional voltage source inverter arrangement.
Fig. 1 ist ein Übersichtsschaltbild, das eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Schaltung dieser ersten Ausführungsform enthält einen als ersten Stromrichter dienenden Gleichrichter 2, einen Glättungskondensator 3 und einen als zweiten Stromrichter dienenden Wechselrichter 4, der Freilaufdioden 4D, Gatetreiberschaltungen 4G und IGBTs 4T enthält. Im dargestellten Beispiel dient die Wechselrichteranordnung zum Betrieb eines Induk tionsmotors 5. Die Namen, Zwecke und Funktionen dieser Komponenten 2, 3, 4 und 5 sind dieselben wie die der entsprechenden Komponenten der oben anhand von Fig. 8 beschriebenen bekannten Schaltung und werden daher nicht noch einmal erläutert. Fig. 1 is an overview circuit diagram illustrating a first embodiment of the present invention. The circuit of this first embodiment includes a serving as a first power converter rectifier 2, a smoothing capacitor 3 and serving as a second power converter inverter 4, the free wheeling diode 4 D, the gate driving circuits 4 G and IGBTs contains 4 T. In the example shown, the inverter arrangement is used to operate an induction motor 5 . The names, purposes and functions of these components 2 , 3 , 4 and 5 are the same as those of the corresponding components of the known circuit described above with reference to FIG. 8 and are therefore not explained again.
Bei der Schaltung der ersten Ausführungsform nach Fig. 1 ist eine erste Tiefpaßfilterschaltung 10 zwischen dem Gleichrichter 2 und dem Glättungskondensator 3 des Gleichstromzwischen kreises eingefügt. Die erste Tiefpaßfilterschaltung 10 besteht aus einer Nullreaktanz 11 und Filterkondensatoren 12, 13, 14 und 15. Die Nullreaktanz 11 ist in der Form eines ringröhrenar tigen Eisenkerns mit einem Mittenloch, durch das ein Bündel aus einer positivseitigen Leitung und einer negativseitigen Leitung des Gleichstromzwischenkreises geführt ist. Die Filterkonden satoren 12, 13 sind mit jeweiligen Abschnitten der positivseitigen und der negativseitigen Leitung auf der Gleichrichterseite der Nullreaktanz 11 verbunden, während die Filterkondensato ren 14, 15 mit jeweiligen Abschnitten der positivseitigen und der negativseitigen Leitung auf der Glättungskondensatorseite der Nullreaktanz 11 verbunden sind. Die anderen Enden der Filter kondensatoren 12 bis 15 sind jeweils mit einem Erdkreis verbunden. Mit der durch das Mitten loch des Kerns der Nullreaktanz 11 verlaufenden positivseitigen Leitung und der negativseitigen Leitung, wie in der Figur dargestellt, bildet diese Reaktanz 11 eine Spule mit der Windungszahl 1. Die Nullreaktanz 11 kann jedoch auch so aufgebaut werden, das die positivseitige Leitung mehrfach um den Kern gewickelt ist und die negativseitige Leitung gleich häufig um denselben Kern gewickelt ist. Darüberhinaus führt die Verwendung eines Materials (eines Ferritkerns zum Beispiel) mit guter Sättigungseigenschaft für den Kern zu einer verbesserten Wirkung der Verhinderung des Leckstroms IE.In the circuit of the first embodiment of FIG. 1, a first low-pass filter circuit 10 is inserted between the rectifier 2 and the smoothing capacitor 3 of the DC intermediate circuit. The first low-pass filter circuit 10 consists of a zero reactance 11 and filter capacitors 12 , 13 , 14 and 15 . The zero reactance 11 is in the form of an iron core ringröhrenar term with a center hole through which a bundle of a positive-side line and a negative-side line of the DC link is guided. The filter capacitors 12 , 13 are connected to respective sections of the positive side and the negative side line on the rectifier side of the zero reactance 11 , while the filter capacitors 14 , 15 are connected to respective sections of the positive side and the negative side line on the smoothing capacitor side of the zero reactance 11 . The other ends of the filter capacitors 12 to 15 are each connected to an earth circuit. With the positive-side line running through the center hole of the core of the zero reactance 11 and the negative-side line, as shown in the figure, this reactance 11 forms a coil with the number of turns 1 . However, the zero reactance 11 can also be constructed such that the positive-side line is wound several times around the core and the negative-side line is wound around the same core with equal frequency. Furthermore, the use of a material (a ferrite core, for example) with good saturation properties for the core leads to an improved effect of preventing the leakage current I E.
