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Wechselrichter und Verwendung desselben als Frequenzwandler
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daher die erwähnten Nachteile des hohen technischen Aufwandes und des schlechten Wirkungsgrades der genannten bekannten Wechselrichter der eingangs genannten Art nicht aufweist.
Erfindungsgemäss wird das bei einem Wechselrichter der eingangs genannten Art dadurch erreicht, dass der Wechselrichter baulich mit einem induktiven Verbraucher vereinigt ist und dass die Kapazitäten der Reihenschaltung bzw. der einzelnen Reihenschaltungen derart bemessen sind, dass sich der kapazitive Innenwiderstand der Reihenschaltung, der von der Parallelschaltung der beiden Kapazitäten der Reihenschaltung gebildet wird, und die induktive Komponente des an die Reihenschaltung angeschlossenen Lastwiderstandes, der im wesentlichen von dem mit der Reihenschaltungsmitte verbundenen Verbraucher bzw. Verbraucherteil gebildet wird, bei der halben Schaltfolgefrequenz des bzw. der elektronischen Umschalter mindestens teilweise kompensieren.
Vorteilhaft kann dabei im Falle, dass der induktive Verbraucher eine Mehrzahl von galvanisch voneinander getrennten Phasenwicklungen aufweist, wie dies z. B. bei Induktionsmotoren der Fall ist, auf eine Verkettung der Anschlüsse der einzelnen Phasenwicklungen verzichtet bzw. eine im Anlieferungszustand bereits vorhandene Verkettung gelöst und jede Phasenwicklung gesondert einerseits an die Reihenschaltungsmitte der der betreffenden Phase zugeordneten Reihenschaltung von zwei Kapazitäten und anderseits an den dieser Reihenschaltung zugeordneten elektronischen Umschalter angeschlossen werden, so dass also die Phasenwicklungen nur über die Wechselrichterschaltung untereinander in Verbindung stehen. In diesem Fall ist es möglich, alle den verschiedenen Phasen zugeordneten Reihenschaltungen von je zwei Kapazitäten parallel an eine gemeinsame Gleichstromquelle anzuschliessen.
Der Anschluss aller den verschiedenen Phasen zugeordneten Reihenschaltungen von je zwei Kapazitäten parallel an eine gemeinsame Gleichstromquelle ist auch dann möglich, wenn an Stelle einer galvanischen Verkettung eine kapazitive Verkettung der Phasenwicklungen vorgesehen wird, oder wenn, wie dies z. B. bei Zweiphasen-Induktionsmotoren der Fall ist, bereits in dem induktiven Verbraucher selbst eine solche kapazitive Verkettung vorhanden ist.
Wenn jedoch der induktive Verbraucher eine Mehrzahl von galvanisch miteinander verketteten Phasenwicklungen aufweist und eine Lösung der Verkettung nicht möglich oder nicht erwünscht ist, dann ist bei dem vorliegenden Wechselrichter zweckmässig für jede Phase bzw. für jede Reihenschaltung von zwei Kapazitäten eine gesonderte Gleichstromquelle vorzusehen.
Wenn daher der induktive Verbraucher eine Mehrzahl von zu einem Vieleck verketteten Phasenwicklungen aufweist, wobei die beiden Anschlüsse jeder einzelnen Phasenwicklung benachbarte Eckpunkte des Vielecks bilden, dann ist der vorliegende Wechselrichter zweckmässig so weiterzubilden, dass jede Phasenwicklung einerseits an die Reihenschaltungsmitte der der betreffenden Phase zugeordneten Reihenschaltung von zwei Kapazitäten und anderseits an den dieser Reihenschaltung zugeordneten elektronischen Umschalter angeschlossen ist und jede Reihenschaltung an eine gesonderte ihr zugeordnete Gleichstromquelle angeschlossen ist, die mit den den andern Reihenschaltungen zugeordneten Gleichstromquellen nur über die Wechselrichterschaltung in Verbindung steht, wobei vorzugsweise jeder Eckpunkt des Vielecks an eine Reihenschaltungsmitte und einen elektronischen Umschalter angeschlossen ist.
