DE102010010781A1 - Inverter and single electric machine arrangement, has bridge circuit added to electronic circuit that raises direct voltage at direct voltage terminals of bridge during switching off of semiconductor switches of bridge for short period - Google Patents

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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/16—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring
    • H02P25/22—Multiple windings; Windings for more than three phases

Abstract

The arrangement has a winding arrangement (2) provided with a winding set comprising three-phase alternating current (AC) windings (8). Each of the three-phase AC windings is connected with a bridge circuit. Power semiconductors are switchable by semiconductor switches. The semiconductor switches are switched on and off in a period of a three-phase system. The bridge circuit is added to an electronic circuit that raises direct voltage at direct voltage terminals (10, 11) of a B6-bridge (4) during switching off of the semiconductor switches of the bridge for a short period.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung aus einem Wechselrichter und einer einzigen elektrischen Maschine mit mindestens einer Wicklungsanordnung, die einen Wicklungssatz mit mehreren Drehstromwicklungen aufweist, mit denen gegeneinander um im Wesentlichen gleiche Winkel phasenverschobene Drehstrom-Spannungssysteme erzeugbar sind, wobei jede dieser Drehstromwicklungen mit zumindest einer B6-Brückenschaltung aus Halbleiterschaltern verbunden ist.The present invention relates to an arrangement comprising an inverter and a single electric machine having at least one winding arrangement comprising a winding set with a plurality of three-phase windings, with which three-phase voltage systems phase-shifted by substantially the same angle can be generated, wherein each of these three-phase windings with at least one B6 Bridge circuit is connected to semiconductor switches.

Anordnungen aus einem Wechselrichter und einer elektrischen Maschine mit Drehstromwicklungen, die mit B6-Brückenschaltungen des Wechselrichters verbunden sind, dienen zur Umwandlung einer Gleichspannung in eine Drehstromspannung, mit der die elektrische Maschine betrieben wird.Arrangements of an inverter and an electric machine with three-phase windings, which are connected to B6 bridge circuits of the inverter, serve to convert a DC voltage into a three-phase voltage, with which the electric machine is operated.

Eine solche Anordnung kann beispielsweise in einer Schaltanlage für Hochspannungs-Gleichstromübertragung realisiert sein, bei der eine Gleichspannung in eine Drehstromspannung umgewandelt und die Drehstromspannung in der Spannungshöhe transformiert wird. In einer solchen beispielhaften Anordnung ist die elektrische Maschine des Oberbegriffs ein Drehstrom-Transformator, in dem die Transformation der Spannungshöhe erfolgt. Der Drehstrom-Transformator ist mit den wechselspannungsseitigen Anschlüsse einer B6-Brückenschaltung verbunden. Die Umformung der an den gleichspannungsseitigen Anschlüssen der B6-Brückenschaltung anliegenden Gleichspannung in eine Wechselspannung erfolgt durch entsprechende Steuerung der Halbleiterschalter in der B6-Brückenschaltung.Such an arrangement can be realized for example in a switchgear for high-voltage direct current transmission, in which a DC voltage is converted into a three-phase voltage and the three-phase voltage is transformed in the voltage level. In such an exemplary arrangement, the electric machine of the preamble is a three-phase transformer in which the voltage level is transformed. The three-phase transformer is connected to the AC side terminals of a B6 bridge circuit. The conversion of the voltage applied to the DC voltage side terminals of the B6 bridge circuit DC voltage in an AC voltage is effected by appropriate control of the semiconductor switches in the B6 bridge circuit.

Sind in einer solchen Anordnungen sehr hohe Spannungen von mehreren Kilovolt bis hin zu mehreren hundert Kilovolt zu beherrschen, dann werden die Halbleiterschalter dem Stand der Technik entsprechend als Reihenschaltung einer Vielzahl von Einzelbausteinen aufgebaut. Dies ist notwendig, damit sie die auftretenden Sperrspannungen von mehreren Kilovolt bis hin zu mehreren hundert Kilovolt aufnehmen können. Eine gleichmäßige Aufteilung der Gesamtspannung auf die Einzelelemente ist zu deren Schutz vor Überbeanspruchung notwendig und ggf. durch zusätzliche Bauelemente (Widerstände, Kondensatoren, Überspannungsableiter, usw.) sicherzustellen.If very high voltages of several kilovolts up to several hundred kilovolts are to be controlled in such arrangements, the semiconductor switches according to the state of the art are constructed as series connection of a plurality of individual components. This is necessary so that they can absorb the blocking voltages of several kilovolts up to several hundred kilovolts. A uniform distribution of the total voltage on the individual elements is necessary for their protection against overuse and possibly by additional components (resistors, capacitors, surge arresters, etc.) to ensure.

In einer solchen Anordnung ist es erforderlich, dass die in Reihe geschalteten Halbleiterschalter sehr präzise synchron angesteuert und somit gleichzeitig geschaltet werden. Der technische Aufwand dafür ist insbesondere bei hohen Spannungen, bei denen eine Vielzahl von Bauelementen, die in ihrem Schaltverhalten Exemplarstreuungen aufweisen können und die räumlich über mehrere Meter verteilt angeordnet sein können, sehr groß.In such an arrangement, it is necessary that the series-connected semiconductor switches are controlled very precisely synchronously and thus switched simultaneously. The technical effort for this is very high, especially at high voltages, in which a large number of components, which may have individual variations in their switching behavior and which may be spatially distributed over several meters.

Bekanntermaßen entstehen in einem Wechselrichter mit einer B6-Brückenschaltung auf der Drehstromseite Stromblöcke, die das Drehstromnetz mit erheblichen Oberwellen belasten können und die dann entsprechende Filtermaßnahmen und ggf. weitere Schutzmaßnahmen erfordern. Bei einem schwachen Drehstromnetz hat auch die erzeugte Spannung einen großen Oberwellengehalt; zu dessen Reduzierung sind zusätzliche Maßnahmen erforderlich.As is known, in an inverter having a B6 bridge circuit on the three-phase side, current blocks which can load the three-phase network with considerable harmonics and which then require corresponding filter measures and possibly further protective measures. In a weak three-phase network, the voltage generated has a large harmonic content; its reduction requires additional measures.

Es wird deshalb dem Stand der Technik entsprechend durch Einführung mehrerer gegeneinander um im Wesentlichen gleiche Winkel phasenverschobene Drehstrom-Spannungssysteme versucht, diese Oberwellen in Ihrer Intensität zu reduzieren. Phasenverschobene Drehstrom-Spannungssysteme erreicht man beispielsweise dadurch, dass zwei Transformatoren ausgangsseitig parallel geschaltet werden, wobei der eine Transformator eingangsseitig eine Dreieckschaltung der Wicklungen aufweist und der andere Transformator eingangsseitig eine Sternschaltung der Wicklungen aufweist. Es werden die eingangsseitigen Wicklungen der beiden Transformatoren nun mit zwei B6-Brückenschaltungen verbunden, deren gleichspannungsseitigen Anschlüsse in Reihe geschaltet sind. Es fließen dann in den den beiden B6-Brücken zugeordneten Wicklungen der Transformatoren jeweils 6-pulsige Gleichstromblöcke, in den ausgangsseitigen Wicklungen ebenfalls. Die Ströme der ausgangsseitig parallel geschalteten Transformatoren überlagern sich, so dass dem Drehstromnetz ein 12-pulsiger Strom eingespeist wird. Dies bedeutet gegenüber einem 6-pulsigen Strom bereits eine Reduzierung des Oberwellengehaltes.It is therefore the prior art by introducing several mutually phase-shifted by substantially the same angle three-phase voltage systems attempts to reduce these harmonics in their intensity. Phase-shifted three-phase voltage systems are achieved, for example, in that two transformers are connected in parallel on the output side, wherein one transformer has a delta connection of the windings on the input side and the other transformer has a star connection of the windings on the input side. The input-side windings of the two transformers are now connected to two B6 bridge circuits whose DC side connections are connected in series. Then, in the windings of the transformers assigned to the two B6 bridges, in each case 6-pulse DC blocks flow, as well as in the windings on the output side. The currents of the output side connected in parallel transformers overlap, so that the three-phase network, a 12-pulse current is fed. This already means a reduction of the harmonic content compared to a 6-pulse current.

Durch räumliche Integration der den beiden B6-Brücken zugeordneten Wicklungen in einen einzigen Transformator erreicht man, dass in der nun zusammengefaßten ausgangsseitigen Wicklung bereits der weniger oberwellenbehaftete 12-pulsige Strom fließt. Dennoch sind auch in einer solchen Anordnung noch erhebliche Aufwendungen (Filter) erforderlich, um die Auswirkungen der Oberwellen zu begrenzen.By spatially integrating the windings associated with the two B6 bridges into a single transformer, it is achieved that the less harmonic-prone 12-pulse current already flows in the now combined output-side winding. However, even in such an arrangement, significant expenditures (filters) are still required to limit the effects of harmonics.

Bei bekannten Wechselrichterstationen mit B6-Brückenschaltungen in Anlagen zur Hochspannungs-Gleichstromübertragung werden heutzutage solche 12-pulsigen Systeme verwendet. Die gesamte Station besteht in der Regel unter anderem aus

  • – Leistungstransformatoren, deren Isolation für eine Beanspruchung mit hoher Gleichspannung und hoher Wechselspannung ausgelegt sein müssen (Konverter-Transformatoren) und die gegen die Spannungsbeanspruchung durch steile Stromflanken geschützt sind.
  • – Ventilanlagen, gegebenenfalls in einer gesonderten Halle (Ventilhalle) vor den klimatischen Umgebungsbedingungen aufwendig geschützt, in denen die vielen synchron zu schaltenden in Reihe geschalteten schaltbaren Leistungshalbleiter aufgebaut und gegen die hohen Spannungen isoliert werden müssen.
  • – Filteranlagen, in denen mit Hochspannungsinduktivitäten und Hochspannungskondensatoren die Oberwellen aus Strömen und Spannungen auf der Wechselspannungsseite und auf der Gleichspannungsseite herausgefiltert werden, und in denen Verluste entstehen.
  • – Schaltanlagen auf der Drehstromseite und auf der Gleichstromseite mit verschiedenen Hochspannungsgeräten (z. Bsp. Trennschalter, Leistungsschalter, Stromwandler, Spannungswandler, Überspannungsableiter, usw.)
In known inverter stations with B6 bridge circuits in systems for high-voltage direct current transmission, such 12-pulse systems are used today. The entire station usually consists of, among other things
  • - Power transformers whose insulation must be designed for a high DC voltage, high AC load (converter transformers) and which are protected against voltage stress by steep current edges.
  • - Valve systems, possibly in a separate hall (valve hall) in front of the climatic Environmental conditions consuming protected, in which the many synchronously switched in series switched switchable power semiconductors must be constructed and isolated against the high voltages.
  • - Filter systems in which high-voltage inductors and high-voltage capacitors, the harmonics of currents and voltages are filtered out on the AC side and on the DC side, and in which losses.
  • - Switchgear on the three-phase side and on the DC side with different high voltage devices (eg circuit breakers, circuit breakers, current transformers, voltage transformers, surge arresters, etc.)

In all den oben aufgeführten Elementen einer Wechselrichterstation mit B6-Brückenschaltungen in Anlagen zur Hochspannungs-Gleichstromübertragung sind hochspannungstechnische Aufwendungen zu machen für die elektrische Isolierung der einzelnen Elemente gegen die auftretenden hohen Spannungen. Ebenfalls sind hochspannungstechnische Aufwendungen zu machen für die elektrische Verbindung zwischen den einzelnen Elementen. Solche Aufwendungen können insbesondere dann erheblich sein, wenn die einzelnen Elemente in abgeschlossenen, auf Erdpotential befindlichen Einheiten eingebaut sind (z. Bsp. Transformatorkessel, Ventilhalle, usw.) und damit die elektrische Verbindung nur mit Hilfe sogenannter Hochspannungs-Durchführungen erfolgen kann. Dies führt insgesamt zu sehr großen Bauvolumina.In all the above-mentioned elements of an inverter station with B6 bridge circuits in systems for high-voltage direct current transmission, high-voltage technical expenses have to be made for the electrical insulation of the individual elements against the high voltages that occur. Also, high-voltage expenses are to make for the electrical connection between the individual elements. Such expenses can be particularly significant if the individual elements are installed in closed, located at ground potential units (eg, transformer tank, valve hall, etc.) and thus the electrical connection can be made only with the help of so-called high-voltage feedthroughs. Overall, this leads to very large construction volumes.