Fig. 2 ist eine Darstellung des Stromwegs des Leckstroms, der durch die Kapazität 6 bei der in Fig. 1 gezeigten Schaltung der ersten Ausführungsform fließt. In Fig. 2 kennzeichnet eine strichpunktierte Linie den Strom weg für den Fall, daß der Leckstrom IE durch die positivseitige Leitung des Gleichstromzwischenkreises und die Kapazität 6 nach Erde fließt. Der Leckstrom IE ist eine hochfrequente Stromkomponente, da die infolge des wiederholten schnellen Schaltens der IGBTs 4T des Wechselrichters 4 wiederholt an die Kapazität 6 mit hoher Geschwindigkeit angelegte Spannung eine hohe Spannungssteilheit aufweist. Da ein Tiefpaßfilter zur Unter drückung des hochfrequenten Leckstroms IE wirksam ist, ist die erste Tiefpaßfilterschaltung 10 in dem Gleichstromzwischenkreis vorgesehen, um den Leckstrom IE zu unterdrücken. FIG. 2 is an illustration of the current path of the leakage current flowing through the capacitance 6 in the circuit of the first embodiment shown in FIG. 1. In Fig. 2, a dash-dotted line indicates the current away in the event that the leakage current I E flows through the positive-side line of the DC link and the capacitance 6 to ground. The leakage current I E is a high-frequency current component, since the voltage repeatedly applied to the capacitance 6 at high speed due to the repeated rapid switching of the IGBTs 4 T of the inverter 4 has a high voltage steepness. Since a low-pass filter for suppressing the high-frequency leakage current I E is effective, the first low-pass filter circuit 10 is provided in the DC link to suppress the leakage current I E.
Fig. 3 ist ein Ersatzschaltbild der ersten Tiefpaßfilterschaltung 10 der ersten Ausführungsform von Fig. 1. Die Tiefpaßfilterschaltung ist so ausgebildet, daß die Nullreaktanz 11 eine Induktivi tät L darstellt, und Filterkondensatoren mit entsprechenden Kapazitätswerten C₁ und C₂ vor und hinter der Induktivität L vorgesehen sind. Es sei angemerkt, daß die Bezugszahl 18 die positiv seitige oder die negativseitige Leitung des Gleichstromzwischenkreises bezeichnet, während die Bezugszahl 19 den Erdkreis bezeichnet. Fig. 3 is an equivalent circuit diagram of the first low-pass filter circuit 10 of the first embodiment of Fig. 1. The low-pass filter circuit is designed so that the zero reactance 11 represents an inductance L, and filter capacitors with corresponding capacitance values C₁ and C₂ are provided before and after the inductance L. . It should be noted that the reference number 18 denotes the positive-side or the negative-side line of the direct current intermediate circuit, while the reference number 19 denotes the earth circuit.