Entsprechend kann im Falle, dass der induktive Verbraucher eine Mehrzahl von zu einem Stern verketteten Phasenwicklungen aufweist, wobei jeweils einer der beiden Anschlüsse jeder einzelnen Phasenwicklung mit einem gemeinsamen Sternpunkt verbunden ist, der vorliegende Wechselrichter zweckmässig so weitergebildet sein, dass jede einzelne Phasenwicklung einerseits an die Reihenschaltungsmitte der der betreffenden Phase zugeordneten Reihenschaltung von zwei Kapazitäten und anderseits an den dieser Reihenschaltung zugeordneten elektronischen Umschalter angeschlossen ist und jede Reihenschaltung an eine gesonderte, ihr zugeordnete Gleichstromquelle angeschlossen ist, die mit den den andern Reihenschaltungen zugeordneten Gleichstromquellen nur über die Wechselrichterschaltung in Verbindung steht,
wobei vorzugsweise die mit dem gemeinsamen Sternpunkt verbundenen Anschlüsse der Phasenwicklungen an die Reihenschaltungsmitten angeschlossen sind.
Zur Vermeidung eines Überschwingens der Spannungen an den die Reihenschaltungen bildenden Kapazitäten, was z. B. bei relativ geringer Belastung der Ausgangsseite des Wechselrichters auftreten kann, können Wechselrichter der vorliegenden Art vorteilhaft weiter so ausgebildet sein, dass jeweils zwischen der Mitte und jedem der beiden Enden der Reihenschaltung bzw. der einzelnen Reihenschaltungen je eine Diode in Serie mit einem ohmschen Widerstand eingeschaltet ist, und dass die Dioden derart gepolt sind, dass sie von der an den Enden der Reihenschaltung liegenden Gleichspannung in Sperrichtung vorgespannt werden.
Der bzw. die elektronischen Umschalter können bei Wechselrichtern der vorliegenden Art
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zweckmässig zwei elektronische Schalter umfassen, die abwechselnd durchgeschaltet werden und von denen der eine im Leitungszug zwischen dem Verbraucheranschluss des Umschalters und dem einen Ende der Reihenschaltung, der der Umschalter zugeordnet ist, und der andere im Leitungszug zwischen dem Verbraucheranschluss des Umschalters und dem andern Ende der Reihenschaltung, der der Umschalter zugeordnet ist, liegt.
Dabei können die elektronischen Schalter von Thyristoren gebildet werden und die Mittel zur Steuerung des bzw. der elektronischen Umschalter jedem einzelnen Thyristor im zeitlichen Abstand von einer Schwingungsdauer des zu erzeugenden Wechselstromes Zündimpulse zuführen, wobei jeweils die den beiden zum gleichen Umschalter gehörenden Thyristoren zugeführten Zündimpulse um eine halbe Schwingungsdauer des zu erzeugenden Wechselstromes gegeneinander versetzt sind.
Ferner kann zur Vermeidung eines Kurzschlusses der Gleichstromquelle bzw. einer der Gleichstromquellen über zwei zum gleichen Umschalter gehörende elektronische Schalter, der zu einer Zerstörung der elektronischen Schalter, gegebenenfalls auch der Gleichrichter in der Gleichstromquelle führen würde, jeweils zwischen die beiden zum gleichen Umschalter gehörenden elektronischen Schalter eine Drosselspule geschaltet sein, an deren Mittelabgriff der Verbraucheranschluss des Umschalters liegt. Durch eine solche Drosselspule werden im Moment der Einschaltung eines der beiden zum gleichen Umschalter gehörenden elektronischen Schalter in der Masche des andern elektronischen Schalters Gegenspannungen erzeugt, die eine Löschung dieses andern elektronischen Schalters verursachen.
Die Wirkung solcher jeweils zwischen die beiden zum gleichen Umschalter gehörenden elektronischen Schalter eingeschalteten Drosselspulen kann noch dadurch verbessert werden, dass jeweils zwischen der Mitte der Reihenschaltung bzw. der einzelnen Reihenschaltungen und dem Verbraucheranschluss des der Reihenschaltung zugeordneten Umschalters eine Kapazität eingeschaltet ist, die den Einschaltstromstoss beim Einschalten des genannten einen elektronischen Schalters und damit auch die in der Masche des andern elektronischen Schalters von der Drossel erzeugte Gegenspannung erhöht und ein schnelleres Abschalten des genannten andern elektronischen Schalters bewirkt.
