Stromoberschwingungen 6-Pulsiger Gleichrichter; Sinamics G130, G150, S120 Basic Infeed Sowie S120 Smart Infeed Im Einspeisebetrieb - Siemens SINAMICS G130 Projektierungshandbuch

•
Die Stromoberschwingungen (auftretende Ordnungszahlen und deren Amplituden) werden weitestgehend durch
die Art der Gleichrichterschaltung des Umrichters bestimmt und sind daher gerätespezifisch. Der Transformator
und das den Transformator speisende Netz haben nur einen relativ geringen Einfluss auf die Stromoberschwin-
gungen. Das heißt, wenn die Art der Gleichrichterschaltung festliegt, liegt auch die Größenordnung der auftreten-
den Stromoberschwingungen fest und detaillierte Angaben über Transformator und Netz sind für diese Angaben
nicht erforderlich.
•
Die Spannungsoberschwingungen (auftretende Ordnungszahlen und Amplituden) werden durch die Wechselwir-
kung zwischen der Gleichrichterschaltung des Umrichters mit dem Transformator einschließlich Netz bestimmt.
Weil sie die Kenntnis von Netz- und Transformatordaten erfordern sind sie anlagenspezifisch. Generelle Angaben
sind hier nicht ohne weiteres möglich.
In den folgenden Abschnitten wird detaillierter auf die verschiedenen Arten der bei SINAMICS verwendeten Gleichrich-
terschaltungen und deren Stromoberschwingungen eingegangen.
Dabei wird vorausgesetzt, dass in dem Netz, an das die drehzahlveränderbaren Antriebe angeschlossen werden, keine
unverdrosselten Kompensationsanlagen vorhanden sind. Denn wenn in einem Netz unverdrosselte Kondensatoren zur
Blindleistungskompensation installiert sind, können mit hoher Wahrscheinlichkeit bei relativ niedrigen Frequenzen
Resonanzen auftreten, welche durch die Oberschwingungen der Umrichter angeregt werden. Daher muss von der
Verwendung unverdrosselter Kondensatoren in Verbindung mit Umrichterlast dringend abgeraten werden und es
sollten in derartigen Konstellationen grundsätzlich nur verdrosselte Kondensatoren eingesetzt werden.
1.4.2

Stromoberschwingungen 6-pulsiger Gleichrichter

1.4.2.1

SINAMICS G130, G150, S120 Basic Infeed sowie S120 Smart Infeed im Einspeisebetrieb

6-pulsige Gleichrichterschaltungen sind netzgeführte Drehstrom-Brückenschaltungen, die typischerweise mit Thyris-
toren oder Dioden ausgeführt werden. Sie werden eingesetzt bei SINAMICS G130 (Thyristoren), G150 (Thyristoren)
und S120 Basic Line Modules (Thyristoren bei kleinen Leistungen und Dioden bei großen Leistungen). Diesen
Gleichrichtern wird in der Regel eine Netzdrossel mit einer relativen Kurzschlussspannung von 2 % vorgeschaltet.
Bei den mit IGBT-Modulen ausgeführten Ein- / Rückspeisungen SINAMICS S120 Smart Line Modules besteht die
Einspeisebrücke für den motorischen Betrieb aus den in den IGBT-Modulen integrierten Dioden, so dass im Einspeise-
betrieb ebenfalls eine 6-pulsige Diodenbrückenschaltung vorliegt. Den Smart Line Modules wird in der Regel eine
Netzdrossel mit einer relativen Kurzschlussspannung von 4 % vorgeschaltet.
6-pulsige Drehstrom-Brückenschaltung mit Thyristoren
Bei 6-pulsigen Schaltungen treten nur ungeradzahlige, nicht durch 3 teilbare Oberschwingungsströme und Ober-
schwingungsspannungen mit folgenden Ordnungszahlen h auf:
h = n 6 ± 1
*
d. h.
h = 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 25, 29, 31, 35, 37, 41, 43, 47, 49, ...
Die Größenordnung der einzelnen Stromoberschwingungen mit o. g. Ordnungszahlen ist im Wesentlichen durch die 6-
pulsige Gleichrichterschaltung festgelegt. Dennoch haben auch die Netzinduktivität, die hauptsächlich aus der Induk-
tivität des speisenden Transformators besteht, und die Induktivität der Netzdrossel einen gewissen Einfluss. Je größer
diese Induktivitäten sind, desto besser ist der Netzstrom geglättet und desto geringer sind die Stromoberschwingungen,
insbesondere die mit den Ordnungszahlen 5 und 7.
mit n = 1, 2, 3, ...
Grundlagen und Systembeschreibung
SINAMICS Projektierungshandbuch – Februar 2020
Projektierungshinweise
77/562
© Siemens AG