Bei B6-Brückenschaltungen, die als Gleichrichter arbeiten, erfolgt die Kommutierung des Stromes von einer Phase in eine benachbarte Phase zu dem Zeitpunkt, zu dem beide Phasen denselben Spannungswert haben. Durch das weitere Ansteigen der Spannung in der einen Phase und das weitere Abfallen der Spannung in der anderen Phase entsteht eine Spannungsdifferenz, die den Kommutierungsvorgang treibt. Eine solche „natürliche” Kommutierung gibt es allerdings in dem oben beschriebenen Zeitpunkt nicht, wenn eine B6-Brückenschaltung als Wechselrichter arbeiten soll.In B6 bridge circuits operating as rectifiers, the commutation of the current takes place from one phase to an adjacent phase at the time when both phases have the same voltage value. As a result of the further increase in the voltage in one phase and the further drop in the voltage in the other phase, a voltage difference arises that drives the commutation process. However, such a "natural" commutation does not exist at the time described above when a B6 bridge circuit is to operate as an inverter.

Wechselrichter-Anlagen mit B6-Brücken, die eine die „natürliche” Kommutierung treibende Spannungsdifferenz ausnutzen wollen, müssen deshalb die schaltbaren Ventile erheblich vor dem Zeitpunkt zünden, zu dem die beteiligten Phasenspannungen den gleichen Wert haben. Dieses bei „klassischen” Anlagen zur Hochspannungs-Gleichstromübertragung (HGÜ) angewendete Verfahren (LCC-Technologie) erfordert aufwendige Filter und die Bereitstellung hoher Blindleistung.Inverter systems with B6 bridges, which want to exploit a voltage difference driving the "natural" commutation, therefore have to ignite the switchable valves considerably before the time at which the phase voltages involved have the same value. This method (LCC technology) used in "classical" systems for high-voltage direct current transmission (HVDC) requires complex filters and the provision of high reactive power.

Deshalb sind unter den im Oberbegriff bezeichneten Anlagen mit B6-Brücken Anlagen unterschiedlicher Ausführung entwickelt worden, bei denen die Wechselrichtung einer Gleichspannung in eine Drehstromspannung durch schnelles Takten der Gleichspannung und durch das Aneinanderreihung von Spannungs-Pulsen unterschiedlicher Breite und mit beiden Polaritäten erfolgt. Dafür ist keine eine „natürliche” Kommutierung ermöglichende Spannung erforderlich. Nach Filterung dieser Pulse ergibt sich angenähert ein Sinusverlauf der Spannung. Dieses auch mit Pulsweiten-Modulation (PWM) bezeichnete Verfahren (VSC-Technologie) hat eine Reihe von Vorteilen, jedoch auch einige entscheidende Nachteile: Vorteil ist beispielsweise, dass die Anlagen keine Blindleistung verbrauchen, sondern statt dessen sogar Blindleistung bedarfsgerecht liefern können. Ein weiterer Vorteil solcher Anlagen ist die Möglichkeit, die Richtung des Leistungsflusses zu ändern ohne eine Änderung der Spannungspolarität. Nachteilig sind die hohen Verluste infolge der notwendigen häufigen Schaltungen unter Last. Ebenfalls nachteilig ist der bei PWM-Anlagen hohe Aufwand für die Erzeugung und Synchronisation der Steuersignale.Therefore, under the designated in the preamble plants with B6 bridges systems of different design have been developed in which the direction of change of a DC voltage in a three-phase voltage by fast clocking the DC voltage and by the juxtaposition of voltage pulses of different widths and with both polarities. There is no need for a "natural" commutation voltage. After filtering these pulses, an approximate sinusoid of the voltage is obtained. This method (VSC technology), also known as pulse width modulation (PWM), has a number of advantages, but also some decisive disadvantages: the advantage, for example, is that the systems do not consume reactive power, but instead can even supply reactive power as needed. Another advantage of such systems is the ability to change the direction of power flow without a change in voltage polarity. A disadvantage is the high losses due to the necessary frequent circuits under load. Another disadvantage is the high cost of PWM systems for the generation and synchronization of the control signals.

Bei Mehrebenen-Wechselrichtern (multi-level converter) im Mittelspannungsbereich und auch im Hochspannungsbereich versucht man die entstehenden Schaltverluste und den Aufwand zum Filtern von Oberwellen durch Erhöhung der Ebenenzahl zu reduzieren. Eine Vielzahl von Topologien ist vorgestellt worden [Seyed Saeed Fazel, Investigation and Comparison of Multi-Level Converters for Medium Voltage Application, Dissertation D83 Technische Universität Berlin, 2007].For multi-level converters in the medium-voltage range and also in the high-voltage range, attempts are made to reduce the resulting switching losses and the effort for filtering harmonics by increasing the number of levels. A variety of topologies have been presented [Seyed Saeed Fazel, Investigation and Comparison of Multi-Level Converters for Medium Voltage Application, Dissertation D83 Technical University Berlin, 2007].

Hier sei eine bekannte Lösung [ United States Patent 5,625,545 ; United States Patent 5,986,909 ] angesprochen, die mit mehreren Drehstromwicklungen arbeitet, deren Spannungssysteme untereinander phasenverschoben sind. Jedes dieser Spannungssysteme speist über eine Brückenschaltung, üblicherweise eine B6-Brückenschaltung, eine Gleichstromquelle, üblicherweise einen Kondensator. An jede dieser Gleichstromquellen ist eine Wechselrichterschaltung angeschlossen, üblicherweise eine H-Schaltung mit dann vier schaltbaren Halbleiterschaltern. Diese schalten im Falle einer H-Schaltung den positiven oder den negativen Pol der Gleichstromquelle auf den einphasigen Ausgang oder schließen diesen kurz. Werden nun mehrere einphasige Ausgänge von H-Schaltungen in Reihe geschaltet (mehrere „Ebenen”), so kann durch entsprechende Ansteuerung der schaltbaren Leistungshalbleiter in den H-Schaltungen an den Endklemmen der Reihenschaltung ein Spannungsverlauf erzeugt werden, der angenähert einer Sinus-Spannung entspricht. Mit drei solchen Reihenschaltungen und entsprechender zeitversetzter Ansteuerung der schaltbaren Leistungshalbleiter in den H-Schaltungen kann dann ein Drehstrom-Spannungssystem erzeugt werden. Um einen angenähert sinusförmigen Spannungsverlauf zu erhalten, kann die Ansteuerung der schaltbaren Leistungshalbleiter entsprechend dem Verfahren der Pulsweiten-Modulation erfolgen. Die Verwendung von Drehstromwicklungen, deren Spannungssysteme untereinander phasenverschoben sind, dient bei dieser Lösung ausschließlich dem Vermeiden von Oberwellen im Drehstromnetz bei der Ladung der vielen erforderlichen Gleichstromquellen.Here is a known solution [ United States Patent 5,625,545 ; United States Patent 5,986,909 ], which works with several three-phase windings whose voltage systems are out of phase with each other. Each of these voltage systems feeds via a bridge circuit, usually a B6 bridge circuit, a DC source, usually a capacitor. To each of these DC power sources, an inverter circuit is connected, usually an H-circuit with then four switchable semiconductor switches. These switch in the case of an H-circuit, the positive or negative pole of the DC power source to the single-phase output or close this short. If now several single-phase outputs of H circuits connected in series (multiple "levels"), it can be generated by appropriate control of the switchable power semiconductors in the H circuits at the end terminals of the series connection, a voltage waveform which corresponds approximately to a sine wave. With three such series circuits and corresponding time-delayed control of the switchable power semiconductors in the H- Circuits can then be generated a three-phase voltage system. In order to obtain an approximately sinusoidal voltage curve, the control of the switchable power semiconductors can be carried out according to the method of pulse width modulation. The use of three-phase windings, the voltage systems are out of phase with each other, is used in this solution exclusively to avoid harmonics in the three-phase network in the charge of the many required DC power sources.

Vorteil dieser Lösung ist, dass durch Einführung von einer Vielzahl von Ebenen die Anforderung an das synchrone Schalten von in Reihe geschalteten Halbleitern reduziert wird. Nachteil dieser Lösung sind ein vergleichsweise hoher Aufwand an Halbleiterschaltern, an Kondensatoren sowie für die Ansteuerung der schaltbaren Leistungshalbleiter. Die Notwendigkeit häufiger Schaltungen unter Spannung bei dem PWM-Verfahren führt immer noch zu erhöhten Verlusten im Vergleich zur LCC-Technologie.Advantage of this solution is that by introducing a variety of levels, the requirement for the synchronous switching of series connected semiconductors is reduced. Disadvantage of this solution is a relatively high cost of semiconductor switches, capacitors and for the control of the switchable power semiconductors. The need for frequent switching under voltage in the PWM process still leads to increased losses compared to LCC technology.

Ausgehend von den dem Stand der Technik entsprechenden Nachteilen und besonderen Aufwendungen, die bei den im Oberbegriff bezeichneten Anordnungen aus einem Wechselrichter und einer einzigen elektrischen Maschine erforderlich sind, beispielhaft an einer Wechselrichterstationen mit B6-Brückenschaltungen in Anlagen zur Hochspannungs-Gleichstromübertragung erläutert, und ausgehend von den dem Stand der Technik entsprechenden Nachteilen und besonderen Aufwendungen bei Mehrebenen-Wechselrichtern und bei mit dem Pulsweiten-Modulationsverfahren (PWM) arbeitenden Wechselrichtern hat die vorliegende Erfindung die Aufgabe, eine Anordnung aufzuzeigen, bei der

  • – die insgesamt entstehenden Verluste geringer sind als bei vergleichbaren Anordnungen bzw. bei vergleichbaren Anlagen.
  • – der Aufwand zur Ansteuerung von Halbleiterschaltern und insbesondere zur synchronen Ansteuerung von in Reihe geschalteten Halbleiterschaltern vollständig oder zumindest weitgehend entfällt.
  • – der Aufwand zur Reduzierung von Oberwellen in dem angeschlossenen Gleichstromsystem und/oder Drehstromsystem mittels Filtern vollständig oder zumindest weitgehend entfällt und Maßnahmen zum Beherrschen von Überspannungen durch schnelle Stromänderungen und Spannungsänderungen reduziert werden oder entfallen können.
  • – die Aufwendungen für die Isolation bei den einzelnen Bauelementen einer Anordnungen aus einem Wechselrichter und einer einzigen elektrischen Maschine weitgehend reduziert werden können oder entfallen und damit sowie mit den weiter oben angesprochenen Verringerungen des Aufwandes an zusätzlichen Bauelementen wie Kondensatoren und Induktivitäten zur Erzeugung von Drehstromspannungen sowie zur Reduzierung von Oberwellen eine erhebliche Reduzierung des gesamten Bauvolumens und des Platzbedarfes möglich ist.
  • – netzfrequentes und damit verlustarmes Schalten der Halbleiter ermöglicht wird, ohne dass dadurch ein hoher Blindleistungsbedarf entsteht und ohne dass bei Änderung der Richtung des Leistungsflusses eine Änderung der Spannungspolarität erforderlich ist.
Based on the prior art disadvantages and special expenses that are required in the designated in the preamble arrangements of an inverter and a single electric machine, exemplified at an inverter stations with B6 bridge circuits in systems for high-voltage direct current transmission, and starting from The present invention has the object to provide an arrangement according to the prior art disadvantages and special expenses in multi-level inverters and with the pulse width modulation method (PWM) working inverters, in the
  • - the total losses incurred are lower than in comparable arrangements or comparable installations.
  • - The cost of controlling semiconductor switches and in particular for synchronous control of series-connected semiconductor switches completely or at least largely eliminated.
  • - The effort to reduce harmonics in the connected DC system and / or three-phase system by means of filters completely or at least largely eliminated and measures to control overvoltages by rapid changes in current and voltage changes can be reduced or eliminated.
  • - The cost of the insulation of the individual components of an array of an inverter and a single electric machine can be largely reduced or eliminated and thus and with the above-mentioned reductions in the cost of additional components such as capacitors and inductors for the generation of three-phase voltages and Reduction of harmonics a significant reduction of the total construction volume and space requirements is possible.
  • - Net frequency and thus low-loss switching of the semiconductor is made possible without causing a high reactive power demand and without changing the direction of the power flow, a change in voltage polarity is required.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1 sowie die Merkmale der Unteransprüche.This object is achieved by the features of claim 1 and the features of the dependent claims.

Erfindungsgemäß wird einer B6-Brückenschaltung eine elektronische Schaltung hinzugefügt, die die Gleichspannung an den Gleichspannungsanschlüssen der zugeordneten B6-Brücke beim Ausschalten eines jeden Halbleiterschalters dieser B6-Brücke jeweils kurzzeitig anhebt. Damit wird eine notwendige Kommutierungsspannung „künstlich” erzeugt und somit im gleichen Zeitpunkt eine Kommutierung des Stromes möglich, in dem eine entsprechende B6-Brücke als Gleichrichter kommutiert. Da diese elektronische Schaltung erfindungsgemäß einen zu den schaltbaren Halbleiterschaltern der B6-Brücke parallelen Strompfad umfaßt, kann der Strom beim Ausschalten des entsprechenden schaltbaren Halbleiterschalters auf diesen parallelen Strompfad sofort ausweichen, bis der Kommutierungsvorgang abgeschlossen ist.According to the invention, an electronic circuit is added to a B6 bridge circuit, which briefly boosts the DC voltage at the DC voltage terminals of the associated B6 bridge when each semiconductor switch of this B6 bridge is switched off. Thus, a necessary commutation voltage is "artificially" generated and thus at the same time a commutation of the current possible in which commutes a corresponding B6 bridge as a rectifier. Since this electronic circuit according to the invention comprises a current path parallel to the switchable semiconductor switches of the B6 bridge, the current can switch off immediately when turning off the corresponding switchable semiconductor switch on this parallel current path until the commutation process is completed.