Des weiteren kann zur Vermeidung von überspannungen an den elektronischen Schaltern noch jeweils zwischen dem Verbraucheranschluss der einzelnen elektronischen Schalter und jedem der beiden Enden der Reihenschaltung, der der Umschalter zugeordnet ist, je eine Diode in Serie mit einem ohmschen Widerstand eingeschaltet sein, wobei die Dioden derart gepolt sind, dass sie von der an den Enden der Reihenschaltung liegenden Gleichspannung in Sperrichtung vorgespannt werden.
Falls bei dem vorliegenden Wechselrichter der an die Reihenschaltungsmitte angeschlossene, von dem induktiven Verbraucher gebildete Lastwiderstand bzw. die an die Reihenschaltungsmitten der einzelnen Reihenschaltungen angeschlossenen, von dem induktiven Verbraucher gebildeten Lastwiderstände jeweils durch ein Ersatzschaltbild darstellbar sind, das eine Parallelschaltung aus einer im wesentlich konstanten Induktivität und einem die Nutzlast bzw. einen Teil derselben bildenden veränderlichen Wirkwiderstand enthält, dessen minimaler Wert geringer als der Blindwiderstand der Induktivität bei der halben Schaltfolgefrequenz des bzw. der Umschalter ist, ist es zweckmässig, die Kapazitäten der Reihenschaltung bzw. der einzelnen Reihenschaltungen derart zu bemessen, dass der kapazitive Innenwiderstand jeder einzelnen Reihenschaltung bei der halben Schaltfolgefrequenz des bzw.
der Umschalter geringer als die Hälfte des minimalen Wertes des genannten veränderlichen Wirkwiderstandes ist.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn der mit dem Wechselrichter baulich vereinigte induktive Verbraucher ein Wechselstrommotor, insbesondere ein Induktionsmotor ist. In diesem Fall können die Kapazitäten der Reihenschaltung bzw. der einzelnen Reihenschaltungen zweckmässig derart bemessen sein, dass der kapazitive Innenwiderstand jeder einzelnen Reihenschaltung bei der halben Schaltfolgefrequenz des bzw. der Umschalter bei Vollast des Wechselstrommotors gleich der induktiven Komponente des an die Reihenschaltung angeschlossenen Lastwiderstandes ist.
Die Gleichstromquelle bzw. die einzelnen Gleichstromquellen können bei Wechselrichtern der vorliegenden Art jeweils von einem Gleichrichter gebildet werden, der von einer Wechselstromquelle gespeist wird. Mehrere gesonderte Gleichstromquellen können dabei vorteilhaft über einen Transformator mit je einer gesonderten, von den übrigen Transformatorwicklungen isolierten Sekundärwicklung für jede Gleichstromquelle an eine gemeinsame Wechselstromquelle angeschlossen sein.
Wechselrichter der vorliegenden Art, bei denen die Gleichstromquelle von wechselstromgespeisten Gleichrichtern gebildet wird, können mit besonderem Vorteil als Frequenzwandler verwendet werden, insbesondere zur Umsetzung von Wechselstrom mit Netzfrequenz in Wechselstrom mit einer höheren
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Frequenz. Bei dem Betrieb von Induktionsmotoren über einen solchen Frequenzwandler können beispielsweise wesentlich höhere Drehzahlen als die bei einer Netzfrequenz von 50 Hz mit Induktionsmotoren maximal erreichbare Drehzahl von 3000 Umdr/min erzielt werden.
Ausserdem ist beim Betrieb von Induktionsmotoren über einen solchen Frequenzwandler eine stetige Regelung der Drehzahl der Induktionsmotoren durch Veränderung der Schaltfolgefrequenz des bzw. der elektronischen Umschalter möglich, was normalerweise ja bekanntlich bei Induktionsmotoren nicht möglich ist.
An Hand der nachfolgenden Zeichnungen ist die Erfindung im folgenden an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Wechselrichters der vorliegenden Art zur Erzeugung eines einphasigen Wechselstromes ; Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Wechselrichters der vorliegenden Art zur Erzeugung eines zweiphasigen Wechselstromes ; Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Induktionsmotor, mit dem ein Wechselrichter der vorliegenden Art baulich vereinigt ist ; Fig. 4 ein Schaltschema des zur Erzeugung von Zündimpulsen für
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Stromschwankungen zwischen diesen beiden Reaktanzen erzeugt. Um solche Stromschwankungen zu erzeugen und aufrechtzuerhalten, wird die gesamte Kapazität vorzugsweise in zwei Teile aufgeteilt.
