DE102008062108B4 - Umrichtersystem - Google Patents

Abstract

Umrichtersystem mit Verbinder,
wobei der Verbinder zur Verbindung der Zwischenkreise von Umrichtern vorgesehen ist,
wobei der Verbinder zumindest zwei Schnittstellen zur Verbindung mit Stromschienen (20, 22) aufweist,
wobei der Verbinder zumindest eine weitere Schnittstelle aufweist zur Verbindung mit einem Kabel, wobei die weitere Schnittstelle eine Öse umfasst,
wobei der Verbinder eine erste Stromschiene (24) und eine zweite Stromschiene (23) umfasst, zwischen denen ein elektrisch isolierendes Material als Isolierfolie (21) vorgesehen ist,
wobei die erste Stromschiene (24) an ihren beiden Endbereichen jeweils schraubverbindbar ist mit einer Stromschiene (20) eines Gleichrichters, Wechselrichters (1) und/oder Umrichters, die auf oberem Zwischenkreispotential gelegt ist,
wobei die zweite Stromschiene (23) an ihren beiden Endbereichen jeweils schraubverbindbar ist mit einer Stromschiene (22) eines Gleichrichters, Wechselrichters (1) und/oder Umrichters, die auf unterem Zwischenkreispotential gelegt ist,
wobei in den Endbereichen der Stromschienen (20, 22, 23, 24) Langlöcher vorgesehen sind,
wobei die längere Seite der Langlöcher in Richtung der Verbindungsrichtung der über den Verbinder verbundenen Stromschienen (20, 22) der beiden Umrichter ausgerichtet ist,
wobei zur Verbindung der Stromschienen (20, 22, 23, 24) Verbindungsschrauben (25) vorgesehen sind, die durch Ausnehmungen in den Endbereichen der Stromschienen (20, 22, 23, 24) durchgeführt sind,
wobei die Stromschienen (20, 22) der Gleichrichter, Wechselrichter (1), Umrichter und/oder des Verbinders senkrecht zur Verbindungsrichtung mittels ZwischenkreisVerbinder verlängert ausgeführt und mit einer Ausnehmung versehen sind, so dass eine Verbindungsschraube hindurchführbar ist, mit welcher ein die Öse umfassendes Teil befestigbar ist, an welchem elektrische Leitungen des Rundkabels lötverbindbar sind,
wobei eine erste elektrische Leitung mit dem oberen Zwischenkreispotential eines Wechselrichters (1) verbunden ist und eine zweite elektrische Leitung mit dem unteren Zwischenkreispotential des Wechselrichters (1) verbunden ist, insbesondere wobei dieser Wechselrichter (1) eine kleinere maximal erzeugbare Leistung aufweist als der Stromschienen (20, 22) umfassende Wechselrichter (1),
wobei die Stromschienen (20, 22, 23, 24) plattenförmig ausgeführt sind.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Umrichtersystem.
• Umrichtersysteme umfassen einen netzgespeisten Gleichrichter, dessen unipolare Ausgangsspannung auch als Zwischenkreisspannung bezeichnet wird. Aus dieser wird ein Wechselrichter versorgt, der einen Elektromotor speist. Im generatorischen Betrieb wird Energie vom Motor über den Wechselrichter in den Zwischenkreis gespeist. Überschüssige Energie des Zwischenkreises wird über einen Bremswiderstand vernichtet oder mittels einer aufwendigen Rückspeisung ins Netz zurückgespeist.
• Aus der DE 103 39 876 A1 ist als nächstliegender Stand der Technik eine Vorrichtung zum Kuppeln zweier Sammelschienen aus Flachbandmaterial bekannt.
• Aus der US 2001 / 0039133 A1 ist ein elektrisches Leistungsverteilungssystem bekannt.
• Aus der DE 297 19 226 U1 ist eine Sammelschiene zur Verbindung zweier elektrischer Module bekannt.
• Aus der DE 15 63 270 B2 ist ein Halbleiterstromrichter bekannt.
• Aus der DE 102 26 387 A1 ist eine Schaltschaltung bekannt.
• Aus der DE 101 53 748 A1 ist eine Stromrichtereinheit in Modulbauweise bekannt.
• Aus der DE 38 02 593 A1 ist ein Umrichter mit Gleichspannungs-Zwischenkreis bekannt.
• Aus der US 3 189 680 A ist ein Stromschienenbus bekannt.
• Aus der DE 70 31 014 U ist ein Trenner für Sammelschienen bekannt.
• Aus der US 3 476 871 A sind laminierte elektrische Stromschienen bekannt.
• Aus der DE 88 13 533 U1 ist ein isoliertes Stromschienenpaket bekannt.
• Aus der DE 93 03 886 U1 ist ein Stromschienenpaket bekannt.
• Aus der DE 196 22 895 A1 ist eine Anschlussvorrichtung bekannt.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Umrichtersystem weiterzubilden, wobei der Umweltschutz verbessert sein soll.
• Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Umrichtersystem nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