Fig. 4 ist ein Übersichtsschaltbild einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Die Schaltung der zweiten Ausführungsform enthält einen als ersten Stromrichter dienenden Gleichrichter 2, einen Glättungskondensator 3, einen als zweiten Stromrichter dienenden Wechselrichter 4 mit Freilaufdioden 4D, Gatetreiberschaltungen 4G und IGBTs 4T, eine Nullreaktanz 11 und zwei Paare Filterkondensatoren 12-15; sie dient im dargestellten Beispiel zum Betrieb eines Induk tionsmotors 5. Die Namen, Zwecke und Funktionen dieser Komponenten 2, 3, 4, 5, 11 und 12 bis 15 sind dieselben wie die der entsprechenden Komponenten bei der Schaltung der ersten Ausführungsform von Fig. 1 und werden daher nicht noch einmal erläutert. Die Schaltung der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der der ersten Ausführungsform dadurch, daß statt der ersten eine zweite Tiefpaßfilterschaltung 20 zwischen dem Gleichrichter 2 und dem Glättungskondensator 3 eingefügt ist. Die zweite Tiefpaßfilterschaltung 20 enthält die zwei Paare Filterkondensatoren 12-15, eine Sekundärwicklung 21, die um den Kern der Nullreaktanz 11 gewickelt ist, und einen Kurzschlußwiderstand 22 zum Kurzschließen der Sekundärwicklung 21. Fig. 4 is an overview circuit diagram of a second embodiment of the invention. The circuit of the second embodiment, serving as a first power converter rectifier 2, a smoothing condenser 3 serving as a second power converter inverter 4 with free-wheeling diodes 4 D, the gate driving circuits 4 G and IGBTs 4 T, a zero-sequence reactance 11 and two pairs of filter capacitors 12-15; in the example shown, it serves to operate an induction motor 5 . The names, purposes and functions of these components 2 , 3 , 4 , 5 , 11 and 12 to 15 are the same as those of the corresponding components in the circuit of the first embodiment of Fig. 1 and will therefore not be explained again. The circuit of the second embodiment differs from that of the first embodiment in that, instead of the first, a second low-pass filter circuit 20 is inserted between the rectifier 2 and the smoothing capacitor 3 . The second low-pass filter circuit 20 includes the two pairs of filter capacitors 12-15 , a secondary winding 21 wound around the core of the zero reactance 11 , and a short-circuit resistor 22 for short-circuiting the secondary winding 21 .
Die Eigenschaften der Tiefpaßfilterschaltung werden verschlechtert, wenn infolge der Verdrah tungsinduktivität des Hauptschaltungsteiles und der Kapazität der Filterkondensatoren eine Resonanzerscheinung auftritt. Durch Kurzschließen des Sekundärwicklung 21 auf dem Kern der Nullreaktanz 11 mittels des Kurzschlußwiderstands 22 mit dem Widerstandswert R kann die Resonanzerscheinung gedämpft werden und damit eine Verschlechterung der Eigenschaften der Tiefpaßfilterschaltung vermieden werden.The properties of the low-pass filter circuit are deteriorated if a resonance phenomenon occurs due to the wiring inductance of the main circuit part and the capacitance of the filter capacitors. By short-circuiting the secondary winding 21 on the core of the zero reactance 11 by means of the short-circuit resistor 22 with the resistance value R, the resonance phenomenon can be damped and thus a deterioration in the properties of the low-pass filter circuit can be avoided.
Fig. 5 ist ein Ersatzschaltbild der zweiten Tiefpaßfilterschaltung 20 der zweiten Ausführungs form von Fig. 4. Die Tiefpaßfilterschaltung 20 besteht im wesentlichen aus der Nullreaktanz 11, die die Induktivität L darstellt, der auf der Reaktanz 11 vorgesehenen Sekundärwicklung, die durch den Kurzschlußwiderstand mit dem Widerstandswert R kurzgeschlossen ist, und den Filterkondensatoren mit den Kapazitäten C₁ und C₂, die vor und hinter der Induktivität L vorge sehen sind. Es ist anzumerken, daß die Bezugszahl 18 die positivseitige oder die negativseitige Leitung des Gleichstromzwischenkreises bezeichnet, während die Bezugszahl 19 den Erdkreis bezeichnet. Fig. 5 is an equivalent circuit diagram of the second low-pass filter circuit 20 of the second embodiment of Fig. 4. The low-pass filter circuit 20 consists essentially of the zero reactance 11 , which represents the inductance L, the secondary winding provided on the reactance 11 , which by the short-circuit resistance with the Resistance value R is short-circuited, and the filter capacitors with capacitances C₁ and C₂, which are seen before and after the inductance L. It should be noted that the reference number 18 denotes the positive-side or the negative-side line of the direct current intermediate circuit, while the reference number 19 denotes the earth circuit.