Die
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Anschluss dieses Induktors mit der Mittelanzapfung einer ebenfalls zwischen dem positiven und dem negativen Pol der Gleichstromquelle liegenden Reihenschaltung aus zwei elektronischen Schaltern, die hier als Thyristoren--4 und 5--dargestellt sind, verbunden ist. Eine Triggerschaltung--6--, die in bekannter Weise ausgebildet sein kann, liefert Triggerimpulse an die Steuerelektroden dieser Thyristoren. Die Thyristoren sind in Serie geschaltet, wobei die Anode eines Thyristors mit dem positiven Pol der Gleichstromquelle, die Verbindung zwischen den beiden Thyristoren mit dem Induktor--l--und die Kathode des andern Thyristors mit dem negativen Pol der Gleichstromquelle
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Periodendauer der die Thyristoren--4 und 5--steuernden Triggerimpulsfolge ist.
Mit andern Worten ausgedrückt, muss der Phasenwinkel des in dem Wechselrichter enthaltenen Schwingkreises gegenüber dem Phasenwinkel des von den beiden Thyristoren-4 und 5-gebildeten elektronischen Umschalters voreilen, um eine kontinuierliche Arbeitsweise zu gewährleisten. Die in Fig. 1 gezeigte vereinfachte Grundschaltung soll jedoch hauptsächlich zur Erläuterung dienen, weil sie in dieser Form beispielsweise für den Anschluss eines elektromotorischen Antriebssystems und die komplexen Anforderungen, die ein solches stellt, nicht geeignet ist.
In Fig. 2 ist eine verbesserte Variante des Halbbrücken-Wechselrichters dargestellt, die die notwendigen Modifikationen und Verbesserungen aufweist, um die Schaltung an die besonderen Eigenschaften eines Elektromotors unter verschiedenen Arbeitsbedingungen anzupassen. Die folgende Beschreibung dient zum Zweck der Erklärung solcher Arbeitsbedingungen in Verbindung mit den neuen Methoden, die zur Anpassung der Schaltung an diese Arbeitsbedingungen verwendet werden. Die Schaltung in Fig. 2 erhält die gleichen Grundelemente wie die Schaltung in Fig. 1 und umfasst Induktivitäten Kapazitäten--2 und 3--, eine Gleichstromquelle--7-, eine Triggerschaltung--6--und Thyristoren--4 und 5--.
Bei einer genaueren Betrachtung dieser verbesserten Schaltung ist augenscheinlich, dass zusätzliche Glieder eingefügt worden sind, um das Betriebsverhalten der Schaltung zu modifizieren und zu verbessern. Diese zusätzlichen Glieder umfassen die Gleichrichter--8, 9, 10 und 11--, die mit einer Mittelanzapfung versehene Induktivität--12--, die Wirkwiderstände--13, 14, 15, 16-- und die Kapazität--17--. Es ist darauf hinzuweisen, dass diese Schaltungskombination für jede gewünschte Phase eines mehrphasigen Motors oder eines andern mehrphasigen Antriebs-oder Umsetzungssystems oder allgemein einer mehrphasigen Last wiederholt werden kann.
Zusätzlich ist eine in der Praxis verwendete Schaltung für die Gleichstromquelle-7-angegeben, um ein Beispiel aufzuzeigen, in welcher Weise der vorliegende Wechselrichter als Frequenzumsetzer weitergebildet werden kann. Der Gleichstrom wird von einer Wechselstromquelle, wie
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dem normalen Wechselstromnetz abgeleitet. Die Gleichstromquelle kann aus einem Graetz- Gleichrichter--7--mit einem nachgeschalteten Ladekondensator--19-, einem Einschalter --20-- und einer Anschlussleitung mit einem geeigneten Stecker--21--bestehen. Ferner kann sie an Stelle von gewöhnlichen Gleichrichterelementen gesteuerte Gleichrichter in einer solchen Anzahl enthalten, wie erforderlich ist, um den Ausgang der Gleichstromquelle an die besonderen Bedingungen des Wechselrichters anzupassen.
Solche gesteuerten Gleichrichter können für automatische Motorregelung, Startsteuerung, Strombegrenzung oder andere besondere Erfordernisse des Betriebsverhaltens verwendet werden. Natürlich ist es für einen Fachmann klar, dass diese besondere Kombination nur als praktisches Beispiel dient und beträchtlich in seiner praktischen Ausführung variieren kann.
Es ist ebenfalls für einen Fachmann, der mit den Schaltsymbolen elektrischer und elektronischer Glieder vertraut ist, klar, in welchen besonderen Anordnungen und Zusammenstellungen solche Glieder eingeschaltet werden können. Die folgende Erläuterung soll jedoch dazu dienen, den Zweck und Sinn der in dem Ausführungsbeispiel in Fig. 2 eingezeichneten zusätzlichen Glieder aufzuzeigen. Fig. 2 zeigt im besonderen eine Schaltung, in der ein zweites Wechselrichtersystem von gleicher Ausführungsform zu der Grundschaltung parallelgeschaltet ist. Dadurch ergibt sich ein Zweiphasenwechselrichter. Jede der beiden parallelgeschalteten Wechselrichterschaltungen ist jedoch in der Lage, als unabhängiger Einphasenwechselrichter zu arbeiten, wenn sie in geeigneter Form getriggert wird. Der kombinierte Wechselrichter erzeugt einen Zweiphasenstrom innerhalb der durch den Motor gebildeten Last.
In jeder Wechselrichterschaltung stellt der Induktor--l--eine entsprechende Feldspule des Motors dar. Der einzige Unterschied hinsichtlich der Wirkungsweise dieser Schaltung gegenüber dem oben beschriebenen Einphasensystem besteht darin, dass der Abstand der von der Triggerschaltung--6--erzeugten Triggerimpulse und deren Verteilung auf die elektrischen Schalter unterschiedlich ist. Es ist eine Folge von Triggerimpulsen, die abwechselnd den beiden Wechselrichterschaltungen zugeführt werden, erforderlich. Zwei mögliche Triggerimpulsfolgen sind in Fig. 2 gezeigt. Zwei verschiedene Verteilungsmöglichkeiten der Triggerimpulse auf die Ausgänge-a, b, c und d--der Triggerschaltung - sind die Beaufschlagung der Ausgänge in der Reihenfolge a-c-b-d und in der Reihenfolge a-d-b-c.
Eine Änderung dieser Reihenfolge bewirkt eine Änderung der Drehrichtung des Motors. Die Impulsfolgefrequenz der innerhalb der Triggerschaltung erzeugten Triggerimpulsfolge ist das Vierfache der erwünschten Frequenz des vom Ausgang des Wechselrichters an die Last (Motorfeldspulen - l-) abgegebenen Wechselstromes. Die Triggerimpulse folgen in einer Phasenverschiebung von 90 aufeinander. Im Falle eines Dreiphasenwechselrichters wäre die erforderliche Impulsfolgefrequenz der Triggerimpulse das Sechsfache der erwünschten Frequenz des vom Wechselrichterausgang abgegebenen Wechselstromes, wobei die Triggerimpulse mit einer Phasenverschiebung von 600 aufeinanderfolgen würden. Andere mehrphasige Wechselrichterkombinationen erfordern entsprechend erweiterte Triggersysteme.
Die obige kurze Beschreibung dient zu dem Zweck, die Grundlagen der Wirkungsweise der vorliegenden Schaltung zu erläutern. Eine mehr ins einzelne gehende Beschreibung der Funktionsweise der einzelnen Teile des Wechselrichters folgt nachstehend.
Die wesentlichen Elemente des vorliegenden verbesserten Wechselrichters sind in Fig. 2 gezeigt und sind oben bereits kurz beschrieben worden.
Wie oben bereits erwähnt, ist eine Wechselrichterschaltung wie in Fig. l ganz geeignet, bei begrenzten Anforderungen befriedigend zu funktionieren. In dem vorliegenden Fall jedoch besteht die ausgangsseitige Last des Wechselrichters aus einer Motorfeldspule --1--. Dieser Umstand allein m. l. ht es notwendig, besondere zusätzliche Schaltmittel und Glieder vorzusehen, um unter allen Arbeitsbedingungen Betriebssicherheit zu gewährleisten.
