1、Mrz 2012DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDEPreisgruppe 28DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 29.200Zur Erstellu
2、ng einer DIN SPEC knnen verschiedene Verfahrensweisen herangezogen werden: Das vorliegende Dokument wurde nach den Verfahrensregeln eines Fachberichts erstellt.!$y(9“1860522www.din.deDDIN IEC/TR 60146-1-2Alleinverkauf der Spezifikationen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang
3、 87 SeitenDIN SPEC 48146-1-2Halbleiter-Stromrichter Allgemeine Anforderungen und netzgefhrte Stromrichter Teil 1-2: Anwendungsleitfaden (IEC/TR 60146-1-2:2011) Semiconductor converters General requirements and line commutated converters Part 12: Application guide (IEC/TR 6014612:2011) Convertisseurs
4、 semiconducteurs Specifications communes et convertisseurs commuts par le rseau Partie 12: Guide dapplication (CEI/TR 6014612:2011) DIN IEC/TR 60146-1-2 DIN SPEC 48146-1-2:2012-03 2 Inhalt SeiteNationales Vorwort. 7 1 Anwendungsbereich 8 2 Normative Verweisungen 8 3 Begriffe 8 3.1 Begriffe in Bezug
5、auf Stromrichterfehler . 8 3.2 Begriffe in Bezug auf vom Stromrichter erzeugte Transienten . 10 3.3 Begriffe in Bezug auf die Temperatur 11 4 Anwendung von Halbleiter-Stromrichtern 11 4.1 Anwendung 11 4.1.1 Allgemeines 11 4.1.2 Umrichteinrichtungen und -systeme. 12 4.1.3 Leistungsumformung der Verso
6、rgungsquelle (Wirk- und Blindleistung) 12 4.2 Betriebsmittelspezifische Daten 12 4.2.1 Hauptpunkte der Spezifikation . 12 4.2.2 Anschlusskennzeichnungen. 12 4.2.3 Weitere Angaben 13 4.2.4 Auergewhnliche Betriebsbedingungen 14 4.3 Stromrichtertransformatoren und Drosselspulen 14 4.4 Berechnungsfaktor
7、en 14 4.4.1 Allgemeines 14 4.4.2 Spannungsbersetzungsverhltnisse 20 4.4.3 Netzseitiger Stromfaktor des Transformators 20 4.4.4 Ventilseitiger Stromfaktor des Transformators. 20 4.4.5 Spannungsnderung 21 4.4.6 Magnetischer Kreis. 21 4.4.7 Verlustfaktor . 21 4.5 Parallel- und Reihenschaltungen 21 4.5.
8、1 Parallel- oder Reihenschaltung von Ventilbauelementen 21 4.5.2 Parallel- oder Reihenschaltung von Stromrichterstzen und Betriebsmitteleinheiten . 22 4.6 Leistungsfaktor 22 4.6.1 Allgemeines 22 4.6.2 Bei der Bestimmung des Verschiebungsfaktors benutzte Symbole 23 4.6.3 Kreisdiagramm fr die Nherung
9、des Verschiebungsfaktors cos 1Nund der Blindleistung Q1LNfr den Gleichrichter- und den Wechselrichterbetrieb. 25 4.6.4 Berechnung des Verschiebungsfaktors cos 125 4.6.5 Umrichtgrad 28 4.7 Gleichspannungsnderung . 28 4.7.1 Allgemeines 28 DIN IEC/TR 60146-1-2 DIN SPEC 48146-1-2:2012-03 3 Seite4.7.2 In
10、neren Gleichspannungsnderung28 4.7.3 Gleichspannungsnderung aufgrund der Impedanz des Wechselstromsystems.31 4.7.4 ber die Gleichspannungsnderung des Stromrichters zwischen Lieferant und Kunde auszutauschende Informationen.33 4.8 Spannungsgrenzen fr eine zuverlssige Kommutierung im Wechselrichterbet