Fig. 6 ist eine Übersichtsschaltung, die eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Schaltung der dritten Ausführungsform enthält einen als ersten Stromrichter dienenden Gleichrichter 2, einen Glättungskondensator 3, einen als zweiten Stromrichter dienenden Wechselrichter 4, der Freilaufdioden 4D, Gatetreiberschaltungen 4G und IGBTs 4T enthält, eine Nullreaktanz 11, zwei Paare Filterkondensatoren 12 bis 15 und eine Sekundär wicklung 21. Wie die ersten beiden Ausführungsformen ist auch die dritte Ausführungsform beispielhaft als zum Betrieb eines Induktionsmotors 5 dargestellt. Die Namen, Zwecke und Funktionen dieser Komponenten 2, 3, 4, 5, 11, 12 bis 15 und 21 sind dieselben wie jene der entsprechenden Komponenten der Schaltung der zweiten Ausführungsform von Fig. 4 und werden daher nicht noch einmal erläutert. Fig. 6 is an overview circuit illustrating a third embodiment of the present invention. The circuit of the third embodiment includes a serving as a first power converter rectifier 2, a smoothing condenser 3 serving as a second power converter inverter 4, the free wheeling diode 4 D, the gate driving circuits 4 G and IGBTs contains 4 T, a zero-sequence reactance 11, two pairs of filter capacitors 12 to 15 and a secondary winding 21st Like the first two embodiments, the third embodiment is also shown as an example for operating an induction motor 5 . The names, purposes and functions of these components 2 , 3 , 4 , 5 , 11 , 12 to 15 and 21 are the same as those of the corresponding components of the circuit of the second embodiment of Fig. 4 and will therefore not be explained again.
Die Schaltung der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen der zweiten Ausführungsform darin, daß die Sekundärwicklung 21 anstelle des obigen Kurzschlußwider stands 22 mittels eines Stromdetektors 31 verbunden ist. Somit ist statt der zweiten eine dritte Tiefpaßfilterschaltung 30, die den Stromdetektor 31 enthält, zwischen dem Gleichrichter 2 und dem Glättungskondensator 3 eingefügt. Ähnlich der oben beschriebenen Schaltung der zweiten Ausführungsform von Fig. 4 kann die Resonanzerscheinung dadurch vermieden werden, daß die Impedanz des Stromdetektors 31 auf einen geeigneten Wert eingestellt wird. Falls darüber hinaus beispielsweise an einem Punkt A in Fig. 6 ein Erdfehler auftritt, unterscheidet sich der Strom in der positivseitigen Leitung des Gleichstromzwischenkreises von dem in der negativsei tigen Leitung, und ein der Differenz zwischen diesen beiden Strömen entsprechender Strom fließt durch die Sekundärwicklung 21 der Nullreaktanz 11. Der durch die Sekundärwicklung 21 fließende Strom wird mittels des Stromdetektors 31 erfaßt und, wenn der erfaßte Strom einen vorbestimmten Wert übersteigt, wird ein Erdschluß- oder Erdfehlerdetektor 32 betrieben, um Alarm zu geben und die Wechselrichteranordnung über das Auftreten des Erdfehlers zu infor mieren.The circuit of the third embodiment differs from that of the second embodiment in that the secondary winding 21 is connected instead of the above short-circuit resistance 22 by means of a current detector 31 . Thus, instead of the second one, a third low-pass filter circuit 30 , which contains the current detector 31 , is inserted between the rectifier 2 and the smoothing capacitor 3 . Similar to the circuit of the second embodiment of Fig. 4 described above, the resonance phenomenon can be avoided by setting the impedance of the current detector 31 to an appropriate value. In addition, if, for example, an earth fault occurs at a point A in FIG. 6, the current in the positive-side line of the DC link differs from that in the negative-side line, and a current corresponding to the difference between these two currents flows through the secondary winding 21 Zero reactance 11 . The current flowing through the secondary winding 21 is detected by the current detector 31 and, if the detected current exceeds a predetermined value, an earth fault or earth fault detector 32 is operated to give an alarm and to inform the inverter arrangement of the occurrence of the earth fault.