Die Motorfeldspule, die als Induktor--l--dargestellt ist, ändert ihren induktiven Blindwiderstand ziemlich stark in Abhängigkeit von der Motorlast. Da die Feldbpulen nun einen Teil des Schwingungssystems innerhalb des Wechselrichters bilden, ist es notwendig, bestimmte Kompensationsmittel vorzusehen, um die Änderungen ihrer elektrischen Charakteristik unter allen Arbeitsbedingungen auszugleichen. Solche Mittel sind in der in Fig. 2 gezeigten Schaltung durch die Hinzufügung der Glieder-8 bis 18-vorgesehen worden. Die Funktionen dieser Glieder werden durch eine Beschreibung des Stromflusses während einer Periodendauer eines vollständigen elektrischen Zyklus besser verständlich.
Nimmt man einmal an, dass die Thyristoren--4 und 5--sich anfänglich im nicht leitenden Zustand befinden und zunächst der Thyristor --4-- mittels eines Triggerimpulses in leitenden Zustand versetzt wird, dann fliesst zunächst Strom vom positiven Pol der Gleichstromquelle--7--
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über den Thyristor --4-- und die obere Hälfte der Induktivität-12-durch die Motorwicklung Dieser Strom ladet den Kondensator --3-- auf, während gleichzeitig der Kondensator - zunächst entladen und dann in umgekehrter Richtung aufgeladen wird.
Wie von den allgemeinen Grundlagen der Elektrotechnik her bekannt, nimmt ein solcher Strom Sinusform an, vorausgesetzt, dass sich nahezu ideale induktive und kapazitive Reaktanzen in dem Stromkreis befinden.
Es ist ferner auch bekannt, dass die Spannungen an solchen Kapazitäten Werte erreichen können, die über der Spannung der Gleichstromquelle liegen, bevor der Strom zu fliessen aufhört.
Begrenzungsdioden--10 und 11--mit zugeordneten Widerständen--15 und 16--dienen dazu, solche Spannungen zu begrenzen. Der genaue Zweck dieses Netzwerkes ist jedoch erst später erläutert.
Wenn die Kondensatoren ihre volle Ladung erreicht haben und der Strom den Wert Null erreicht, versucht der Strom, seine Richtung umzukehren, und die Kondensatoren-2 und 3-versuchen, sich über den gleichen Strompfad zu entladen, der bei der Ladung benutzt wurde. Zu diesem Zeitpunkt
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Thyristoren nur in einer Richtung leitfähig sind, kann kein Strom zu dem positiven Pol der Gleichstromquelle zurückfliessen. Aus diesem Grunde ist das Diodenwiderstandsnetzwerk--8, 9, 13 und 14--eingebaut worden. Andernfalls können erhebliche Gegenspannungen über den Thyristoren entstehen, die deren Zerstörung bewirken können.
Weil Thyristoren thyratronähnliche Eigenschaften haben, ist es wichtig, dass der Stromfluss innerhalb des Stromkreises endet, bevor der jeweils zweite Thyristor in leitenden Zustand versetzt wird, damit kein Kurzschluss über die in Serie geschalteten Thyristoren verursacht wird. Aus diesem Grunde ist die mit einer Mittelanzapfung versehene Spule
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nicht leitendem Zustand gewesene Thyristor in leitenden Zustand versetzt wird. Falls der Stromfluss noch nicht beendet sein sollte, wenn dem nicht leitenden Thyristor der nächste Triggerimpuls zugeführt wird, würde ein Kurzschluss und damit eine Betriebsstörung des Wechselrichters die Folge sein.
Es ist zuvor erläutert worden, dass die Zeitdauer eines vollständigen Stromzyklus durch geeignete Wahl der Werte der Kapazitäten und Induktivitäten bestimmt werden kann. In der vorliegenden besonderen Anwendung kann sich jedoch der jeweilige Scheinwiderstand der Induktivität wie auch der Phasenwinkel desselben in Abhängigkeit von der Motorlast beträchtlich ändern. Aus diesem Grunde müssen Massnahmen, wie der Einbau der Induktivität --12-- und der Kapazität--17--, getroffen werden, um eine richtige Steuerung der Thyristoren und eine richtige Umschaltung von jeweils einem der beiden Thyristoren-4 und 5-auf den andern unter allen Arbeitsbedingungen zu sichern.
Es ist sogar möglich, dass bei bestimmten Motordrehzahlen, insbesondere während der Startphase und unter sehr hoher Last Spannungen in der Motorwicklung--l--induziert werden, die sich zu den jeweiligen durch den Umschaltzyklus verursachten Spannungen hinzu addieren oder diese verringern. Solche Effekte können den Motor daran hindern, seine volle Drehzahl zu erreichen und dadurch den gewöhnlichen, d. h. also unkompensierten Halbbrücken-Wechselrichter (wie er im Prinzip in Fig. l gezeigt ist) für solche Anwendungen ungeeignet machen.
Eine beträchtliche Verbesserung wird durch den Einbau der Gleichrichterwiderstandsnetzwerke --10, 11, 15, 16-- erreicht. Der grundlegende Einfluss dieser Netzwerke auf die Schaltungen besteht darin, solche induzierte Spannungen unwirksam zu machen und ihre ungünstigen Einflüsse auf das Betriebsverhalten des Motors zu beseitigen.
Das Ausführungsbeispiel in Fig. 2 ist ein Beispiel eines Wechselrichters nach der Erfindung. Weitere Modifikationen sind möglich, um die Schaltung den praktischen Erfordernissen verschiedener Motorkonstruktionen anzupassen. Diese Modifikationen können die Verbindung der Gleichrichter- widerstandsnetzwerke--10, 11, 15, 16-- an Anzapfungen an dem Induktor--l--bzw. der Motorwicklung einschliessen, ferner die vollständige Weglassung der Widerstände in diesen Gleichrichterwiderstandsnetzwerken oder auch die Parallelschaltung von Kondensatoren zu diesen Widerständen. Welche Kombinationen von Schaltungsverbindungen oder Variationen derselben gewählt werden, hängt von dem Motor und der Lastcharakteristik des Wechselrichter-Motor-Systems ab.
Die richtige Wahl hat einen wesentlichen Einfluss auf das erzielbare Optimum der gewünschten Leistungscharakteristik des Apparates.
Wenn man das in Fig. 2 gezeigte Zweiphasensystem betrachtet, wird ersichtlich, dass ein zusätzlicher Kondensator--18--zwischen die den beiden Phasen zugeordneten Wechselrichterschaltungen geschaltet ist. Dieser Kondensator kann anstatt eines Teiles der Kondensatoren-2 und 3-verwendet werden. Diese Schaltung kann gewisse Vorteile hinsichtlich der Grösse sowie der
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Kapazitäten bzw. der physikalischen Dimensionen der Kondensatoren haben, wenn man die im System erforderliche Gesamtkapazität betrachtet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Wechselrichter zur Erzeugung eines ein-oder mehrphasigen Wechselstromes mit einer der Anzahl der Phasen entsprechenden Anzahl von jeweils an eine Gleichstromquelle angeschlossenen, je einer Phase zugeordneten Reihenschaltungen von je zwei Kapazitäten, an deren in der Reihenschaltungsmitte liegender Zwischenverbindung jeweils ein Verbraucheranschluss der der Reihenschaltung zugeordneten Phase liegt, je einem elektronischen Umschalter für jede Reihenschaltung, der den andern Verbraucheranschluss der der Reihenschaltung zugeordneten Phase abwechselnd mit jeweils einem der beiden Enden der Reihenschaltung verbindet, und mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung der elektronischen Umschalter im Takt der Frequenz des zu erzeugenden Wechselstromes mit
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Wechselrichter baulich mit einem induktiven Verbraucher vereinigt ist und dass die Kapazitäten (2, 3)
der Reihenschaltung bzw. der einzelnen Reihenschaltungen derart bemessen sind, dass sich der kapazitive Innenwiderstand der Reihenschaltung, der von der Parallelschaltung der beiden Kapazitäten (2, 3) der Reihenschaltung gebildet wird, und die induktive Komponente des an die Reihenschaltung angeschlossenen Lastwiderstandes, der im wesentlichen von dem mit der Reihenschaltungsmitte verbundenen Verbraucher bzw. Verbraucherteil (1) gebildet wird, bei der halben Schaltfolgefrequenz des bzw. der elektronischen Umschalter mindestens teilweise kompensieren.
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