11、rieb 34 4.9 Kurvenform der Wechselspannung34 5 Anwendungsinformationen.35 5.1 Praktische Berechnung der Betriebsparameter.35 5.1.1 Allgemeines.35 5.1.2 Annahmen.36 5.1.3 Vorausgehende Berechnungen 36 5.1.4 Berechnung der Betriebsbedingungen .37 5.2 Spannungsnderung des Versorgungssystems aufgrund vo
12、n Stromrichterlasten40 5.2.1 Spannungsnderung der Grundschwingung 40 5.2.2 Mindestanforderungen fr R1SCfr die Spannungsnderung 40 5.2.3 bersetzungsverhltnis des Stromrichtertransformators40 5.2.4 Transformatorbemessung.42 5.3 Kompensation der Blindleistungsaufnahme des Stromrichters .42 5.3.1 Mittle
13、re Blindleistungsaufnahme .42 5.3.2 Notwendige Kompensation der mittleren Blindleistung 43 5.3.3 Spannungsschwankungen mit festgelegter Blindleistungskompensation 44 5.4 Verzerrung der Versorgungsspannung44 5.4.1 Kommutierungseinbrche .44 5.4.2 Betrieb mehrerer Stromrichter an derselben Versorgungsl
14、eitung 47 5.5 Netzseitige Gren 48 5.5.1 Effektivwert des Netzstromes48 5.5.2 Netzseitige Oberschwingungen, Nherungsverfahren fr Sechspuls-Stromrichter .49 5.5.3 Mindestanforderungen fr R1SCfr die Oberschwingungsverzerrung51 5.5.4 Geschtzte Phasenverschiebung der Oberschwingungsstrme52 5.5.5 Addition
15、 von Oberschwingungsstrmen .52 5.5.6 Scheitelwert und Mittelwert des Oberschwingungsspektrums53 5.5.7 Phasenverschiebung des Transformators 53 5.5.8 Zwei Sechspuls-Stromrichter mit Folgesteuerung 53 5.6 Kompensation von Leistungsfaktor und Oberschwingungsverzerrung54 5.6.1 Allgemeines.54 5.6.2 Reson
16、anzfrequenz54 5.6.3 Direkt angeschlossene Kondensatorbatterie 54 5.6.4 Bestimmung der Resonanzfrequenz.55 5.6.5 Verstimmungsdrossel56 DIN IEC/TR 60146-1-2 DIN SPEC 48146-1-2:2012-03 4 Seite5.6.6 Rundsteuerfrequenzen (Trgerfrequenzen). 57 5.7 Oberschwingungsanteil der Gleichspannung 57 5.8 Weitere Be
17、trachtungen 59 5.8.1 Zuflliger Ansteuerungswinkel . 59 5.8.2 Instabilitt durch Unterschwingungen 59 5.8.3 Oberschwingungsfilter 59 5.8.4 Angenherte Kabelkapazitt 59 5.9 Berechnung des Kurzschluss-Gleichstromes von Stromrichtern 59 5.10 Leitfaden fr die Auswahl der Strfestigkeitsklasse 60 5.10.1 Allg
18、emeines 60 5.10.2 Strfestigkeitsklasse des Stromrichters . 60 5.10.3 Auswahl der Strfestigkeitsklasse 61 6 Prfanforderungen. 64 6.1 Leitfaden fr die Bewertung der Verlustleistung durch Kurzschlussprfung. 64 6.1.1 Einphasenschaltungen . 64 6.1.2 Mehrphasige Zweiwegschaltungen64 6.1.3 Mehrphasige Einw
19、egschaltungen 64 6.2 Bewertungsverfahren fr Verlustleistungen durch das Kurzschlussverfahren 64 6.3 Prfverfahren. 65 6.3.1 Verfahren A1 65 6.3.2 Verfahren B 66 6.3.3 Verfahren C 67 6.3.4 Verfahren D 67 6.3.5 Verfahren E 70 6.3.6 Verfahren A2 70 7 Leistungsanforderungen 70 7.1 Darstellung der Bemessu
20、ngswerte des Spitzenlaststromes. 70 7.2 Buchstabensymbole in Bezug auf die Ersatz-Sperrschichttemperatur . 71 7.3 Bestimmung der Spitzenbelastbarkeit durch Berechnung der Ersatz-Sperrschichttemperatur 72 7.3.1 Allgemeines 72 7.3.2 Nherung der Form von an Halbleiterbauelemente angelegte Impulsleistun