• Von Vorteil ist dabei, dass der Umweltschutz verbessert ist. Denn mittels der Verbindung, also Parallelschaltung, von Zwischenkreisen mehrerer Umrichter ist beispielsweise im motorischen Betrieb eines Elektromotors in den Zwischenkreis gespeiste Energie von einem anderen über Wechselrichter aus dem Zwischenkreis versorgten Elektromotor verbrauchbar. Denn die Stromschienen eines ersten Umrichters sind mit zumindest Stromschienen des Zwischenkreises eines weiteren Umrichters verbindbar. Mittels weiterer Verbinder sind weitere Stromschienen verbindbar und somit weitere Umrichter, so dass ein Energieausgleich zwischen den Umrichtern ermöglicht ist. Auf diese Weise sind aufwendige und somit bei Produktion und Entsorgung umweltbelastende Rückspeisungen oder bei ihrem Betrieb wegen der Energievernichtung umweltbelastende Bremswiderstände vermeidbar.
• Erfindungsgemäß sind in den Endbereichen der Stromschienen Langlöcher vorgesehen. Von Vorteil ist dabei, dass ein Längenausgleich vorsehbar ist. Wenn also die zu verbindende Umrichter in ihrer Position etwas abweichen von der geplanten Position, ist ein Ausgleich dieser Soll-Ist-Abweichung ermöglicht.
• Erfindungsgemäß ist die längere Seite der Langlöcher in Richtung der Verbindungsrichtung der über den Verbinder verbundenen Stromschienen der beiden Umrichter ausgerichtet. Von Vorteil ist dabei, dass die ausgleichbare Toleranz in Verbindungsrichtung vorgesehen ist.
• Erfindungsgemäß sind zur Verbindung der Stromschienen Verbindungsschrauben vorgesehen, die durch die Ausnehmungen in den Endbereichen der Stromschienen durchgeführt sind. Von Vorteil ist dabei, dass diese Verbindungsschrauben in Normalenrichtung der plattenförmigen Stromschienen durch Löcher führbar sind und somit eine elektrisch leitfähige und mechanisch tragende Verbindung herstellbar ist.
• Erfindungsgemäß sind die Stromschienen der Gleichrichter, Wechselrichter, Umrichter und/oder des Verbinders senkrecht zur Verbindungsrichtung mittels ZwischenkreisVerbinder verlängert ausgeführt und mit einer Ausnehmung versehen, so dass eine Verbindungsschraube hindurchführbar ist, mit welcher ein eine Öse umfassendes Teil befestigbar ist, an welchem elektrische Leitungen des Rundkabels lötverbindbar sind. Von Vorteil ist dabei, dass nicht nur im Zwischenkreis Stromschienen aufweisende Umrichter, sondern auch Umrichter kleinerer Baugrößen, also mit kleinerer Ausgangsleistung, verbindbar sind, deren elektrische Zwischenkreisverbindung mittels flexibler Kabel, insbesondere Litzenkabel oder Rundkabel, ausführbar ist.
• Erfindungsgemäß ist eine erste elektrische Leitung mit dem oberen Zwischenkreispotential eines Wechselrichters verbunden und eine zweite elektrische Leitung ist mit dem unteren Zwischenkreispotential des Wechselrichters verbunden, insbesondere wobei dieser Wechselrichter eine kleinere maximal erzeugbare Leistung aufweist als der Stromschienen umfassende Wechselrichter. Von Vorteil ist dabei, dass Umrichter verschiedener Leistungsklassen, also Baugrößen, verbindbar sind.
• Erfindungsgemäß sind die Stromschienen plattenförmig ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass hohe Stromstärken durchleitbar sind, wobei eine hohe mechanische Festigkeit erreichbar ist.
• Wichtige Merkmale bei dem Umrichtersystem mit Verbinder sind, dass der Verbinder zur Verbindung der Zwischenkreise von Umrichtern vorgesehen ist.
• Von Vorteil ist dabei, dass Verbinder verschiedener Baugrößen über ihren Zwischenkreis miteinander koppelbar sind und somit ein Energieaustausch zwischen motorisch und generatorischen Antrieben über den Zwischenkreis ermöglicht ist. Dabei sind auch kleinere Antriebe mit größeren koppelbar, so dass verschiedene Leitungsführungstechniken, wie Stromschienen, also starre Gebilde, und Stromkabel, also elastischere Gebilde als Stromschienen, verbindbar sind. Diese Verbindung wird mittels des Verbinders und dessen Ausführung erreicht.
• Erfindungsgemäß ist der Verbinder in oben beschriebener Weise ausgeführt.
• Erfindungsgemäß weist der Verbinder zumindest zwei Schnittstellen zur Verbindung mit Stromschienen auf. Von Vorteil ist dabei, dass Stromschienen aufweisende Umrichter koppelbar sind, also starre Stromleitungen.
• Erfindungsgemäß weist der Verbinder zumindest eine weitere Schnittstelle auf zur Verbindung mit einem Kabel, insbesondere wobei die weitere Schnittstelle eine Öse umfasst. Von Vorteil ist dabei, dass ein Umrichter mit einer flexibleren, elastisch verformbareren Stromleitung im Gegensatz zu Stromschienen verwendbar ist.
• Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.
• Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
• In der 1 ist ein Umrichter eines erfindungsgemäßen Umrichtersystems gezeigt.
• In der 2 ist ein ZwischenkreisVerbinder zur Verbindung der Zwischenkreise von Wechselrichtern 1 und/oder Umrichtern gezeigt.
• Bei dem Umrichtersystem sind Zwischenkreise verschieden großer Umrichter miteinander verbindbar. Dabei umfasst der Zwischenkreis jeweils ein oberes und ein unteres Zwischenkreispotential, wobei aus der zwischen diesen Potentialen herrschenden unipolaren Spannung, insbesondere Gleichspannung, eine jeweilige Halbbrücken von ansteuerbaren Leistungshalbleitern umfassende Wechselrichterstufe versorgbar ist, die zur Erzeugung von ein oder mehrphasiger Wechselspannung vorgesehen ist, aus der ein Elektromotor versorgbar ist.
• Die unipolare Spannung wird im motorischen Betrieb aus einem netzgespeisten Gleichrichter erzeugt. Im generatorischen Betrieb des Motors wird von dieser Energie bis zum Zwischenkreis geführt.
• Mittels der Verbindung der Zwischenkreise verschiedener Umrichter ist nun ein Energieausgleich ermöglicht. Hierbei ist bei ersten Umrichtern der Zwischenkreis mittels Stromschienen realisiert.
• Zweite Umrichter, welche zu einer kleineren Baugröße gehören und somit eine geringere maximal erzeugbare Ausgangsleistung zur Verfügung stellen können, weisen ebenfalls einen Zwischenkreis auf, an den weitere Umrichter anschließbar sind. Jedoch sind hierbei keine Stromschienen, sondern einfache Rundkabel für das obere und ebenso für das untere Zwischenkreispotential verwendet.
• Zur Verbindung der Zwischenkreise der ersten Umrichter wird also ein Verbinder vorgesehen, der je eine Stromschiene für das obere und untere Zwischenkreispotential aufweist. Jede dieser Stromschienen ist somit verbindbar, insbesondere mit Verbindungsschrauben 25 schraubverbindbar, mit entsprechenden Stromschienen, die im ersten Umrichter vorgesehen sind und an der Ausnehmung 2 herausragen. Zwischen den Stromschienen (23, 24) ist eine Isolierfolie 21 vorgesehen, die den elektrischen Isolierabstand erhöht und somit den kritischen Spannungswert, bei dessen Überschreitung ein Durchschlag auftritt.
• Der zu verbindende weitere erste Umrichter weist wiederum eine ebensolche Ausnehmung 2 auf, an der der Verbinder mittels seiner Stromschienen verbindbar ist.
• Für das Hindurchführen der Verbindungsschrauben 25 sind in den Stromschienen (20, 22, 23, 24) Langlöcher vorgesehen, insbesondere Langlöcher deren längere Seite in Richtung der durch den Verbinder festgelegten Verbindungsrichtung vorgesehen ist. Auf diese Weise ist ein Längenausgleich ermöglicht.
• In 20 weisen die Stromschienen (20, 22) einen Knick auf, um nach Verbinden mit den Stromschienen (23, 24) von außen gesehen eine Ebene zu bilden.
• In weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen weisen die Stromschienen (20, 22) keinen Knick auf, sondern sind eben ausgeführt. Vorzugsweise sind dann die Stromschienen (23, 24) des Verbinders mit einem entsprechenden Knick versehen, um wiederum eine Ebene zu bilden.
• Zur Verbindung mit den Rundkabeln der weiteren zweiten Umrichter sind die Stromschienen (20, 22) senkrecht zur Verbindungsrichtung mittels ZwischenkreisVerbinder verlängert ausgeführt und mit einer Ausnehmung versehen, so dass eine Verbindungsschraube hindurchführbar ist, mit welcher eine Öse befestigbar ist, an welcher die elektrischen Leitungen des Rundkabels lötverbindbar sind.
• Somit sind in einfacher Weise Umrichter kleinerer Baugrößen unterhalb der Umrichter mit Stromschienen, also der Umrichter größerer Baugröße, vorsehbar.
• In 3 ist als Öse ein Anschlussteil 30, das auch als Anschlussblock bezeichenbar ist, gezeigt. An diesem sind die elektrischen Leitungen des Rundkabels lötverbunden. Von Vorteil ist hierbei, dass die Öse nach unten, also nicht in Richtung des Verbinders ausgeführt ist, sondern senkrecht zur Richtung des Verbinders, also senkrecht zur Verbindungsrichtung der Umrichter und/oder senkrecht zur Richtung der Stromschienen der ersten Umrichter.
• In weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist der Verbinder mit einem Teilstück an Isolierfolie derart ausgeführt, dass er eine für sich selbst lagerbare Einheit darstellt.
• Bezugszeichenliste

