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Railway-Wechselrichter Für den Einsatz am 750-V-Fahrdraht oder an Hochvoltbatterien

Von Reinhard Kalfhaus* 2 min Lesedauer

Anbieter zum Thema

SYKO Gesellschaft für Leistungselektronik mbH
ET System electronic GmbH
TRACO ELECTRONIC GMBH
RECOM Power GmbH

SYKO hat Fahrdraht-Wechselrichter vorgestellt, die für den Einsatz am 750-V-Fahrdraht oder an Hochvoltbatterien entwickelt wurden. Sie haben einen Eingangsspannungsbereich von 390 bis 1.000 VDC im Dauerbetrieb, kurzzeitig im Aktivmodus für 1 s bis 1.270 Vs bzw. im Inaktivmodus bis 1.700 Vs für 100 ms und 3.000 V/1 ms bei 0 Ω Innenwiederstand.

Railway-Wechselrichter: 
der WER H750 (links) und der DWR 1500 für den Fahrzeugeinsatz.(Bild: SYKO)
Railway-Wechselrichter: 
der WER H750 (links) und der DWR 1500 für den Fahrzeugeinsatz.
(Bild: SYKO)

Mittels der vorgeschalteten, nicht sättigenden aufschaltstrombegrenzenden Drossel ASD02 mit einem komplexen Innenwiderstand von 25 Ω wird der Aufschaltstrom bei 1.000 V auf max. 50 A/75 μs begrenzt und hilft, das Netzteil und den Umrichter beim Überfahren von stromlosen Strecken vor zerstörerischen Störungen zu schützen. Diese Drossel vermindert den Gesamtwirkungsgrad von 94 % nicht.

Die hohen Eingangsspannungen werden aktiv durch eine Topologie-Kaskadierung mittels SIC-Transistoren beherrscht. Die Frontendstufe regelt den gesamten Eingangsspannungsbereich mittels Synchrondiode bis Leerlauf aus und die Gegentakt-Folgestufe arbeitet stromresonant und weich kommutierend auf den Hochvolt-Sekundärspannungskreis, der sehr stark kapazitiv für hohe Blindleistung gestützt ist.

Die invers betriebene Totem-Pole-Topologie erzeugt eine dynamisch und statisch kurzschlussfeste und überlastbare synthetische Sinusspannung mit potenzialfreiem Ausgang. Die Phasenlage und Kurvenform des Ausgangsstromes ist beliebig, weshalb der 2 kW Wirkleistungsausgang eine höhere Blindleistung bei cos ϕ bis <0,6 beherrscht. Dabei hilft die große vorgeschaltete Kapazität.

Die dynamische Spitzenstromabschaltung liegt bei 13 ARMS und 18,5 As

Ausgangsfehler werden über 3x pro Zeiteinheit erfasst, registriert und gemeldet, was zu einem zweipoligen Deaktivieren des Ausgangs führt. Die Isolationskoordination EN50124.1 mit 0V3/PD2-Layout und der Entwicklung mit einer Klasseneinteilung nach EN50155 erlaubt den Einsatz in Railway-Anwendungen bei einer Dauerumgebungstemperatur –25/65 °C und optional –40/85 °C. Ferner überwacht eine zertifizierte Isolationsüberwachung den Ableitwiderstand auf ≤80 kΩ zur Masse.

Der Fehler führt zu einer zweipoligen Relaisabschaltung zum Ausgang, zum Kurzschließen der Zwischenkreis-Kondensatoren und zum bleibenden Abschalten des primären Leistungskreises. So ist für Sicherheit bei einer Lebensdauerauslegung L4 (20 Jahre) gesorgt. Diese Systemkomponente wird nun im ersten Quartal 2025 im Testhaus zertifiziert. So wurde auch bei dem großen Bruder, dem 1-Phasen-Wechselrichter WER.H750, oder dem 3-Phasen-Drehrichter DRR.H750 mit 8 kW verfahren. Mit einer 1.000er Stückzahl wurde der DWR.28D.230.150 in den Nutzfahrzeugmarkt 28 V (16 bis 34 V/100 V, 50 bis 280 ms auf 230 VAC) eingebracht mit einer MIL-Zertifizierung bei 1,8 kW und Isolationsüberwachung. (tk)

* Dipl. Ing. Reinhard Kalfhaus ist Geschäftsführer der SYKO Gesellschaft für Leistungselektronik mbH in Mainhausen.

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