21、gen 73 7.3.3 berlagerungsmethode fr die Berechnung der Temperatur 74 7.3.4 Berechnung der Ersatz-Sperrschichttemperatur bei Dauerlast . 75 7.3.5 Berechnung der Ersatz-Sperrschichttemperatur bei zyklischen Lasten 76 7.3.6 Berechnung der Ersatz-Sperrschichttemperatur fr einige typische Anwendungen . 7
22、7 7.4 Betriebsbedingungen des Stromkreises, die die ber den Ventilbauelementen des Stromrichters angelegte Spannung beeinflussen . 77 8 Stromrichterbetrieb 78 8.1 Stabilisierung . 78 DIN IEC/TR 60146-1-2 DIN SPEC 48146-1-2:2012-03 5 Seite8.2 Statische Eigenschaften.79 8.3 Dynamische Eigenschaften de
23、s Steuerungssystems79 8.4 Betriebsart von Einzel- oder Doppelstromrichtern .79 8.4.1 Einzelstromrichterschaltung79 8.4.2 Doppelstromrichterschaltungen und Grenzwerte fr den Gleichrichter- und den Wechselrichterbetrieb .81 8.5 Lckender Strom82 8.6 Unterdrckung des Gleichstromflusses in Doppelstromric
24、hterschaltungen 83 8.6.1 Allgemeines.83 8.6.2 Begrenzung der Steuerwinkel.83 8.6.3 Gesteuerter Kreisstrom.83 8.6.4 Sperren des Ansteuerimpulses.83 8.7 Funktionsweise von Umkehrstromrichtern zur Steuerung von Gleichstrommotoren.84 8.7.1 Allgemeines.84 8.7.2 Feldumkehr des Motors 84 8.7.3 Umkehr des M
25、otorankers durch einen Stromumkehrschalter 84 8.7.4 Doppelstromrichterschaltung am Motoranker.84 9 Stromrichterfehler.85 9.1 Allgemeines85 9.2 Fehlersuche86 9.3 Schutz gegen Fehlerstrme .86 Literaturhinweise 87 Bilder Bild 1 Spannungen bei Stromrichterfehlern.10 Bild 2 Kreisdiagramm fr die Nherung d
26、es Verschiebungsfaktors25 Bild 3 Verschiebungsfaktor als Funktion von dxNfr p = 627 Bild 4 Verschiebungsfaktor als Funktion von dxNfr p = 1227 Bild 5 dLNals Funktion von dxNfr p = 6 und p = 12 .32 Bild 6 Kurvenform der Wechselspannung.35 Bild 7 Spektrum der Oberschwingungsstrme auf der Wechselspannu
27、ngsseite fr p = 6 .50 Bild 8 Einfluss von Kondensatorbemessung und Wechselstrommotorlasten auf die Resonanzfrequenz und den Verstrkungsfaktor55 Bild 9 Oberschwingungsanteil der Gleichspannung fr p = 6 .58 Bild 10 Beispiel fr die Energieverteilung62 Bild 11 Prfverfahren A1 .66 Bild 12 Prfverfahren D
28、.68 Bild 13 Einzelne Spitzenlast 71 Bild 14 Periodische Spitzenlasten .71 Bild 15 Nherung der Form vom Impulsleistungen .74 DIN IEC/TR 60146-1-2 DIN SPEC 48146-1-2:2012-03 6 SeiteBild 16 Berechnung der Ersatz-Sperrschichttemperatur bei Dauerlast 75 Bild 17 Berechnung der Ersatz-Sperrschichttemperatu
29、r bei zyklischen Lasten. 76 Bild 18 Betriebsbedingungen des Stromkreises, die die ber den Ventilbauelementen des Stromrichters angelegte Spannung beeinflussen . 78 Bild 19 Kurvenform des Gleichstromes fr verschiedene Steuerwinkel. 80 Bild 20 Gleichspannung fr verschiedene Lasten und Steuerwinkel . 8