Erfindungsgemäß weist ein Wicklungssatz einer einzigen elektrischen Maschine, zum Beispiel eines Drehstrom-Transformators mit einem dreischenkligen Kern, wenigstens fünf Drehstromwicklungen auf, deren Spannungssysteme um im Wesentlichen gleiche Winkel phasenverschoben sind. Ein solcher Drehstrom-Transformator habe zusätzlich einen zweiten Wicklungssatz, der mit einem Drehstromsystem verbunden ist. Sind die mit den einzelnen Drehstromwicklungen des ersten Wicklungssatzes verbundenen B6-Brücken aus Halbleiterschaltern erfindungsgemäß mit ihren gleichspannungsseitigen Anschlüssen elektrisch in Reihe geschaltet, so erhält man bei geeigneter Ansteuerung ihrer erfindungsgemäß schaltbaren Leistungshalbleiter eine angenähert sinusförmige Spannung und einen angenähert sinusförmigen Strom an den Klemmen des zweiten Wicklungssatzes. Vorteilhaft sind in der erfindungsgemäßen Anordnung dazu keine oder nahezu keine Filterelemente notwendig und ein entsprechender sonst notwendiger Aufwand entfällt und das notwendige Bauvolumen verringert sich dadurch. Durch die vergleichsweise wenigen Schaltungen pro Periode in den einzelnen Halbleiterschaltern der B6-Brücken ergeben sich vorteilhaft nur geringe Verluste gegenüber Anlagen, die mit dem Verfahren der Pulsweiten-Modulation arbeiten.According to the invention, a winding set of a single electric machine, for example a three-arm core three-phase transformer, has at least five three-phase windings whose voltage systems are phase-shifted by substantially equal angles. Such a three-phase transformer also has a second winding set, which is connected to a three-phase system. If the B6 bridges of semiconductor switches connected to the individual three-phase windings of the first set of windings are electrically connected in series with their DC-side connections, an approximately sinusoidal voltage and an approximately sinusoidal current at the terminals of the second winding set are obtained with suitable control of their inventively switchable power semiconductors , Advantageously, no or almost no filter elements are necessary in the arrangement according to the invention and a corresponding otherwise necessary effort is eliminated and the necessary volume of construction is reduced thereby. Due to the comparatively few circuits per period in the individual semiconductor switches of the B6 bridges, advantageously only small losses result compared to systems that use the pulse width modulation method.

Erfindungsgemäß kann die Anzahl der Drehstromwicklungen eines Wicklungssatzes, deren Spannungssysteme um im Wesentlichen gleiche Winkel phasenverschoben sind, über die im Anspruch 1 genannte Mindestzahl von fünf hinaus auf eine Vielzahl erhöht werden. Damit kann vorteilhaft auch bei einer sehr hohen äußeren Gleichspannung die in den einzelnen B6-Brückenschaltungen zu isolierende Teilspannung gering gehalten werden, und die Restwelligkeit der Ströme und Spannungen auf der Gleichspannungsseite und auf der Drehstromseite kann noch weiter verringert werden. Der Vorteil geringer Verluste infolge vergleichsweise weniger Schaltungen pro Periode in den einzelnen Halbleiterschaltern der B6-Brücken bleibt erhalten.According to the invention, the number of three-phase windings of a winding set whose voltage systems are phase-shifted by substantially the same angle can be increased beyond the minimum number of five mentioned in claim 1 to a plurality. Thus, advantageously, even at a very high external DC voltage to be isolated in the individual B6 bridge circuits partial voltage can be kept low, and the residual ripple of the currents and voltages on the DC side and on the three-phase side can be further reduced. The advantage of low losses due to comparatively fewer circuits per period in the individual semiconductor switches of the B6 bridges is retained.

Die erfindungsgemäße Vielzahl von um im Wesentlichen gleiche Winkel phasenverschoben Drehstromwicklungen wird bei der Übertragung von Wirkleistung von Gleichstromblöcken durchflossen. Wird nun die erfindungsgemäße Anordnung auf der Drehstromseite durch einen Blindleistungsverbraucher zusätzlich zur Wirklast belastet, dann wird die notwendige Blindleistung vorteilhaft durch Kreisströme erzeugt, die über die erfindungsgemäß antiparallel zu den Halbleiterschaltern geschalteten Dioden innerhalb der mit B6-Brückenschaltungen verbundenen Drehstromwicklungen sich ausbilden können. Damit entfällt bei der erfindungsgemäßen Anordnung gegenüber dem Stand der Technik bei im Oberbegriff gezeichneten Anordnungen vorteilhaft die Notwendigkeit zusätzlicher Kondensatoren oder Drosseln zur Lieferung von Blindleistung.The inventive plurality of phase-shifted by substantially the same angle three-phase windings is traversed in the transmission of active power of DC blocks. Now, if the inventive arrangement on the three-phase side burdened by a reactive power consumers in addition to the active load, the necessary reactive power is advantageously generated by circulating currents that can form on the invention according to the invention antiparallel connected to the semiconductor switches within the connected to B6 bridge circuits three-phase windings. This eliminates the need for additional capacitors or chokes for the supply of reactive power in the arrangement according to the invention over the prior art drawn in the preamble arrangements advantageous.

Die Anordnung des Oberbegriffs und des Anspruchs 1 kann erfindungsgemäß ergänzt werden durch eine zweite Wicklungsanordnung, deren Wicklungssatz mit Drehstromwicklungen mit B-6 Brückenschaltungen zur Erzeugung einer Gleichspannung verbunden ist. In einer solchen erfindungsgemäßen Anordnung kann vorteilhaft die Transformation einer ersten Hochspannungs-Gleichspannung auf eine zweite Hochspannungs-Gleichspannung erfolgen. Vorteilhaft sind beide Hochspannungs-Gleichspannungen und die entsprechenden Ströme ohne die Notwendigkeit von Filtern kaum oder gar nicht durch Oberwellen belastet. Der Vorteil geringer Verluste infolge vergleichsweise weniger Schaltungen pro Periode in den einzelnen Halbleiterschaltern der B6-Brücken gilt auch für diese Anordnung.The arrangement of the preamble and claim 1 can be supplemented according to the invention by a second winding arrangement whose winding set is connected to three-phase windings with B-6 bridge circuits for generating a DC voltage. In such an inventive arrangement can advantageously be carried out the transformation of a first high-voltage DC voltage to a second high-voltage DC voltage. Advantageously, both high-voltage DC voltages and the corresponding currents without the need of filters are hardly or not at all burdened by harmonics. The advantage of low losses due to comparatively fewer circuits per period in the individual semiconductor switches of the B6 bridges also applies to this arrangement.

Die Aufgabe der elektrischen Isolation vereinfacht sich vorteilhaft, wenn erfindungsgemäß jede Drehstromwicklungen eines Wicklungssatzes in einer bestimmten Schenkelebene liegt. Da die einzelnen Spulen einer Drehstromwicklung dann innerhalb einer Schenkelebene in etwa das identische Gleichspannungspotential haben und nur eine vergleichsweise geringe Wechselspannungsbeanspruchung aufweisen, entfällt dadurch eine aufwendige Isolation zwischen den einzelnen Spulen einer Drehstromwicklung und das Bauvolumen kann verringert werden.The object of the electrical insulation is advantageously simplified when according to the invention each three-phase windings of a winding set lies in a certain leg plane. Since the individual coils of a three-phase winding then have approximately the same DC potential within a limb plane and have only a comparatively low AC voltage stress, this eliminates a complicated isolation between the individual coils of a three-phase winding and the overall volume can be reduced.

Zur Vereinfachung der Isolationsaufgabe trägt vorteilhaft auch bei, wenn die mit einer Drehstromwicklung verbundene B6-Brückenschaltung erfindungsgemäß ebenfalls in derselben Schenkelebene wie die Drehstromwicklung angeordnet wird. Es können dann beispielsweise Aufwendungen zur Isolation der B6-Brückenschaltungen, zur Vergleichmäßigung der Spannungsaufteilung sowie Hochspannungs-Durchführungen entfallen und so Kosten und Baugrößen erheblich verringert werden.To simplify the insulation task also contributes to advantageous if the connected to a three-phase winding B6 bridge circuit according to the invention is also arranged in the same leg level as the three-phase winding. It can then be omitted, for example, expenses for the isolation of the B6 bridge circuits to equalize the voltage distribution and high-voltage bushings and so costs and sizes are significantly reduced.

Die Gleichspannung baut sich in der erfindungsgemäßen Anordnung in Schritten von Schenkelebene zu Schenkelebene auf. Um die Isolationsaufgabe insbesondere auch gegenüber den Kernjochen des dreischenkligen Drehstromkerns zu vereinfachen kann es hilfreich sein, erfindungsgemäß einen Wicklungssatz zweifach auszuführen und diese beiden Wicklungssätze entlang der Schenkelachsen symmetrisch anzuordnen. Werden beide Wicklungssätze mit Ihren gleichen Polen verbunden und der an den Kernjochen befindliche Pol auf Erdpotential gelegt, dann baut sich die Gleichspannung von den an den Kernjochen befindlichen Schenkelebenen zur Schenkelmitte hin über eine vergleichsweise große Distanz gleichmäßig auf, was die Isolationsaufgabe vorteilhaft erleichtert.The DC voltage builds up in the inventive arrangement in steps of thigh plane to thigh plane. In order to simplify the isolation task, in particular also with respect to the core yokes of the three-legged three-phase core, it may be helpful to perform a winding set in duplicate according to the invention and to arrange these two winding sets symmetrically along the leg axes. If both sets of windings are connected to their same poles and the pole located on the core yokes is grounded, then the DC voltage builds up uniformly from the leg levels on the core yokes to the middle of the leg over a comparatively large distance, which advantageously facilitates the isolation task.

Die Realisierung der im Oberbegriff angesprochenen Phasenverschiebung um im Wesentlichen gleiche Winkel erfolgt dem Stand der Technik entsprechend durch sogenannte „Zick-Zack-Verschaltung”. Dabei werden die Spulen von Drehstromwicklungen in definiertem Verhältnis geteilt und die dabei sich ergebenden auf den drei Kernschenkeln angeordneten Teilspulen werden untereinander verschaltet. Das Verhältnis, in dem die Spulen einer Drehstromwicklung geteilt werden, entscheidet über das Maß der Phasenverschiebung gegenüber der Phasenlage der Drehstromwicklung ohne eine solche Teilung.The implementation of the above-mentioned in the preamble phase shift by substantially the same angle is done according to the prior art by so-called "zig-zag interconnection". In this case, the coils of three-phase windings are divided in a defined ratio and the resulting partial cores arranged on the three core legs are interconnected. The ratio in which the coils of a three-phase winding are divided determines the degree of phase shift with respect to the phase position of the three-phase winding without such a division.

Die Signale zur Ansteuerung der Halbleiterschalter können erfindungsgemäß über Hilfsdrehstromwicklungen erzeugt werden, welche jeweils einer Drehstromwicklung zugeordnet sind und in der elektrischen Struktur mit dieser identisch sind (gleiche Phasenlagen). Dadurch haben die über die Hilfsdrehstromwicklungen erzeugten Signale die für die zugeordnete Drehstromwicklung richtige Phasenlage ohne die Notwendigkeit einer zusätzlichen Elektronik, die eine solche Phasenlage der Signale erst erzeugen müßte. Vorteilhaft ist für diese Hilfsdrehstromwicklungen kein hoher Aufwand für die elektrische Isolation erforderlich, wenn sie erfindungsgemäß innerhalb derselben Schenkelebene liegen wie die zugeordneten Drehstromwicklungen und die zugeordneten B6-Brückenschaltungen. Dies gilt sowohl für den Fall, dass die Hilfsdrehstromwicklungen auf dem Drehstromkern angeordnet sind, auf dem auch die Drehstromwicklungen angeordnet sind als auch für den Fall, dass die Hilfsdrehstromwicklungen auf einem gesonderten, zusätzlichen Drehstromkern angeordnet sind.The signals for driving the semiconductor switches can be generated according to the invention via auxiliary three-phase windings, which are each associated with a three-phase winding and in the electrical structure with this identical (same phase). As a result, the signals generated via the auxiliary three-phase windings have the correct phase position for the associated three-phase winding without the need for additional electronics, which would first have to produce such a phase position of the signals. It is advantageous for this Auxiliary overhead windings no high cost for the electrical insulation required if they are according to the invention within the same thigh plane as the associated three-phase windings and the associated B6 bridge circuits. This applies both to the case where the auxiliary three-phase windings are arranged on the three-phase core on which the three-phase windings are arranged as well as in the case where the auxiliary three-phase windings are arranged on a separate additional three-phase core.

