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Lehrveranstaltung „Umwandlung elektrischer Energie mit Leistungselektronik“ Stromzwischenkreisumrichter Current Source Inverter (CSI) Prof. Dr.Ing. Ralph Kennel ([email protected]) Technische Universität München Arcisstraße 21 80333 München

Stromzwischenkreisumrichter Current Source Inverter (CSI)

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Page 1: Stromzwischenkreisumrichter Current Source Inverter (CSI)

Lehrveranstaltung„Umwandlung elektrischer Energie mit Leistungselektronik“

StromzwischenkreisumrichterCurrent Source Inverter (CSI)

Prof. Dr.‐Ing. Ralph Kennel

([email protected])

Technische Universität München

Arcisstraße 21

80333 München

Page 2: Stromzwischenkreisumrichter Current Source Inverter (CSI)

Technische Universität MünchenConverters

convertersStromrichter

buck converter

Tiefsetzsteller

(AC) power controllerDrehstromsteller

chopper controllerGleichstromsteller

convertersUmrichter

power controllersSteller

boost converter

Hochsetzsteller

direct converterDirektumrichter

cyclo converter

matrix converterMatrixumrichter

RectifierGleichrichter

InverterWechselrichter

link inverterZwischenkreisumrichter

current source inverter

(CSI)Stromzwischenkreisumrichter

resonance inverterResonanzumrichter

voltage source inverter

(VSI)Spannungszwischenkreisumrichter

Page 3: Stromzwischenkreisumrichter Current Source Inverter (CSI)

Technische Universität MünchenConverters

convertersStromrichter

buck converter

Tiefsetzsteller

(AC) power controllerDrehstromsteller

chopper controllerGleichstromsteller

convertersUmrichter

power controllersSteller

boost converter

Hochsetzsteller

direct converterDirektumrichter

cyclo converter

matrix converterMatrixumrichter

RectifierGleichrichter

InverterWechselrichter

link inverterZwischenkreisumrichter

current source inverter

(CSI)Stromzwischenkreisumrichter

resonance inverterResonanzumrichter

voltage source inverter

(VSI)Spannungszwischenkreisumrichter

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Technische Universität München

Basic Strategies in Power Electronics

electrical (voltage) power supply

= voltage source

M

electrical motor

= voltage source with inductance

= current source

voltage source inverter (VSI)

U0

power electronics(rectifier)

power electronics(inverter)

capacitorin the DC link

= voltage source

an inductance has to be integrated

either here or here

Page 5: Stromzwischenkreisumrichter Current Source Inverter (CSI)

Technische Universität München

Basic Strategies in Power Electronics

electrical (voltage) power supply

= voltage source

M

electrical motor

= voltage source with inductance

= current source

current source inverter (CSI)

U0

power electronics(rectifier)

power electronics(inverter)

inductancein the DC link

= current source

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Basic Strategies in Power Electronics

electrical (voltage) power supply

= voltage source

M

electrical motor

= voltage source with inductance

= current source

current source inverter (CSI)

power electronics(rectifier)

power electronics(inverter)

inductancein the DC link

= current source

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15.10.09 Grundlagen DC/DC-Wandler

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15.10.09 Grundlagen DC/DC-Wandler

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15.10.09 Grundlagen DC/DC-Wandler

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15.10.09

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15.10.09

Page 15: Stromzwischenkreisumrichter Current Source Inverter (CSI)

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In literature you can (sometimes) read …

… that CSIs are less dynamic than VSIs

… this is completely nonsense !!!

Everything you can do with the output current of a VSI

you can do in the same way with the output voltage of a CSI !

with identical dynamics …e. g. using the same PWM !!

Everything you cannot do with the DC voltage of a VSI

you can also not do with the DC current of a CSI !

both are not dynamic at all !!

Current Source Inverter (CSI)

Page 16: Stromzwischenkreisumrichter Current Source Inverter (CSI)

Technische Universität München

In fact there are 2 (!) problematic aspects …

… when using CSIs for electrical drives :

CSI as well as electrical machine are current sources

they have to be decoupled by capacitance(s)

… this might cause dynamic problems between

between the inductances and the capacitances involved

(with electrostatic machines the situation would be better)

Current Source Inverter (CSI)

Page 17: Stromzwischenkreisumrichter Current Source Inverter (CSI)

Technische Universität München

In fact there are 2 (!) problematic aspects …

… when using CSIs for electrical drives :

The connection of several CSIs at the same DC link

is not a reasonable solution

(the problem is our way of thinking … not the CSI technology)

… the combination must be done by serial connection

instead of parallel connection

… however, there is no series of electrical machines based on currents

instead of voltages (e. g. 400 V)

Current Source Inverter (CSI)

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Technische Universität München

Thank You !!!

Any Questions ?

Prof. Dr.-Ing. Ralph Kennel

Technische Universität München

Electrical Drive Systems and Power Electronics