30、1 Bild 21 Gleichspannungsgrenzen im Wechselrichterbetrieb 82 Bild 22 Gleichspannung bei Werten unterhalb der Lckstromgrenze 83 Bild 23 Betriebsfolgen von Stromrichtern in einem drehrichtungsumschaltbaren Gleichstrommotor 85 Tabellen Tabelle 1 Schaltungen und Berechnungsfaktoren 15 Tabelle 2 Liste de
31、r bei der Bestimmung des Verschiebungsfaktors benutzten Symbole 23 Tabelle 3 Liste der in der Berechnungsgleichung benutzten Symbole 30 Tabelle 4 Beispiel fr die Betriebsbedingungen . 39 Tabelle 5 Beispiel fr Arbeitspunkte . 39 Tabelle 6 Beispiel fr die Betriebsbedingungen . 41 Tabelle 7 Ergebnisse
32、der Iteration 42 Tabelle 8 Beispiel fr Berechnungsergebnisse der Wirk- und Blindleistungsaufnahme 43 Tabelle 9 Beispiel fr die Einbruchstiefe 46 Tabelle 10 Beispiel fr die Einbruchstiefe durch einen Stromrichter mit einem gemeinsamen Transformator 47 Tabelle 11 Beispiel fr die Einbruchstiefe durch z
33、ehn Stromrichter, die gleichzeitig arbeiten. 47 Tabelle 12 Werte fr L*L/),( II . 48 Tabelle 13 Mindestanforderungen fr R1SCfr Niederspannungssysteme 52 Tabelle 14 Phasenverschiebung des Transformators und Ordnungszahlen der Oberschwingung. 53 Tabelle 15 Angenherter kvar/km-Wert von Kabeln. 59 Tabell
34、e 16 Kurzschlusswerte von Stromrichterstrmen . 60 Tabelle 17 Rechenwerte fr das Beispiel in Bild 10 . 63 Tabelle 18 Buchstabensymbole in Bezug auf die Ersatz-Sperrschichttemperatur 72 Tabelle 19 Ersatz-Sperrschichttemperatur . 77 DIN IEC/TR 60146-1-2 DIN SPEC 48146-1-2:2012-03 7 Nationales Vorwort Z
35、ur vorliegenden DIN SPEC ist kein Entwurf verffentlicht worden. Fr dieses Dokument ist das nationale Arbeitsgremium K 331 Leistungselektronik“ der DKE Deutsche Kom-mission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE (www.dke.de) zustndig. Die enthaltene IEC-Publikation wurde vom TC
36、22 “Power electronic systems and equipment“ erarbeitet. Das IEC-Komitee hat entschieden, dass der Inhalt dieser Publikation bis zu dem Datum (stability date) unverndert bleiben soll, das auf der IEC-Website unter http:/webstore.iec.ch“ zu dieser Publikation angegeben ist. Zu diesem Zeitpunkt wird en
37、tsprechend der Entscheidung des Komitees die Publikation besttigt, zurckgezogen, durch eine Folgeausgabe ersetzt oder gendert. DIN IEC/TR 60146-1-2 DIN SPEC 48146-1-2:2012-03 8 1 Anwendungsbereich Der vorliegende Teil von IEC 60146 enthlt einen Leitfaden fr Abweichungen von den in IEC 60146-1-1:2009
38、 angegebenen Spezifikationen, damit die Spezifikationen in einer vorgegebenen Form fr Sonderflle erweitert werden knnen. Darber hinaus sind Hintergrundinformationen zu technischen Aspekten enthalten, die die Anwendung von IEC 60146-1-1:2009 erleichtern sollen. Dieser technische Fachbericht gilt in e
39、rster Linie fr netzgefhrte Stromrichter und stellt selbst keine Spezifikation dar, ausgenommen im Hinblick auf bestimmte Hilfskomponenten, fr die vorhandene Normen mglicherweise nicht die notwendigen Daten zur Verfgung stellen. 2 Normative Verweisungen Die folgenden zitierten Dokumente sind fr die A