Dieser Vorteil gilt sinngemäß auch für weitere innerhalb derselben Schenkelebene angeordnete Wicklungen, aus denen erfindungsgemäß die Leistung zur Versorgung der elektronischen Steuerschaltung zur Steuerung der Halbleiterschalter bezogen wird. Dieser Leistungsbezug kann erfindungsgemäß auch aus der Hilfsdrehstromwicklung oder aus der Drehstromwicklung oder eines Teiles davon erfolgen.This advantage applies mutatis mutandis to other arranged within the same leg level windings, from which according to the invention the power for supplying the electronic control circuit for controlling the semiconductor switch is obtained. According to the invention, this power reference can also be effected from the auxiliary three-phase winding or from the three-phase winding or a part thereof.

In diese räumliche Struktur des Aufbaus der Gleichspannung von den Kernjochen startend hin zur Schenkelebene in der Schenkelmitte lassen sich vorteilhaft zusätzlich zu den B-6 Brückenschaltungen und deren Ansteuerelektronik und diese Ansteuerelektronik energetisch speisenden Spulen weitere Geräte anordnen, die ebenfalls an die betriebliche Gleichspannung als Betriebsspannung angeschlossen sind. Ein solches weiteres Gerät kann beispielsweise ein ohmscher Spannungsteiler sein. Vorteilhaft bei einer erfindungsgemäßen räumlichen Integration von solchen weiteren Geräten in die Struktur der in Schenkelebenen angeordneten Drehstromwicklungen ist der dadurch verminderte Aufwand bei der elektrischen Isolation solcher weiteren Geräte im Vergleich zu dem notwendigen Aufwand, wenn diese weiteren Geräte dem Stand der Technik entsprechend in Einzelaufstellung realisiert würden.In this spatial structure of the construction of the DC voltage starting from the core yokes to the thigh plane in the middle of the leg can be advantageously arranged in addition to the B-6 bridge circuits and their control electronics and control electronics energetic coils further devices, which are also connected to the operating DC voltage as the operating voltage are. Such a further device may for example be an ohmic voltage divider. Advantageous in a spatial integration of such further devices according to the invention in the structure of three-phase windings arranged in leg levels of the resulting reduced effort in the electrical isolation of such other devices compared to the necessary effort, if these other devices according to the prior art would be implemented in a single installation ,

Werden erfindungsgemäß die gleichspannungsseitigen Anschlüsse von zwei B6-Brückenschaltungen über einen ersten Schalter miteinander elektrisch in Reihe geschaltet und parallel zu der Reihenschaltung des gleichspannungsseitigen Anschlusses einer der B6-Brückenschaltungen und dem ersten Schalter ein zweiter Schalter angeordnet, dann läßt sich durch Schließen des zweiten Schalters diese eine B6-Brückenschaltung überbrücken. Der erste Schalter ist dabei eine Diode und der zweite Schalter ist ein schaltbarer Leistungshalbleiter, wobei die Diode und der schaltbare Leistungshalbleiter so gepolt sind, dass kein Kreisstrom über die Diode und den geschlossenen zweiten Schalter fließen kann. Sind bei einer Vielzahl von Drehstromwicklungen und damit verbundenen B6-Brückenschaltungen solche erste und zweite Schalter angeordnet, dann läßt sich durch Schließen einer Anzahl von zweiten Schaltern die gesamte Gleichspannung auf die verbleibenden Drehstromwicklungen aufteilen, deren zugeordnete zweite Schalter offen bleiben.According to the invention, the DC side terminals of two B6 bridge circuits are electrically connected in series with each other via a first switch and a second switch is arranged in parallel with the series connection of the DC side terminal of one of the B6 bridge circuits and the first switch, then closing the second switch bridge a B6 bridge circuit. The first switch is a diode and the second switch is a switchable power semiconductor, wherein the diode and the switchable power semiconductor are poled so that no circulating current can flow through the diode and the closed second switch. Are arranged in a plurality of three-phase windings and associated B6 bridge circuits such first and second switches, then can be divided by closing a number of second switches, the entire DC voltage to the remaining three-phase windings whose associated second switch remain open.

Es kann durch diese erfindungsgemäße Anordnung also bei Vorhandensein einer konstanten Gleichspannung in Stufen die erzeugte Drehstromspannung erhöht und erniedrigt werden. Dies kann beispielsweise vorteilhaft zur Lastflußsteuerung in Energienetzen genutzt werden, ohne dass zusätzlich ein Stufenschalter dafür erforderlich ist.It can be increased and decreased by this arrangement of the invention thus in the presence of a constant DC voltage in stages, the generated three-phase voltage. This can for example be used advantageously for load flow control in power grids, without additionally requiring a tap changer.

Oder es kann eine Drehstromspannung konstant gehalten werden bei Vorhandensein von einer von einem Maximalwert nach unten schwankenden Gleichspannung. Dies kann beispielsweise vorteilhaft bei einem Wechselrichter in Photovoltaikanlagen genutzt werden, bei denen die Solarzellen während des Betriebes eine variierende Gleichspannung liefern, der Wechselrichter aber eine Drehstromspannung konstanter Höhe liefern soll.Or, a three-phase voltage can be kept constant in the presence of a DC voltage varying from a maximum value down. This can for example be used advantageously in an inverter in photovoltaic systems, in which the solar cells deliver a varying DC voltage during operation, but the inverter is to deliver a three-phase voltage of constant height.

Eine andere beispielhafte Anwendung, bei der die im Oberbegriff bezeichnete Anordnung aus einem Wechselrichter und einer einzigen elektrischen Maschine vorteilhaft realisiert werden kann, ist eine Drehfeldmaschine, die an eine Gleichstromquelle über einen Wechselrichter angeschlossen ist, dessen Frequenz variabel der Drehzahl der Drehfeldmaschine angepaßt ist. Die im Oberbegriff der Erfindung genannte einzige elektrische Maschine ist dann eine Drehfeldmaschine.Another exemplary application in which the arrangement referred to in the preamble of an inverter and a single electric machine can be advantageously realized, is a rotating field machine, which is connected to a DC power source via an inverter whose frequency is variably adapted to the speed of the induction machine. The mentioned in the preamble of the invention only electric machine is then a rotating field machine.

Erfindungsgemäß ist der Wicklungssatz mit mindestens fünf Drehstromwicklungen, die gegeneinander phasenverschobene Drehstrom-Spannungssysteme bilden und jeweils mit B6-Brückenschaltungen aus schaltbaren Halbleiterschaltern verbunden sind, in die Wicklungsnuten des Ständers der Drehfeldmaschine räumlich integriert.According to the invention, the winding set with at least five three-phase windings, which form mutually phase-shifted three-phase voltage systems and are each connected to B6 bridge circuits of switchable semiconductor switches, is spatially integrated into the winding slots of the stator of the induction machine.

Üblicherweise dem Stand der Technik entsprechend wird eine frequenzvariable Drehstromspannung mit ihrem sinusfömigen Verlauf durch gesteuertes Ein- und Ausschalten einer Gleichspannung (Pulsweiten-Modulation) und gegebenenfalls nachfolgende Filterung erzeugt. Dieses Verfahren bewirkt ebenso wie weiter oben für das Beispiel Hochspannungs-Gleichstromübertragung ausführlich erläutert Leistungsverluste und die Gefahr von erheblichen Isolationsbeanspruchungen durch Oberwellen und steile Flanken bei Strompulsen und Spannungspulsen.Usually, according to the state of the art, a frequency-variable three-phase voltage with its sinusoidal profile is generated by controlled switching on and off of a DC voltage (pulse width modulation) and optionally subsequent filtering. This method, as explained above for the example of high-voltage DC transmission, explains in detail power losses and the risk of considerable insulation stresses due to harmonics and steep edges in current pulses and voltage pulses.

Vorteilhaft sind bei der erfindungsgemäßen Anordnung die Leistungsverluste geringer, da in jeder Drehstromwicklung mit angeschlossener B6-Brückenschaltung die Schaltvorgänge in geringerer Anzahl, leistungslos und damit verlustarm erfolgen. Vorteilhaft reduzieren sich bei der erfindungsgemäßen Anordnung die bei dem Stand der Technik üblichen erheblichen Isolationsbeanspruchungen durch Oberwellen und steile Flanken bei Strompulsen und Spannungspulsen.The power losses are advantageous in the arrangement according to the invention, since in each three-phase winding with connected B6 bridge circuit, the switching operations in a smaller number, without power and thus loss done. In the case of the arrangement according to the invention, the considerable insulation stresses which are customary in the prior art are advantageously reduced by harmonics and steep edges in the case of current pulses and voltage pulses.

Vorteilhaft kann bei der erfindungsgemäßen Anordnung die von der Drehfeldmaschine benötigte Blindleistung durch Kreisströme erzeugt werden, die über die erfindungsgemäß antiparallel zu den Halbleiterschaltern geschalteten Dioden innerhalb der mit B6-Brückenschaltungen verbundenen Drehstromwicklungen sich ausbilden können. Damit entfällt vorteilhaft die Notwendigkeit, diese Blindleistung aus dem Drehstromnetz zu beziehen oder durch Kondensatoren bereitzustellen.Advantageously, in the arrangement according to the invention, the reactive power required by the induction machine can be generated by circulating currents which can be formed via the diodes according to the invention connected in anti-parallel to the semiconductor switches within the three-phase windings connected to B6 bridge circuits. This advantageously eliminates the need to obtain this reactive power from the three-phase network or to provide by capacitors.

Ebenfalls kann vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Anordnung die Drehstrom-Spannungshöhe bei Drehzahländerung angepaßt werden, was für einen optimalen Betrieb einer drehzahlvariablen Drehfeldmaschine vorteilhaft ist. Die Details dieser erfindungsgemäß möglichen Anpassung der Drehstrom-Spannungshöhe wurde weiter oben beschrieben.Also can be advantageously adapted in the inventive arrangement, the three-phase voltage level at speed change, which is advantageous for optimal operation of a variable-speed induction machine. The details of this invention possible adjustment of the three-phase voltage level has been described above.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen sowie weitere Vorteile werden nachstehend anhand der Zeichnungen 1 bis 6 erläutert.The invention and further advantageous refinements and improvements and further advantages will be explained below with reference to the drawings 1 to 6.

1 skizziert den schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Anordnung. Auf dem Drehstromkern (1) mit drei Schenkeln eines Transformators sind eine Drehstromwicklung als erste Wicklungsanordnung (2) sowie eine zweite Wicklungsanordnung (3) mit einem Wicklungssatz aus fünf Drehstromwicklungen, mit denen gegeneinander um im Wesentlichen gleiche Winkel phasenverschobene Drehstromspannungen erzeugt werden, angeordnet. Jede der Drehstromwicklungen der zweiten Wicklungsanordnung ist mit jeweils einer B6-Brücke (4) aus schaltbaren Leistungshalbleitern verbunden. Die B6-Brücken sind über ihre gleichspannungsseitigen Anschlüsse (4a, 4b) elektrisch in Reihe geschaltet. Jeder der Drehstromwicklungen der zweiten Wicklungsanordnungen ist zugeordnet eine in der elektrischen Struktur identische Hilfsdrehstromwicklung, deren Gesamtheit (5) auf einem gesonderten, zusätzlichen Drehstromkern (6) angeordnet ist. Die Hilfsdrehstromwicklungen sind verbunden mit jeweils einer zugeordneten Steuerelektronik (7), die die Steuersignale zum Schalten der schaltbaren Leistungshalbleiter der entsprechenden B6-Brücke (4) liefert (Die entsprechenden Steuerleitungen sind in 1 angedeutet durch eine gepunktete Linie). Die Koordination der Steuersignale mit der Phasenlage der Spannungen in der zugeordneten Drehstromwicklung der zweiten Wicklungsanordnung erfolgt dadurch, dass die speisende Drehstromwicklung (8) des Steuerkerns (6) und das Drehstromsystem der ersten Wicklungsanordnung (2) elektrisch parallel geschaltet sind. 1 outlined the schematic structure of an arrangement according to the invention. On the three-phase current core ( 1 ) with three legs of a transformer are a three-phase winding as the first winding arrangement ( 2 ) and a second winding arrangement ( 3 ) arranged with a winding set of five three-phase windings, which are generated against each other at substantially the same angle phase-shifted three-phase voltages. Each of the three-phase windings of the second winding arrangement is each provided with a B6 bridge ( 4 ) connected from switchable power semiconductors. The B6 bridges are connected via their DC-side connections ( 4a . 4b ) electrically connected in series. Each of the three-phase windings of the second winding arrangements is assigned an auxiliary rotary current winding which is identical in the electrical structure and whose entirety ( 5 ) on a separate, additional three-phase core ( 6 ) is arranged. The auxiliary three-phase windings are connected to an associated control electronics ( 7 ), which control signals for switching the switchable power semiconductors of the corresponding B6 bridge ( 4 ) (The corresponding control lines are in 1 indicated by a dotted line). The coordination of the control signals with the phase position of the voltages in the associated three-phase winding of the second winding arrangement is effected in that the feeding three-phase winding ( 8th ) of the control core ( 6 ) and the three-phase system of the first winding arrangement ( 2 ) are electrically connected in parallel.