Fig. 7 ist ein Zeitdiagramm, das den Erdfehlerdetektorbetrieb der Schaltung der dritten Ausfüh rungsform von Fig. 6 darstellt. In dem Zeitdiagramm bezeichnet (a) eine Änderung im Erdstrom IL, der durch die Sekundärwicklung 21 fließt und von dem Stromdetektor 31 erfaßt wird, während (b) den Betrieb des Erdfehlerdetektors 32 bezeichnet, der so arbeitet, daß er Alarm gibt, um das Auftreten des Erdfehlers anzuzeigen, wenn der Erdstrom IL einen vorbestimmten Wert IO übersteigt, was im Beispiel von Fig. 7 zu einem Zeitpunkt T der Fall ist (die schraffierte Fläche in Fig. 7(b) kennzeichnet das zum Zeitpunkt T erfolgende Ansprüchen des Erdfehlerdetecktors). FIG. 7 is a timing diagram illustrating the earth fault detector operation of the circuit of the third embodiment of FIG. 6. In the timing diagram, (a) denotes a change in the earth current I L flowing through the secondary winding 21 and detected by the current detector 31 , while (b) denotes the operation of the earth fault detector 32 , which operates to give an alarm to the To indicate the occurrence of the earth fault when the earth current I L exceeds a predetermined value I O , which is the case in the example of FIG. 7 at a time T (the hatched area in FIG. 7 (b) characterizes the claims made at time T) Earth fault detection gate).
Wie oben beschrieben, ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine Tiefpaßfilterschaltung beste hend aus der Nullreaktanz und den Kondensatoren in den Gleichstromzwischenkreis der Wech selrichteranordnung eingefügt. Diese Anordnung verhindert, daß hochfrequenter Leckstrom durch die (floating) Kapazität zur Wechselstromquelle fließt, wenn die Schaltelemente des zwei ten Stromrichters arbeiten, um Gleichstromleistung in Wechselstromleistung umzusetzen. Dies schließlich verhindert, daß andere an die Wechselstromquelle angeschlossene Geräte von diesem Leckstrom ungünstig beeinflußt werden. Der Einsatz nur einer Tiefpaßfilterschaltung in den Gleichstromzwischenkreis erhöht die Bauteileanzahl nicht wesentlich, im Gegensatz zum Stand der Technik, wo ein Störschutzfilter bezüglich jeder einzelnen Phase der Wechselstrom quelle vorgesehen ist. Damit kann die Wechselrichteranordnung der vorliegenden Erfindung rela tiv klein bleiben und mit geringeren Kosten hergestellt werden.As described above, according to the present invention, a low-pass filter circuit is best Starting from the zero reactance and the capacitors in the DC intermediate circuit, the altern rectifier arrangement inserted. This arrangement prevents high-frequency leakage current through the (floating) capacitance to the AC source when the switching elements of the two th converter work to convert DC power into AC power. This finally prevents other devices connected to the AC power source from this leakage current can be adversely affected. The use of only one low pass filter circuit in the DC link does not significantly increase the number of components, in contrast to State of the art, where an interference filter regarding each phase of the alternating current source is provided. The inverter arrangement of the present invention can thus rela Stay tiv small and be manufactured at lower costs.