1

Wechselrichter

2

Ausnehmung im Gehäuse des Wechselrichters 1

20

Stromschiene für oberes Zwischenkreispotential

21

Isolierfolie

22

Stromschiene für unteres Zwischenkreispotential

23

Schienenstück mit Langlöchern

24

Schienenstück mit Langlöchern

25

Verbindungsschrauben

30

Anschlussteil

Claims (1)

1. Umrichtersystem mit Verbinder, wobei der Verbinder zur Verbindung der Zwischenkreise von Umrichtern vorgesehen ist, wobei der Verbinder zumindest zwei Schnittstellen zur Verbindung mit Stromschienen (20, 22) aufweist, wobei der Verbinder zumindest eine weitere Schnittstelle aufweist zur Verbindung mit einem Kabel, wobei die weitere Schnittstelle eine Öse umfasst, wobei der Verbinder eine erste Stromschiene (24) und eine zweite Stromschiene (23) umfasst, zwischen denen ein elektrisch isolierendes Material als Isolierfolie (21) vorgesehen ist, wobei die erste Stromschiene (24) an ihren beiden Endbereichen jeweils schraubverbindbar ist mit einer Stromschiene (20) eines Gleichrichters, Wechselrichters (1) und/oder Umrichters, die auf oberem Zwischenkreispotential gelegt ist, wobei die zweite Stromschiene (23) an ihren beiden Endbereichen jeweils schraubverbindbar ist mit einer Stromschiene (22) eines Gleichrichters, Wechselrichters (1) und/oder Umrichters, die auf unterem Zwischenkreispotential gelegt ist, wobei in den Endbereichen der Stromschienen (20, 22, 23, 24) Langlöcher vorgesehen sind, wobei die längere Seite der Langlöcher in Richtung der Verbindungsrichtung der über den Verbinder verbundenen Stromschienen (20, 22) der beiden Umrichter ausgerichtet ist, wobei zur Verbindung der Stromschienen (20, 22, 23, 24) Verbindungsschrauben (25) vorgesehen sind, die durch Ausnehmungen in den Endbereichen der Stromschienen (20, 22, 23, 24) durchgeführt sind, wobei die Stromschienen (20, 22) der Gleichrichter, Wechselrichter (1), Umrichter und/oder des Verbinders senkrecht zur Verbindungsrichtung mittels ZwischenkreisVerbinder verlängert ausgeführt und mit einer Ausnehmung versehen sind, so dass eine Verbindungsschraube hindurchführbar ist, mit welcher ein die Öse umfassendes Teil befestigbar ist, an welchem elektrische Leitungen des Rundkabels lötverbindbar sind, wobei eine erste elektrische Leitung mit dem oberen Zwischenkreispotential eines Wechselrichters (1) verbunden ist und eine zweite elektrische Leitung mit dem unteren Zwischenkreispotential des Wechselrichters (1) verbunden ist, insbesondere wobei dieser Wechselrichter (1) eine kleinere maximal erzeugbare Leistung aufweist als der Stromschienen (20, 22) umfassende Wechselrichter (1), wobei die Stromschienen (20, 22, 23, 24) plattenförmig ausgeführt sind.