Wird nun der Drehstromanschluß (9) der Anordnung mit einem Drehstromnetz verbunden, dann kann bei Anschluß der Gleichspannungsanschlüsse (10, 11) an eine ausreichend hohe Gleichspannung Leistung aus dem Gleichspannungsnetz in das Drehstromnetz geliefert werden, wobei die in das Drehstromnetz fließenden Ströme einen angenähert sinusförmigen Verlauf haben ohne die Notwendigkeit von Filtern. Der Oberwellengehalt der Ströme sinkt weiter, wenn erfindungsgemäß die Anzahl der Drehstromwicklungen des Wicklungssatz über die Mindestzahl von fünf des Hauptanspruches hinaus auf eine Vielzahl erhöht wird.Now is the three-phase connection ( 9 ) of the arrangement connected to a three-phase network, then when connecting the DC voltage connections ( 10 . 11 ) are supplied to a sufficiently high DC power from the DC network in the three-phase network, wherein the currents flowing into the three-phase network have an approximately sinusoidal course without the need of filters. The harmonic content of the currents continues to decrease if, according to the invention, the number of three-phase windings of the winding set is increased beyond the minimum number of five of the main claim to a multiplicity.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt schematisch die 2. Auf einem Drehstromkern (12) mit drei Schenkeln eines Drehstrom-Transformators sind eine erste (13) und eine zweite (14) Wicklungsanordnung mit je einem Wicklungssatz von 5 Drehstromwicklungen angeordnet, wobei innerhalb eines Wicklungssatzes die Drehstromwicklungen infolge entsprechender Zick-Zack-Verschaltung gegeneinander um im Wesentlichen gleiche Winkel phasenverschobene Drehstrom-Spannungssysteme erzeugen können. Jede der Drehstromwicklungen der ersten Wicklungsanordnung ist mit jeweils einer B6-Brücke (15) aus schaltbaren Leistungshalbleitern verbunden. Die B6-Brücken sind ebenso wie in dem Beispiel in 1 über ihre gleichspannungsseitigen Anschlüsse elektrisch in Reihe geschaltet. Die schaltbaren Leistungsschalter jeder dieser B6-Brücken werden jeweils über eine eigene Steuerelektronik (16) angesteuert, wobei die Taktung und die Koordinierung der Steuersignale von einer zentralen Steuereinheit (17) aus erfolgt (Die entsprechenden Steuerleitungen sind in 2 angedeutet durch gepunktete Linien). Wegen der Reihenschaltung der B6-Brücken liegen die zugeordneten Einheiten der Steuerelektronik jeweils auf einem anderen Potential, so dass die von der zentralen Steuereinheit (17) an die einzelnen Einheiten (16) der Steuerelektronik übertragenen Signale über Potentialtrennstrecken erfolgen muß, die der Übersichtlichkeit halber in der 2 nicht gesondert dargestellt sind. Durch geeignete Ansteuerung der schaltbaren Leistungshalbleiter fließen durch die einzelnen Drehstromwicklungen der ersten Wicklungsanordnung Gleichstrompulse positiver und negativer Polarität. Die induzierten Spannungen in den einzelnen Drehstromwicklungen sind angenähert sinusförmig. Die Frequenz der Ansteuersignale und damit die Frequenz der induzierten sinusförmigen Spannungen ist geeignet wählbar.Another embodiment of the invention schematically shows the 2 , On a three-phase current core ( 12 ) with three legs of a three-phase transformer are a first ( 13 ) and a second ( 14 ) Arranged winding arrangement, each having a winding set of 5 three-phase windings, wherein within a winding set, the three-phase windings due to corresponding zig-zag interconnection against each other by substantially the same angle phase-shifted three-phase voltage systems can produce. Each of the three-phase windings of the first winding arrangement is each provided with a B6 bridge ( 15 ) connected from switchable power semiconductors. The B6 bridges are the same as in the example in FIG 1 electrically connected in series via their DC side connections. The switchable circuit-breakers of each of these B6 bridges are each equipped with their own control electronics ( 16 ), wherein the timing and the coordination of the control signals from a central control unit ( 17 ) (The corresponding control lines are in 2 indicated by dotted lines). Because of the series connection of the B6 bridges, the assigned units of the control electronics are each at a different potential, so that the central control unit ( 17 ) to the individual units ( 16 ) of the control electronics transmitted signals must be made via electrical isolation lines, the sake of clarity in the 2 not shown separately. By suitable control of the switchable power semiconductors, direct current pulses of positive and negative polarity flow through the individual three-phase windings of the first winding arrangement. The induced voltages in the individual three-phase windings are approximately sinusoidal. The frequency of the drive signals and thus the frequency of the induced sinusoidal voltages can be suitably selected.

Jede der Drehstromwicklungen der zweiten Wicklungsanordnung ist mit jeweils einer B6-Brücke (18) aus Leistungshalbleitern verbunden, die im Ausführungsbeispiel Dioden sind. Die B6-Diodenbrücken sind über ihre gleichspannungsseitigen Anschlüsse elektrisch in Reihe geschaltet.Each of the three-phase windings of the second winding arrangement is each provided with a B6 bridge ( 18 ) are connected from power semiconductors, which are diodes in the embodiment. The B6 diode bridges are electrically connected in series via their DC-side connections.

Wird nun an die beiden der ersten Wicklungsanordnung (13) zugeordneten Gleichspannungsanschlüsse (19, 20) eine erste Gleichspannung angeschlossen, so liegt an den der zweiten Wicklungsanordnung (14) zugeordneten Gleichspannungsanschlüssen (21, 22) eine zweite Gleichspannung an. Die Größe dieser zweiten Gleichspannung hängt von der Größe der ersten Gleichspannung sowie von dem Windungsverhältnis der Drehstromwicklungen der ersten Wicklungsanordnung und der zweiten Wicklungsanordnung ab und von der Anzahl der jeweils in der ersten und in der zweiten Wicklungsanordnung befindlichen Drehstromwicklungen. Das Ausführungsbeispiel der 2 zeigt also einen Gleichspannungswandler, der eine erste Gleichspannung in eine zweite Gleichspannung vorteilhaft mit geringen Verlusten und mit geringem Oberwellengehalt umformt.Now, to the two of the first winding arrangement ( 13 ) associated DC voltage connections ( 19 . 20 ) is connected to the second winding arrangement ( 14 ) associated DC voltage terminals ( 21 . 22 ) to a second DC voltage. The magnitude of this second DC voltage depends on the magnitude of the first DC voltage and on the turns ratio of the three-phase windings of the first winding arrangement and the second winding arrangement, and on the number of three-phase windings respectively in the first and in the second winding arrangement. The embodiment of 2 So shows a DC-DC converter, which converts a first DC voltage into a second DC voltage advantageously with low losses and low harmonic content.

Abweichend vom den Details des Ausführungsbeispiels in 2 läßt sich in einer Variante die Ansteuerung der schaltbaren Leistungshalbleiter der der ersten Wicklungsanordnung zugeordneten B6-Brücken auch analog dem Ausführungsbeispiel in 1 durch Hilfsdrehstromwicklungen, die auf einem zusätzlichen Drehstromkern angeordnet sind, realisieren. Die Erregung des zusätzlichen Steuerkerns muß dann durch eine gesonderte Drehstromquelle erfolgen, die aber keine Leistung liefern muß. In einer weiteren Variante können die Hilfsdrehstromwicklungen auf dem Drehstromkern selbst angebracht sein, der dann durch eine gesonderte Drehstromwicklung mit angeschlossener, nahezu leistungsloser Drehstromquelle magnetisiert wird.Notwithstanding the details of the embodiment in 2 In a variant, the control of the switchable power semiconductors of the B6 bridges assigned to the first winding arrangement can also be analogous to the exemplary embodiment in FIG 1 realized by auxiliary three-phase windings, which are arranged on an additional three-phase current core. The excitation of the additional control core must then be done by a separate three-phase power source, but does not have to provide power. In a further variant, the auxiliary three-phase windings can be mounted on the three-phase core itself, which is then magnetized by a separate three-phase winding with connected, almost powerless three-phase power source.

3 zeigt in schematischer Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Auf einem Drehstromkern (30) mit drei Schenkeln sind eine Drehstromwicklung als erste Wicklungsanordnung (31) sowie eine zweite Wicklungsanordnung (32) mit einem Wicklungssatz aus einer Vielzahl von Drehstromwicklungen (33) (von denen in 3 nur drei schematisch dargestellt sind), mit denen gegeneinander um im Wesentlichen gleiche Winkel phasenverschobene Drehstromspannungen erzeugt werden können, angeordnet. Jede der Drehstromwicklungen der zweiten Wicklungsanordnung ist mit jeweils einer B6-Brücke (34) aus schaltbaren Leistungshalbleitern verbunden. Jeder der Drehstromwicklungen der zweiten Wicklungsanordnung ist zugeordnet eine in der elektrischen Struktur identische Hilfsdrehstromwicklung (35), die direkt benachbart der Schenkelebene der jeweils zugehörigen Drehstromwicklung (33) angeordnet ist. Drehstromwicklung und zugehörige Hilfsdrehstromwicklung können so auf demselben Gleichspannungspotential betrieben werden. Die Signale einer jeden Hilfsdrehstromwicklung werden von einer zugeordneten Steuerelektronik (36) verarbeitet, die die Steuersignale zum Schalten der schaltbaren Leistungshalbleiter der entsprechenden B6-Brücke (33) liefert. 3 shows a schematic representation of a further embodiment of the invention. On a three-phase current core ( 30 ) with three legs are a three-phase winding as the first winding arrangement ( 31 ) and a second winding arrangement ( 32 ) with a winding set of a plurality of three-phase windings ( 33 ) (of which in 3 only three are shown schematically), with which mutually phase-shifted by substantially the same angle three-phase voltages can be generated, arranged. Each of the three-phase windings of the second winding arrangement is each provided with a B6 bridge ( 34 ) connected from switchable power semiconductors. Each of the three-phase windings of the second winding arrangement is assigned an auxiliary rotary current winding identical in the electrical structure (FIG. 35 ) directly adjacent to the leg plane of the respective three-phase winding ( 33 ) is arranged. Three-phase winding and associated auxiliary three-phase winding can be operated at the same DC potential. The signals of each auxiliary three-phase winding are from an associated control electronics ( 36 ) which converts the control signals for switching the switchable power semiconductors of the corresponding B6 bridge ( 33 ).

Die B6-Brücken sind über Dioden (37) mit ihren gleichspannungsseitigen Anschlüssen elektrisch in Reihe geschaltet; parallel zu der Reihenschaltung der gleichspannungsseitigen Anschlüsse einer jeden B6-Brücke und der zugehörigen Diode ist ein schaltbarer Leistungshalbleiter (38) angeordnet. Sind alle diese schaltbaren Leistungshalbleiter geöffnet, so teilt sich eine an den Gleichspannungsanschlüssen (39, 40) anliegende Gleichspannung auf die Gleichspannungsanschlüsse aller B6-Brücken auf. Die an den Gleichspannungsanschlüssen der B6-Brücken anliegende Teilspannung bestimmt in ihrer Höhe die Drehstromspannungen der Drehstromwicklungen der zweiten Wicklungsanordnung und über die magnetische Kopplung des Drehstrom-Kerns damit auch die Drehstromspannung der Drehstromwicklung der ersten Wicklungsanordnung (31).The B6 bridges are connected via diodes ( 37 ) are electrically connected in series with their DC side terminals; parallel to the series connection of the DC voltage side terminals of each B6 bridge and the associated diode is a switchable power semiconductor ( 38 ) arranged. If all of these switchable power semiconductors are open, then one of the DC voltage connections ( 39 . 40 ) applied DC voltage to the DC voltage terminals of all B6 bridges. The partial voltage applied to the DC voltage connections of the B6 bridges determines in its height the three-phase voltages of the three-phase windings of the second winding arrangement and via the magnetic coupling of the three-phase core thus also the three-phase voltage of the three-phase winding of the first winding arrangement ( 31 ).

Wird nun einer der schaltbaren Leistungshalbleiter (38) geschlossen, so teilt sich die an den Gleichspannungsanschlüssen (39, 40) anliegende Gleichspannung auf die Gleichspannungsanschlüsse aller anderen B6-Brücken auf, also auf eine um eins verringerte Anzahl. Damit erhöht sich die an den Gleichspannungsanschlüssen dieser anderen B6-Brücken anliegende Teilspannung, und damit in der Folge auch die Drehstromspannung der Drehstromwicklung der ersten Wicklungsanordnung (31).Will now one of the switchable power semiconductors ( 38 ), the voltage at the DC terminals ( 39 . 40 ) applied DC voltage to the DC voltage terminals of all other B6 bridges, ie to a reduced by one number. This increases the voltage applied to the DC voltage terminals of these other B6 bridges partial voltage, and thus also the three-phase voltage of the three-phase winding of the first winding arrangement ( 31 ).

Die schaltbaren Leistungshalbleiter (38) sind über eine Spannungsregelungselektronik (41) schaltbar. Bei Anliegen einer vorgegebenen Gleichspannung an den Gleichspannungsanschlüssen (39, 40) kann mit dieser Spannungsregelungselektronik (41) also durch Schließen einer Anzahl von schaltbaren Leistungshalbleitern (38) die Drehstromspannung der Drehstromwicklung der ersten Wicklungsanordnung (31) erhöht werden und durch Öffnen vorher geschlossener schaltbarer Leistungshalbleiter (38) die Drehstromspannung der Drehstromwicklung der ersten Wicklungsanordnung (31) wieder gesenkt werden. Ebenso kann bei variabler Gleichspannung an den Gleichspannungsanschlüssen (39, 40) durch Schließen und Öffnen eines Teils der schaltbaren Leistungshalbleiter (38) die Höhe der Drehstromspannung der Drehstromwicklung der ersten Wicklungsanordnung (31) annähernd konstant gehalten werden.The switchable power semiconductors ( 38 ) are via a voltage control electronics ( 41 ) switchable. When applying a predetermined DC voltage at the DC voltage terminals ( 39 . 40 ) can be used with this voltage control electronics ( 41 ) by closing a number of switchable power semiconductors ( 38 ) the three-phase voltage of the three-phase winding of the first winding arrangement ( 31 ) and by opening previously closed switchable power semiconductors ( 38 ) the three-phase voltage of the three-phase winding of the first winding arrangement ( 31 ) are lowered again. Likewise, with variable DC voltage at the DC voltage terminals ( 39 . 40 ) by closing and opening a part of the switchable power semiconductors ( 38 ) the magnitude of the three-phase voltage of the three-phase winding of the first winding arrangement ( 31 ) are kept approximately constant.

Das Ausführungsbeispiel gemäß 3 zeigt die Integration eines weiteren Gerätes, eines ohmschen Spannungsteilers, in die räumliche Struktur der Anordnung. Der ohmsche Spannungsteiler besteht aus einem oberen Widerstand, gebildet aus einer Vielzahl von in Reihe geschalteten Einzelwiderständen (42) sowie einem unteren Widerstand (43). Die Vielzahl von Einzelwiderständen (42) entspricht der Vielzahl von Schenkelebenen entsprechend der Vielzahl von Drehstromwicklungen (33). Jeweils ein Einzelwiderstand (42) ist einer Schenkelebene und damit einer Drehstromwicklung (33) räumlich zugeordnet. Damit sind die Gleichspannungs-Potentiale, auf denen sich Drehstromwicklungen (33) und zugeordnete Einzelwiderstände (42) befinden, annähernd identisch. Es kann damit auf eine aufwendige Isolation zwischen den Drehstromwicklungen (33) und den zugeordneten Einzelwiderständen verzichtet werden.The embodiment according to 3 shows the integration of another device, an ohmic voltage divider, in the spatial structure of the arrangement. The ohmic voltage divider consists of an upper resistor, formed from a large number of series-connected Individual resistors ( 42 ) as well as a lower resistance ( 43 ). The multiplicity of individual resistances ( 42 ) corresponds to the plurality of leg levels corresponding to the plurality of three-phase windings ( 33 ). Each a single resistor ( 42 ) is a limb plane and thus a three-phase winding ( 33 ) spatially assigned. Thus, the DC potentials on which three-phase windings ( 33 ) and assigned individual resistances ( 42 ) are approximately identical. It can thus be a complex isolation between the three-phase windings ( 33 ) and the associated individual resistors are dispensed with.

In analoger Weise können wie hier am Beispiel eines ohmschen Spannungsteilers in 3 dargestellt andere Geräte, die ebenfalls an die betriebliche Gleichspannung als Betriebsspannung angeschlossen sind, so aufgebaut werden, dass sie in die räumliche Struktur des Aufbaus der Gleichspannung über eine Vielzahl von Schenkelebenen eingefügt werden können. Somit kann dann für diese anderen Geräte auf eine aufwendige Isolierung sowie auf Maßnahmen zur Spannungssteuerung innerhalb dieser anderen Geräte verzichtet werden.In an analogous manner, as in the example of an ohmic voltage divider in 3 Other devices, which are also connected to the DC operating voltage as the operating voltage, are constructed so that they can be inserted into the spatial structure of the structure of the DC voltage across a plurality of leg levels. Thus, then can be dispensed with a complex isolation and measures for voltage control within these other devices for these other devices.

4 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel in Detaillierung eine erfindungsgemäße B-6 Brückenschaltung mit schaltbaren Halbleiterschaltern (50–55), zu denen jeweils eine Diode (56–61) antiparallel geschaltet ist. Die B6-Brückenschaltung ist elektrisch verbunden mit einer Drehstromwicklung mit drei Einzelwicklungen für die Phase R (62), die Phase S (63) und die Phase T (64). Es sei nun ein Moment betrachtet, in dem die aktuellen Spannungswerte von Phase R und Phase T positiv sind, wobei der Spannungswert von Phase T größer ist als der Spannungswert von Phase R. Der Verlauf des Gleichstroms I(g), der in die Anordnung der 3 an dem Gleichspannungsanschluß (65) hineinfließt und an dem Gleichspannungsanschluß (66) hinausfließt, ist durch stärkere Strichstärke markiert. Der Gleichstrom I(g) fließt vom Gleichspannungsanschluß (65) zunächst über den geschlossenen Halbleiterschalter (52) durch die Einzelwicklung (64) der Phase T und dann über die Einzelwicklung (63) der Phase S und den geschlossenen Halbleiterschalter (54) zum Gleichspannungsanschluß (66). Zusätzlich zu diesem Gleichstrom I(g) über die beiden Gleichspannungsanschlüsse (65, 66) kann sich ein Kreisstrom I(k) ausbilden, dessen Verlauf in 4 durch eine gepunktete Linie markiert ist. Er wird ermöglicht durch die antiparallele Diode (56). Es fließt dadurch ein zusätzlicher Strom durch die Einzelwicklung (64) der Phase T; dieser kurze zusätzliche „Stromblock” hat eine zeitliche Verschiebung gegenüber dem längeren „Stromblock” infolge des Stromflusses des Gleichstromes I(g) durch die Einzelwicklung (64) der Phase T. Wirken nun viele solche Kreisströme gemeinsam in einer ersten Wicklungsanordnung mit einer Vielzahl von Drehstromwicklungen, mit denen gegeneinander um im Wesentlichen gleiche Winkel phasenverschobene Drehstromspannungen erzeugt werden, so können diese Kreisströme in der Summenwirkung einen annähernd sinusförmigen dreiphasigen Blindstrom in einer zweiten Wicklungsanordnung mit einer an ein Drehstromnetz angeschlossenen Drehstromwicklung generieren. Dazu sind keine zusätzlichen Induktivitäten, Kondensatoren oder Filter erforderlich. 4 shows as a further embodiment in detail a B-6 bridge circuit according to the invention with switchable semiconductor switches ( 50 - 55 ), to each of which a diode ( 56 - 61 ) is connected in anti-parallel. The B6 bridge circuit is electrically connected to a three-phase winding with three single windings for phase R (FIG. 62 ), the phase S ( 63 ) and the phase T ( 64 ). Consider now a moment in which the current voltage values of phase R and phase T are positive, with the voltage value of phase T being greater than the voltage value of phase R. The course of the direct current I (g) which is incorporated into the arrangement of FIGS 3 at the DC voltage connection ( 65 ) and at the DC voltage terminal ( 66 ) flows out, is marked by stronger line width. The DC current I (g) flows from the DC voltage terminal ( 65 ) first via the closed semiconductor switch ( 52 ) by the single winding ( 64 ) of phase T and then on the single winding ( 63 ) of the phase S and the closed semiconductor switch ( 54 ) to the DC voltage connection ( 66 ). In addition to this DC current I (g) via the two DC voltage connections ( 65 . 66 ) can form a circular current I (k) whose course in 4 is marked by a dotted line. It is made possible by the antiparallel diode ( 56 ). It flows through an additional current through the single winding ( 64 ) of the phase T; this short additional "current block" has a time shift relative to the longer "current block" due to the current flow of the direct current I (g) through the single winding ( 64 ) of the phase T. Now, many of these circulating currents act together in a first winding arrangement with a multiplicity of three-phase windings, with which three-phase voltages phase-shifted relative to one another are generated, then these circulating currents can produce an approximately sinusoidal three-phase reactive current in a second winding arrangement generate with a three-phase winding connected to a three-phase network. There are no additional inductors, capacitors or filters required.

5 zeigt in schematischer Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem ein Wicklungssatz in einer Wicklungsanordnung zweifach vorhanden ist. Der von der Stirnseite skizziert dargestellte Drehstromkern (82) trägt in einer ersten Wicklungsanordnung eine Drehstromwicklung (83) und in einer konzentrisch darüber geschobenen zweiten Wicklungsanordnung zwei Wicklungssätze (80, 81). Die Drehstromwicklungen (70–74; 75–79) dieser beiden Wicklungssätze sind entlang der Schenkelachsen symmetrisch also einer oberen (80) und einer unteren (81) Gruppe zugeordnet. Die Leiterenden (84) der den Drehstromwicklungen zugehörigen Spulen sind alle nach einer Seite herausgeführt und auf einer gedruckten Schaltung (85) verschaltet. Je Wicklungssatz sind die über die Verschaltung mit der Drehstromwicklung verbundenen B6-Brückenschaltungen (86) mit schaltbaren Halbleiterschaltern untereinander über eine Induktivität (87) in Reihe geschaltet. 5 shows a schematic representation of another embodiment of the invention, in which a winding set is present in a double winding arrangement. The three-phase current (shown sketched from the front page) 82 ) carries in a first winding arrangement a three-phase winding ( 83 ) and in a concentrically pushed over second winding arrangement two sets of windings ( 80 . 81 ). The three-phase windings ( 70 - 74 ; 75 - 79 ) of these two winding sets are symmetrical along the leg axes, ie an upper ( 80 ) and a lower ( 81 ) Group. The leaders ( 84 ) of the three-phase windings associated coils are all led out to one side and on a printed circuit ( 85 ) interconnected. For each winding set, the B6 bridge circuits connected via the interconnection with the three-phase winding ( 86 ) with switchable semiconductor switches with each other via an inductance ( 87 ) in series.

Die beiden Reihenschaltungen sind jeweils mit ihrem positiven Pol (88, 89) miteinander verbunden und mit ihrem negativen Pol (90, 91) mit dem Massepotential verbunden.The two series circuits are each connected with their positive pole ( 88 . 89 ) and with their negative pole ( 90 . 91 ) connected to the ground potential.

Das in der 6 schematisch dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt den Schnitt durch eine Drehfeldmaschine mit einem Läufer (101) und einem Ständer (100). Der Ständer trägt eine Wicklungsanordnung mit einem Wicklungssatz von fünf Drehstromwicklungen, die in drei Nutenpaare (102a, 102b; 103a, 103b; 104a, 104b) gelegt sind. Von den fünf Drehstromwicklungen (105, 106, 107, 108, 109) sind vier in Zick-Zack-Schaltung ausgeführt, so dass mit Ihnen gegeneinander um im Wesentlichen gleiche Winkel phasenverschobene Drehstrom-Spannungssysteme erzeugbar sind. Die Leiterenden der Drehstromwicklungen sind über Kabelstränge (110, 111; 112, 113; 114, 115) einem „Leiterring” (116) zugeführt, in dem die Verschaltung der Spulen der Drehstromwicklungen erfolgt. Dieser ”Leiterring” kann entweder ebenfalls als Kabelbaum oder auch als ringförmige Leiterplatine ausgeführt sein. Die fünf verschalteten Drehstromwicklungen sind elektrisch über eine Verbindung (117) einem Elektronikmodul (118) zugeführt, in dem die entsprechenden B6-Brückenschaltungen aus schaltbaren Halbleiterschaltern zusammengefaßt sind. Innerhalb des Elektronikmoduls sind die gleichspannungsseitigen Enden der B6-Brücken in Reihe geschaltet, so dass vom Elektronikmodul ein Gleichstromanschluß (119) nach außen geführt wird. Die Ansteuerung der schaltbaren Halbleiterschalter muß mit einer vorgegeben Frequenz erfolgen, die der gewünschten Drehzahl der Drehfeldmaschine entspricht. Die erfolgt durch eine zentrale Steuereinheit (120), die mit dem Elektronikmodul elektrisch verbunden ist und die gegebenenfalls mit einer zentralen Steuerung gekoppelt sein kann.That in the 6 schematically illustrated embodiment shows the section through an induction machine with a rotor ( 101 ) and a stand ( 100 ). The stator carries a winding arrangement with a winding set of five three-phase windings, which are arranged in three pairs of slots ( 102 . 102b ; 103a . 103b ; 104a . 104 b ) are placed. Of the five three-phase windings ( 105 . 106 . 107 . 108 . 109 ) are four executed in zig-zag circuit, so that you with each other at substantially the same angle phase-shifted three-phase voltage systems can be generated. The conductor ends of the three-phase windings are connected via cable strands ( 110 . 111 ; 112 . 113 ; 114 . 115 ) a "leader ring" ( 116 ), in which the interconnection of the coils of the three-phase windings takes place. This "conductor ring" can also be designed either as a wiring harness or as an annular printed circuit board. The five interconnected three-phase windings are electrically connected ( 117 ) an electronic module ( 118 ), in which the corresponding B6 bridge circuits are combined from switchable semiconductor switches. Inside the electronic module, the DC-side ends of the B6 bridges are connected in series, so that from Electronic module a DC connection ( 119 ) is led to the outside. The control of the switchable semiconductor switch must be done with a predetermined frequency, which corresponds to the desired speed of the induction machine. This is done by a central control unit ( 120 ) which is electrically connected to the electronic module and which may optionally be coupled to a central controller.

In dem Elektronikmodul kann die Reihenschaltung der B6-Brücken auch auf analoge Weise erfolgen wie dies im Ausführungsbeispiel gemäß 3 erläutert wurde. Es kann dann auch bei konstanter an dem Gleichspannungsanschluß (119) zugeführter Gleichspannung die Höhe der an den Drehstromwicklungen anliegenden Spannung den betrieblichen Bedingungen angepaßt werden. Diese Steuerung der Spannungshöhe kann ebenfalls durch die Steuereinheit (120) erfolgen.In the electronic module, the series connection of the B6 bridges can also be done in an analogous manner as in the embodiment according to 3 was explained. It can then also at constant at the DC voltage terminal ( 119 ) supplied DC voltage, the height of the voltage applied to the three-phase windings voltage are adapted to the operating conditions. This control of the voltage level can also by the control unit ( 120 ) respectively.

7a und 7b zeigen Ausführungsbeispiele von zu den schaltbaren Leistungshalbleitern (130, 150) parallel angeordneten Strompfaden einer erfindungsgemäß einer B6-Brückenschaltung hinzugefügten elektronischen Schaltung. 7a and 7b show exemplary embodiments of switchable power semiconductors ( 130 . 150 ) arranged in parallel current paths of an inventively added to a B6 bridge circuit electronic circuit.

In 7a ist dem Leistungshalbleiter (130) eine Reihenschaltung zweier Überspannungsbegrenzer (z. Bsp. Varistoren) (132, 133) parallel geschaltet, wobei ein Überspannungsbegrenzer (132) durch einen Schalter (134) überbrückbar ist. Fließt nun ein Gleichstrom von der Anschlussklemme (135) über den Leistungshalbleiter (130) zur Anschlussklemme (136) und der Schalter (134) ist geschlossen, dann wird bei Öffnen des Leistungshalbleiters (130) der Strom augenblicklich auf den parallelen Strompfad durch den Überspannungsbegrenzer (133) und den geschlossenen Schalter (134) übergehen und so lange fließen, bis der Kommutierungvorgang auf einen benachbarten, hier nicht dargestellten Leistungshalbleiter abgeschlossen ist. Dabei wird erfindungsgemäß die Gleichspannung an den Gleichspannungsanschlüssen der zugehörigen B6-Brücke um den Ansprechwert des Überspannungsbegrenzers (133) angehoben; diese Spannung treibt den Kommutierungsvorgang. Nach Beenden des Kommutierungsvorgangs wird der Schalter (134) wieder geöffnet; damit wirkt die Reihenschaltung der beiden Überspannungsbegrenzer (132, 133) als Schutzbeschaltung für den Leistungshalbleiter (130) gegen Überspannungen.In 7a is the power semiconductor ( 130 ) a series connection of two overvoltage limiters (eg varistors) ( 132 . 133 ) are connected in parallel, with an overvoltage limiter ( 132 ) by a switch ( 134 ) is bridgeable. Now flows a direct current from the terminal ( 135 ) via the power semiconductor ( 130 ) to the terminal ( 136 ) and the switch ( 134 ) is closed, then when opening the power semiconductor ( 130 ) the current instantaneously to the parallel current path through the surge limiter ( 133 ) and the closed switch ( 134 ) and continue to flow until the commutation process is completed on an adjacent, not shown here power semiconductors. In this case, according to the invention, the DC voltage at the DC voltage terminals of the associated B6 bridge to the threshold of the overvoltage limiter ( 133 ) raised; this voltage drives the commutation process. After completion of the commutation process, the switch ( 134 ) opened again; The series connection of the two surge limiters ( 132 . 133 ) as a protective circuit for the power semiconductor ( 130 ) against overvoltages.

In 7b ist dem Leistungshalbleiter (150) ein Kondensator (151) parallel geschaltet, der über die Diode (153) in Reihe mit dem Schalter (154) aufgeladen wird und über die Diode (155) in Reihe mit dem Schalter (156) entladen wird. Fließt nun ein Gleichstrom von der Anschlussklemme (159) über den Leistungshalbleiter (150) zur Anschlussklemme (160) und der Schalter (154) ist geschlossen, dann wird bei Öffnen des Leistungshalbleiters (150) der Strom augenblicklich auf den parallelen Strompfad durch den Kondensator (151), den Schalter (154) und die Diode (153) übergehen und so lange fließen, bis der Kommutierungvorgang auf einen benachbarten, hier nicht dargestellten Leistungshalbleiter abgeschlossen ist. Dabei wird erfindungsgemäß die Gleichspannung an den Gleichspannungsanschlüssen der zugehörigen B6-Brücke um die vom einer Anfangsspannung steigende Spannung am Kondensator (151) angehoben; diese Spannung treibt den Kommutierungsvorgang. Ist der Kommutierungsvorgang beendet, so wird der Schalter (154) wieder geöffnet. Die nach dem Kommutierungsvorgang nun erhöhte Spannung des Kondensators (151) kann durch kurzzeitiges Schließen des Schalters (156) und nachfolgendes Öffnen wieder auf eine niedrigere Spannung entladen werden, die als Sperrspannung gerade am Leistungshalbleiter (150) anliegt. Diese niedrigere Spannung ist dann die Anfangsspannung des Kondensators beim nächsten Kommutierungsvorgang.In 7b is the power semiconductor ( 150 ) a capacitor ( 151 ) connected in parallel via the diode ( 153 ) in series with the switch ( 154 ) and via the diode ( 155 ) in series with the switch ( 156 ) is unloaded. Now flows a direct current from the terminal ( 159 ) via the power semiconductor ( 150 ) to the terminal ( 160 ) and the switch ( 154 ) is closed, then when opening the power semiconductor ( 150 ) the current instantaneously to the parallel current path through the capacitor ( 151 ), the switch ( 154 ) and the diode ( 153 ) and continue to flow until the commutation process is completed on an adjacent, not shown here power semiconductors. According to the invention, the DC voltage at the DC voltage terminals of the associated B6 bridge is increased by the voltage at the capacitor which rises from an initial voltage (FIG. 151 ) raised; this voltage drives the commutation process. When the commutation process is finished, the switch ( 154 ) opened again. The now after commutation increased voltage of the capacitor ( 151 ) can be closed by momentarily closing the switch ( 156 ) and subsequent opening are again discharged to a lower voltage, the blocking voltage just at the power semiconductor ( 150 ) is present. This lower voltage is then the initial voltage of the capacitor at the next commutation.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 5625545 [0015] US 5625545 [0015]
  • US 5986909 [0015] US 5986909 [0015]

Claims (18)

Anordnung aus einem Wechselrichter und einer einzigen elektrischen Maschine mit mindestens einer Wicklungsanordnung, die einen Wicklungssatz mit mehreren Drehstromwicklungen aufweist, mit denen gegeneinander um im Wesentlichen gleiche Winkel phasenverschobene Drehstrom-Spannungssysteme erzeugbar sind, wobei jede dieser Drehstromwicklungen mit zumindest einer B6-Brückenschaltung aus Halbleiterschaltern verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Wicklungssatz wenigstens fünf Drehstromwicklungen aufweist und dass die Halbleiterschalter schaltbare Leistungshalbleiter sind, die in einer Periode des Drehstromsystems je einmal ein- und ausgeschaltet werden, und dass mindestens einer B6-Brückenschaltung eine elektronische Schaltung hinzugefügt ist, die die Gleichspannung an den Gleichspannungsanschlüssen der zugeordneten B6-Brücke beim Ausschalten eines jeden Halbleiterschalters dieser B6-Brücke jeweils kurzzeitig anhebt.An arrangement comprising an inverter and a single electric machine having at least one winding arrangement, which has a winding set with a plurality of three-phase windings, with which three-phase voltage systems can be generated relative to each other at substantially equal angles, wherein each of these three-phase windings is connected to at least one B6 bridge circuit of semiconductor switches characterized in that the winding set has at least five three-phase windings, and that the semiconductor switches are switchable power semiconductors which are turned on and off once in each period of the three-phase system, and at least one B6 bridge circuit is added with an electronic circuit having the DC voltage at the DC voltage terminals of the associated B6 bridge when turning off each semiconductor switch this B6 bridge each briefly raises. Anordnung aus einem Wechselrichter und einer einzigen elektrischen Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche oder nach mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens einer B6-Brückenschaltung hinzugefügte elektronische Schaltung, die die Gleichspannung an den Gleichspannungsanschlüssen der zugeordneten B6-Brücke beim Ausschalten eines jeden Halbleiterschalters dieser B6-Brücke jeweils kurzzeitig anhebt, je Halbleiterschalter einen zu diesem parallelen Strompfad umfaßt, auf den der Strom beim Ausschalten des entsprechenden Halbleiterschalters kommutiert.Arrangement of an inverter and a single electric machine according to one of the preceding claims or more of the preceding claims, characterized in that the at least one B6 bridge circuit added electronic circuit, the DC voltage at the DC terminals of the associated B6 bridge when turning off each Each semiconductor switch of this B6 bridge each briefly raises, each semiconductor switch comprises a parallel to this current path, to which the current commutes when turning off the corresponding semiconductor switch. Anordnung aus einem Wechselrichter und einer einzigen elektrischen Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Dioden antiparallel zu den Halbleiterschaltern der B6-Brückenschaltungen verschaltet sind.Arrangement of an inverter and a single electric machine according to claim 1, characterized in that diodes are connected in antiparallel to the semiconductor switches of the B6 bridge circuits. Anordnung aus einem Wechselrichter und einer einzigen elektrischen Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche oder nach mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die B6-Brückenschaltungen aus schaltbaren Leistungshalbleitern über ihre gleichspannungsseitigen Anschlüsse direkt oder über eine Induktivität und/oder über einen Schalter und/oder über eine Diode elektrisch in Reihe geschaltet sind.Arrangement of an inverter and a single electric machine according to one of the preceding claims or more of the preceding claims, characterized in that the B6 bridge circuits of switchable power semiconductors via their DC side connections directly or via an inductor and / or a switch and / or are electrically connected in series via a diode. Anordnung aus einem Wechselrichter und einer einzigen elektrischen Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche oder nach mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine ein Transformator ist mit mindestens zwei Wicklungsanordnungen, die auf einem Drehstromkern, der mindestens drei Schenkel aufweist, angeordnet sind.Arrangement comprising an inverter and a single electric machine according to one of the preceding claims or several of the preceding claims, characterized in that the electric machine is a transformer having at least two winding arrangements, which are arranged on a three-phase core having at least three legs. Anordnung aus einem Wechselrichter und einer einzigen elektrischen Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche oder nach mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens einer B6-Brückenschaltung hinzugefügte elektronische Schaltung, die die Gleichspannung an den Gleichspannungsanschlüssen der zugeordneten B6-Brücke beim Ausschalten eines jeden Halbleiterschalters dieser B6-Brücke jeweils kurzzeitig anhebt, eine jedem schaltbaren Leistungsschalter dieser B6-Brücke parallel geschaltete Reihenschaltung von jeweils zwei Überspannungsbegrenzern umfasst, wobei einer dieser beiden Überspannungsbegrenzer durch einen Schalter überbrückbar ist.Arrangement of an inverter and a single electric machine according to one of the preceding claims or more of the preceding claims, characterized in that the at least one B6 bridge circuit added electronic circuit, the DC voltage at the DC terminals of the associated B6 bridge when turning off each Semiconductor switch B6 bridge each raises briefly, each switchable power switch of this B6 bridge connected in parallel series connection of two surge limiters, one of these two surge limiter can be bridged by a switch. Anordnung aus einem Wechselrichter und einer einzigen elektrischen Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche oder nach mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens einer B6-Brückenschaltung hinzugefügte elektronische Schaltung, die die Gleichspannung an den Gleichspannungsanschlüssen dieser B6-Brücke beim Ausschalten eines jeden Halbleiterschalters dieser B6-Brücke jeweils kurzzeitig anhebt, zu jedem schaltbaren Leistungsschalter dieser B6-Brücke über zwei parallele Strompfade parallel geschaltete Kapazitäten umfasst, deren Ladung und deren Entladung jeweils durch die zwei parallelen Strompfade erfolgt, wobei jeder dieser beiden Strompfade eine Diode und einen Schalter in Reihenschaltung aufweist.Arrangement comprising an inverter and a single electric machine according to one of the preceding claims or several of the preceding claims, characterized in that the at least one B6 bridge circuit added electronic circuit, the DC voltage at the DC voltage terminals of this B6 bridge when turning off each semiconductor switch this B6 bridge each briefly raises, each switchable power switch of this B6 bridge via two parallel current paths connected in parallel capacitances whose charge and discharge takes place respectively through the two parallel current paths, each of these two current paths a diode and a switch in series having. Anordnung aus einem Wechselrichter und einer einzigen elektrischen Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche oder nach mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Wicklungsanordnung einen Wicklungssatz mit wenigstens fünf Drehstromwicklungen aufweist, mit denen gegeneinander um im wesentlichen gleiche Winkel phasenverschobene Drehstrom-Spannungssysteme erzeugbar sind und jede dieser Drehstromwicklungen mit zumindest einer B6-Brückenschaltung aus Halbleiterschaltern elektrisch verbunden ist, wobei diese Halbleiterschalter nicht schaltbare Leistungshalbleiter sind, denen schaltbare Leistungshalbleiter parallel geschaltet sein können, wobei im Falle von parallel geschalteten schaltbaren Leistungshalbleitern der entsprechenden B6-Brückenschaltung eine elektronische Schaltung hinzugefügt ist, die die Gleichspannung an den Gleichspannungsanschlüssen dieser B6-Brücke beim Ausschalten eines jeden schaltbaren Halbleiterschalters der B6-Brücke jeweils kurzzeitig anhebt, und dass die B6-Brückenschaltungen der zweiten Wicklungsanordnung über ihre gleichspannungsseitigen Anschlüsse direkt oder über eine Induktivität und/oder einen Schalter und/oder eine Diode elektrisch in Reihe geschaltet sind. Arrangement comprising an inverter and a single electric machine according to one of the preceding claims or several of the preceding claims, characterized in that a second winding arrangement comprises a winding set with at least five three-phase windings, with which three-phase voltage systems phase-shifted by substantially the same angle can be generated and each of these three-phase windings is electrically connected to at least one B6 bridge circuit of semiconductor switches, wherein these semiconductor switches are non-switchable power semiconductors, which switchable power semiconductors can be connected in parallel, wherein in the case of parallel-connected switchable power semiconductors of the corresponding B6 bridge circuit, an electronic circuit is added , the DC voltage at the DC terminals of this B6 bridge when turning off each switchable semiconductor switch of the B6 bridge respectively briefly raises, and that the B6 bridge circuits of the second winding arrangement are connected via their DC side terminals directly or via an inductance and / or a switch and / or a diode electrically in series. Anordnung aus einem Wechselrichter und einer einzigen elektrischen Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche oder nach mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wicklungssatz eine Vielzahl von Drehstromwicklungen aufweist.Arrangement of an inverter and a single electric machine according to one of the preceding claims or according to several of the preceding claims, characterized in that a winding set comprises a plurality of three-phase windings. Anordnung aus einem Wechselrichter und einer einzigen elektrischen Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche oder nach mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Drehstromwicklung eines Wicklungssatzes oder mehrere zu einem Block zusammengefaßte Drehstromwicklungen eines Wicklungssatzes innerhalb einer bestimmten Schenkelebene eines Transformators mit einem Drehstromkern mit mindestens drei Schenkeln liegt.Arrangement of an inverter and a single electric machine according to one of the preceding claims or more of the preceding claims, characterized in that each three-phase winding of a winding set or more combined into a block three-phase windings of a winding set within a certain leg level of a transformer with a three-phase current core having at least three Thighs lies. Anordnung aus einem Wechselrichter und einer einzigen elektrischen Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mit einer Drehstromwicklung verbundene B6-Brückenschaltung jeweils innerhalb derselben Schenkelebene liegt wie die zugehörige Drehstromwicklung oder dass die B6-Brückenschaltungen räumlich von den Drehstromwicklungen entfernt in gleicher axialer Reihenfolge wie die zugehörigen Drehstromwicklungen angeordnet sind.Arrangement of an inverter and a single electric machine according to claim 7, characterized in that the connected to a three-phase winding B6 bridge circuit is in each case within the same leg level as the associated three-phase winding or that the B6 bridge circuits spatially away from the three-phase windings in the same axial sequence the associated three-phase windings are arranged. Anordnung aus einem Wechselrichter und einer einzigen elektrischen Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche oder nach mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wicklungssatz zweifach vorhanden ist und die Drehstromwicklungen dieser beiden Wicklungssätze entlang der Schenkelachsen symmetrisch einer oberen und einer unteren Gruppe zugeordnet sind, wobei die mit den Drehstromwicklungen verbundenen B6-Brückenschaltungen innerhalb einer Gruppe über ihre gleichspannungsseitigen Anschlüsse direkt oder über eine Induktivität und/oder einen Schalter und/oder eine Diode elektrisch in Reihe geschaltet sind und die beiden Reihenschaltungen jeweils mit ihrem positiven Pol miteinander verbunden sind und mit ihrem negativen Pol mit dem Massepotential verbunden sind oder jeweils mit ihrem negativen Pol miteinander verbunden sind und mit ihrem positiven Pol mit dem Massepotential verbunden sind.Arrangement of an inverter and a single electric machine according to one of the preceding claims or more of the preceding claims, characterized in that a winding set is present twice and the three-phase windings of these two sets of windings along the leg axes are symmetrically associated with an upper and a lower group, wherein connected to the three-phase windings B6 bridge circuits within a group via their DC side terminals are connected directly in series via an inductor and / or a switch and / or a diode and the two series circuits are connected to each other with its positive pole and their negative pole are connected to the ground potential or each connected to each other with its negative pole and are connected with its positive pole to the ground potential. Anordnung aus einem Wechselrichter und einer einzigen elektrischen Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche oder nach mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer Drehstromwicklung eines Wicklungssatzes eine in der elektrischen Struktur der Drehstromwicklung identische Hilfsdrehstromwicklung und/oder ein elektronischer Steuersignalgenerator zugeordnet ist, mit welcher bzw. mit welchem ein elektrisches Steuersignal zur Steuerung der Halbleiterschalter erzeugbar ist, und dass die Hilfsdrehstromwicklung entweder auf dem Drehstromkern angeordnet ist, auf dem auch die Drehstromwicklung angeordnet ist oder dass die Hilfsdrehstromwicklung auf einem gesonderten, zusätzlichen Drehstromkern angeordnet ist, und dass die durch die Hilfsdrehstromwicklung erzeugten Steuersignale über elektrische Leitungen und/oder über optische Übertragungsstrecken zu den Halbleiterschaltern geführt werden.Arrangement of an inverter and a single electric machine according to one of the preceding claims or according to several of the preceding claims, characterized in that at least one three-phase winding of a winding set is associated with an identical in the electrical structure of the three-phase winding auxiliary three-phase winding and / or an electronic control signal generator, with which or with which an electrical control signal for controlling the semiconductor switch can be generated, and that the auxiliary three-phase winding is disposed either on the three-phase core on which the three-phase winding is arranged or that the auxiliary three-phase winding is arranged on a separate, additional three-phase core, and that by Auxiliary three-phase winding generated control signals via electrical lines and / or optical transmission links to the semiconductor switches are performed. Anordnung aus einem Wechselrichter und einer einzigen elektrischen Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche oder nach mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsdrehstromwicklung und/oder der elektronische Steuersignalgenerator innerhalb derselben Schenkelebene liegt wie die zugeordnete Drehstromwicklung oder parallel dazu oder dass die Hilfsdrehstromwicklungen und/oder die elektronischen Steuersignalgeneratoren räumlich von den Drehstromwicklungen entfernt in gleicher axialer Reihenfolge wie die zugehörigen Drehstromwicklungen angeordnet sind.Arrangement comprising an inverter and a single electric machine according to one of the preceding claims or several of the preceding claims, characterized in that the auxiliary three-phase winding and / or the electronic control signal generator lies within the same leg plane as the associated three-phase winding or parallel thereto or that the auxiliary three-phase windings and / or or the electronic control signal generators spatially away from the three-phase windings in the same axial order as the associated three-phase windings are arranged. Anordnung aus einem Wechselrichter und einer einzigen elektrischen Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche oder nach mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leistung zur Versorgung der elektronischen Steuerschaltung zur Steuerung der Halbleiterschalter und/oder die Steuersignale aus der Hilfsdrehstromwicklung und/oder aus einer oder mehreren zusätzlichen innerhalb derselben Schenkelebene wie die zugehörige Drehstromwicklung liegenden Spulen und/oder aus der Drehstromwicklung selbst oder eines Teiles davon bezogen werden.Arrangement of an inverter and a single electric machine according to one of the preceding claims or several of the preceding claims, characterized in that the electrical power for supplying the electronic control circuit for controlling the semiconductor switches and / or the control signals from the auxiliary three-phase winding and / or from a or a plurality of additional coils located within the same leg plane as the associated three-phase winding and / or from the three-phase winding itself or a part thereof. Anordnung aus einem Wechselrichter und einer einzigen elektrischen Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche oder nach mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gleichspannungsseitigen Anschlüsse von zwei B6-Brückenschaltungen über einen ersten Schalter miteinander elektrisch in Reihe geschaltet sind und parallel zu der Reihenschaltung des gleichspannungsseitigen Anschlusses einer der B6-Brückenschaltungen und dem ersten Schalter ein zweiter Schalter angeordnet ist, und dass der erste Schalter eine Diode und der zweite Schalter ein schaltbarer Leistungshalbleiter ist, wobei die Diode und der schaltbare Leistungshalbleiter so gepolt sind, dass kein Kreisstrom über die Diode und den geschlossenen zweiten Schalter fließen kann und dass eine Steuerschaltung vorhanden ist, die diesen schaltbaren Leistungsschalter selektiv auf einzelnen Ebenen und/oder gesamthaft auf allen Ebenen schalten kann.Arrangement of an inverter and a single electric machine according to one of the preceding claims or more of the preceding claims, characterized in that the DC side terminals of two B6 bridge circuits via a first switch with each other are electrically connected in series and parallel to the series circuit of the DC side Connection of one of the B6 bridge circuits and the first switch, a second switch is arranged, and that the first switch is a diode and the second switch is a switchable power semiconductor, wherein the diode and the switchable power semiconductor are poled so that no circulating current through the diode and the closed second switch can flow and that a control circuit is provided which can selectively switch this switchable circuit breaker on individual levels and / or on all levels. Anordnung aus einem Wechselrichter und einer einzigen elektrischen Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche oder nach mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein weiteres Gerät vorhanden ist, das ebenfalls an die betriebliche Gleichspannung als Betriebsspannung angeschlossen ist und das so aufgebaut und in die räumlichen Struktur des Aufbaus der Gleichspannung über eine Vielzahl von Schenkelebenen so eingefügt ist, dass die Gleichspannungsbeanspruchung dieses weiteren Gerätes räumlich gleich oder annähernd gleich ist der Gleichspannungsbeanspruchung der mit B6-Brückenschaltungen aus Halbleiterschaltern verbundenen Drehstromwicklungen.Arrangement of an inverter and a single electric machine according to one of the preceding claims or more of the preceding claims, characterized in that at least one further device is present, which is also connected to the operating DC voltage as the operating voltage and which is constructed and inserted into the spatial structure of the structure of the DC voltage across a plurality of leg levels so that the DC voltage of this additional device spatially equal or approximately equal is the DC stress of the three-phase windings connected to B6 bridge circuits of semiconductor switches. Anordnung aus einem Wechselrichter und einer einzigen elektrischen Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche oder nach mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine eine Drehfeldmaschine ist und dass die Drehstromwicklungen des Wicklungssatzes der Wicklungsanordnung im Ständer einer Drehfeldmaschine angeordnet sind.Arrangement of an inverter and a single electric machine according to one of the preceding claims or more of the preceding claims, characterized in that the electric machine is a rotating field machine and that the three-phase windings of the winding set of the winding assembly are arranged in the stator of a rotating field machine.
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