Wenn die Nullreaktanz mit der Sekundärwicklung versehen wird, die durch einen Widerstand geeigneten Werts kurzgeschlossen ist, wird das Auftreten von Resonanz durch die Schaltungs induktivität und die Filterkondensatoren verhindert, mit dem Ergebnis, daß keine Reduzierung der Wirkung der Tiefpaßfilterschaltung infolge von Resonanz auftritt. Wenn die Sekundärwick lung anstelle des Kurzschlußwiderstandes mit einem Stromdetektor verbunden wird, kann ein Erdfehler der Wechselrichteranordnung festgestellt werden und zugleich das Auftreten von Resonanz vermieden werden, wie oben beschrieben.If the zero reactance is provided with the secondary winding by a resistor appropriate value is shorted, the occurrence of resonance by the circuit inductance and the filter capacitors prevented, with the result that no reduction the effect of the low-pass filter circuit occurs due to resonance. If the secondary wick development is connected to a current detector instead of the short-circuit resistor Earth faults of the inverter arrangement can be determined and at the same time the occurrence of Resonance can be avoided as described above.
Claims (4)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7039474A JPH08237936A (en) | 1995-02-28 | 1995-02-28 | Noise filter for voltage type inverter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19607201A1 true DE19607201A1 (en) | 1996-08-29 |
Family
ID=12554070
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE1996107201 Withdrawn DE19607201A1 (en) | 1995-02-28 | 1996-02-26 | Anti-HF-noise filter for voltage source inverter |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08237936A (en) |
| DE (1) | DE19607201A1 (en) |
| GB (1) | GB2310553A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19757452A1 (en) * | 1997-12-23 | 1999-06-24 | Asea Brown Boveri | Current converter circuit arrangement |
| WO2000027017A1 (en) * | 1998-11-04 | 2000-05-11 | Vacuumschmelze Gmbh | Frequency converter having a dampened direct voltage intermediate circuit |
| EP2398136A4 (en) * | 2009-02-10 | 2018-01-10 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Inverter device and inverter-integrated electric compressor |
| WO2018210869A1 (en) * | 2017-05-16 | 2018-11-22 | Valeo Siemens Eautomotive Germany Gmbh | Inverter with intermediate circuit capacitor cascade and dc-side common-mode and differential-mode filters |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002165438A (en) * | 2000-11-28 | 2002-06-07 | Meidensha Corp | High-frequency power supply for welding seam welded steel pipe |
| JP4839096B2 (en) * | 2006-02-13 | 2011-12-14 | 株式会社日立産機システム | Power converter |
| CA2699108C (en) * | 2007-09-21 | 2014-07-08 | Mitsubishi Electric Corporation | Power conversion apparatus for electric vehicle |
| JP5228793B2 (en) * | 2008-10-27 | 2013-07-03 | 三菱電機株式会社 | Elevator control device |
| JP2010120769A (en) * | 2008-11-21 | 2010-06-03 | Sinfonia Technology Co Ltd | Conveying system for article to be conveyed |
| CN103941103B (en) * | 2014-05-09 | 2016-06-29 | 北京航天爱威电子技术有限公司 | The measurement apparatus of reactor inductance amount and method in Active Power Filter-APF |
| GB2547716B (en) | 2016-02-29 | 2018-06-06 | General Electric Technology Gmbh | An electrical assembly |
| JP7449164B2 (en) * | 2020-05-12 | 2024-03-13 | 日立Astemo株式会社 | Filter devices and power conversion devices |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1303083A (en) * | 1970-04-22 | 1973-01-17 | ||
| GB1535741A (en) * | 1975-12-03 | 1978-12-13 | Ni I Postoyan Toka Ac | Converter apparatus |
| DE2922144A1 (en) * | 1979-05-31 | 1980-12-04 | Messer Griesheim Gmbh | DEVICE FOR DC AND / OR AC ARC WELDING WITH AN INVERTER |