40、nwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). IEC 60050-521:2002, International Electrotechnical Vocabulary Part 521:
41、Semiconductor devices and integrated circuits IEC 60050-551:1998, International Electrotechnical Vocabulary Part 551: Power electronics IEC 60050-551-20:2001, International Electrotechnical Vocabulary Part 551-20: Power electronics Harmonic analysis IEC 60146-1-1:2009, Semiconductor converters Gener
42、al requirements and line commutated converters Part 1-1: Specification of basic requirements IEC 60146-1-3:1991, Semiconductor converters General requirements and line commutated converters Part 1-3: Transformers and reactors IEC 60529, Degrees of protection provided by enclosures (IP Code) IEC 6066
43、4-1, Insulation coordination for equipment within low-voltage systems Part 1: Principles, requirements and tests IEC 61378-1, Convertor transformers Part 1: Transformers for industrial applications IEC 61148, Terminal markings for valve device stacks and assemblies and for power converter equipment
44、3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die Begriffe nach IEC 60146-1-1:2009, IEC 60050-551 und IEC 60050-551-20, von denen einige der Einfachheit halber hier wiederholt werden, und die folgenden Begriffe. 3.1 Begriffe in Bezug auf Stromrichterfehler 3.1.1 Durchzndung Ausfall durch Verlu
45、st der Sperrfhigkeit in Vorwrtsrichtung bei einem steuerbaren Ventilbauelement oder einem aus solchen bestehenden Ventilzweig whrend der Vorwrts-Sperrdauer IEC 60050-551:1998, 551-16-60 DIN IEC/TR 60146-1-2 DIN SPEC 48146-1-2:2012-03 9 ANMERKUNG Siehe Bild 1a). Eine Durchzndung kann im Gleichrichter
46、- sowie im Wechselrichterbetrieb aus verschie-denen Grnden wie z. B. eine zu hohe Sperrschichttemperatur, Spannungsste oberhalb der Spitzensperrspannung, eine zu hohe Anstiegssteilheit der Sperrspannung oder ein unerwnschter Gatestrome auftreten. 3.1.2 Falschzndung Zndung eines einrastenden Ventilba
47、uelementes oder eines aus solchen bestehenden Ventilzweiges zum falschen Zeitpunkt IEC 60050-551:1998, 551-16-63 3.1.3 Durchbruch (eines elektronischen Ventilbauelementes oder eines Ventilzweiges) Ausfall, durch den die Fhigkeit eines elektronischen Ventilbauelementes oder eines Ventilzweiges, Spann
48、ung zu sperren, auf Dauer verloren geht IEC 60050-551:1998, 551-16-66 3.1.4 Zndversager Ausfall, die Stromfhrung in einem einrastenden Ventilbauelement oder einem aus solchen bestehenden Ventilzweig whrend der Stromflussdauer herbeizufhren IEC 60050-551:1998, 551-16-65 ANMERKUNG Siehe Bild 1b). 3.1.
49、5 Wechselrichterkippung Situation beim Wechselrichten, in der ein Ventilzweig am Ende der blichen Stromflussdauer oder Schonzeit weiterhin Strom fhrt IEC 60050-551:1998, 551-16-64 ANMERKUNG Siehe Bild 1c). 3.1.6 Kommutierungsversager Ausfall der Kommutierung von einem stromfhrenden Zweig zum folgenden IEC 60
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