| JPS6059978A (en) * | 1983-09-12 | 1985-04-06 | Toshiba Corp | Air conditioner |
| US4597039A (en) * | 1983-09-22 | 1986-06-24 | Solar Refining, Inc. | Switched capacitor induction motor drive |
| GB8714755D0 (en) * | 1987-06-24 | 1987-07-29 | Gen Electric | Filter |
| US4888675A (en) * | 1987-08-26 | 1989-12-19 | Harris Corporation | Switching power supply filter |
-
1995
- 1995-02-28 JP JP7039474A patent/JPH08237936A/en active Pending
-
1996
- 1996-02-22 GB GB9603817A patent/GB2310553A/en not_active Withdrawn
- 1996-02-26 DE DE1996107201 patent/DE19607201A1/en not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19757452A1 (en) * | 1997-12-23 | 1999-06-24 | Asea Brown Boveri | Current converter circuit arrangement |
| US6288915B1 (en) | 1997-12-23 | 2001-09-11 | Asea Brown Boveri Ag | Converter circuit arrangement having a DC intermediate circuit |
| WO2000027017A1 (en) * | 1998-11-04 | 2000-05-11 | Vacuumschmelze Gmbh | Frequency converter having a dampened direct voltage intermediate circuit |
| EP2398136A4 (en) * | 2009-02-10 | 2018-01-10 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Inverter device and inverter-integrated electric compressor |
| WO2018210869A1 (en) * | 2017-05-16 | 2018-11-22 | Valeo Siemens Eautomotive Germany Gmbh | Inverter with intermediate circuit capacitor cascade and dc-side common-mode and differential-mode filters |
| US11018572B2 (en) | 2017-05-16 | 2021-05-25 | Valeo Siemens Eautomotive Germany Gmbh | Inverter with intermediate circuit capacitor cascade and DC-side common-mode and differential-mode filters |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB9603817D0 (en) | 1996-04-24 |
| GB2310553A (en) | 1997-08-27 |
| JPH08237936A (en) | 1996-09-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE112011101193B4 (en) | Leakage current reduction device | |
| DE3325612C2 (en) | ||
| DE4133225C2 (en) | Switching power supply with overcurrent protection circuit | |
| DE3333768C2 (en) | ||
| DE19702134A1 (en) | Protection circuit for high-performance switch components | |
| DE19757452A1 (en) | Current converter circuit arrangement | |
| DE19710319A1 (en) | Circuit for blocking a semiconductor switching device in the event of overcurrent | |
| DE112012005768T5 (en) | High-frequency current reduction device | |
| DE112016003290T5 (en) | POWER CONVERTER | |
| DE3525877C2 (en) | Noise filter | |
| DE102005019215B4 (en) | Output filter for a pulsed power converter | |
| DE19607201A1 (en) | Anti-HF-noise filter for voltage source inverter | |
| EP0682402B1 (en) | Output magnitudes rise limiting device for self-commutated constant voltage intermediate circuit converter | |
| DE60306661T2 (en) | OUTPUT DRIVE ARRANGEMENT FOR AN INVERTER AND METHOD THEREFORE | |
| EP1594349B1 (en) | Electronic ballast for a lamp | |
| DE2248938A1 (en) | RECTIFIER CIRCUIT ARRANGEMENT | |
| DE102018010146A1 (en) | Device for filtering high-frequency interference voltages in a circuit for power factor correction | |
| DE102018208626A1 (en) | Magnetically adjustable reactor for reactive power compensation with capacitively connected auxiliary windings | |
| DE4042378C2 (en) | ||
| DE102021209428B4 (en) | frequency converter | |
| DE102004004627A1 (en) | AC motor voltage supply is provided by circuit that reduces symmetrical and asymmetrical voltage components | |
| EP3857577B1 (en) | Device for reactive power compensation with a high voltage winding with center connection | |
| DE2653137C3 (en) | Multi-phase rectifier | |
| WO2022028754A1 (en) | Power converter with common mode filter | |
| DE112021000086T5 (en) | SHORT-CIRCUIT DETECTOR AND POWER CONVERTER |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |