AT344824B - Schaltungsanordnung mit einer anzahl von umrichtern, insbesondere von direktumrichtern in sternschaltung - Google Patents

Schaltungsanordnung mit einer anzahl von umrichtern, insbesondere von direktumrichtern in sternschaltung

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AT344824B
AT344824B AT796476A AT796476A AT344824B AT 344824 B AT344824 B AT 344824B AT 796476 A AT796476 A AT 796476A AT 796476 A AT796476 A AT 796476A AT 344824 B AT344824 B AT 344824B
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   Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung mit einer ungeradzahligen Anzahl m von Umrichter, insbesondere mit einer Anzahl m aus einem Wechselspannungsnetz   gespeistenDirektumrichtern,   die jeweils einen linearisierenden Steuersatz besitzen und in symmetrischer m-phasiger Sternschaltung an eine m-phasige symmetrische Last unter Ausschluss einer direkten Verbindung zwischen dem Sternpunkt der Umrichter und dem Sternpunkt dieser Last angeschlossen sind, wobei die Leiterspannungen an der Last jeweils einen vorgegebenen periodischenzeitlichen Verlauf besitzen und gemeinsam ein symmetrisches System bilden, und wobei weiters dem Steuersatz jedes der m Umrichter eine trapezförmige Steuerspannung vorgegeben ist, die neben einer Grundschwingung auch mindestens eine Oberschwingung mit ungerader, durch m teilbarer Ordnungszahl enthält. 



   Eine Schaltungsanordnung mit einer Anzahl von Umrichtern wird   z.   B. zur Speisung   von Drehfeldmaschi-   nen oder zur Speisung von Landes- oder Bordnetzen herangezogen. Als Umrichter werden dabei beispielsweise Zwischenkreisumrichter, Pulswechselrichter oder Direktumrichter eingesetzt. Diese sind insbesondere mit steuerbaren Halbleiter-Ventilen, vorwiegend mit Thyristoren, ausgerüstet. Bei einem Direktumrichter sind im allgemeinen alle Ausgangsleiter über gegenparallel geschaltete Ventile mit allen Eingangsleitern verbunden. 



   Das Um richten wird durch eine besondere Zündfolge der Ventile bewirkt. Üblicherweise wird dabei die Ausgangsspannung   praktischausAbschnittender   Eingangsspannung zusammengesetzt. Die Ausgangsspannung ist daher im allgemeinen niederfrequenter als die Eingangsspannung. 



   Es ist im Stande der Technik üblich, drei Umkehrstromrichter aus einem gemeinsamen Wechselspannungsnetz zu speisen und um je 1200el gegeneinander versetzt auszusteuern. Manerhält damit ein DrehstromsystemamAusgang, das   z.   B. zur Speisung einer Drehstrommaschine herangezogen werden kann. Eine solche Schaltungsanordnung kann auch zur Speisung von Landes- oder Bordnetzen verwendet werden. Bei Verwendung einer symmetrischen dreiphasigen Last wird üblicherweise in allen drei Ausgangsleitern der Leiterstrom   sinusförmig geregelt.   Dazu sind drei getrennte Regelkreise vorgesehen, die in Abhängigkeit von der ermittelten Abweichung zwischen dem gemessenen Istwert des Leiterstroms und einem vorgegebenen Sollwert die Steuersignale der drei Direktumrichter verstellen. 



     Es liegt im Wesen eines Direktumrichters,   dass   dernetzseitige Verschiebungsfaktor dann, wenn der Direkt-   umrichter nichtvoll ausgesteuert ist, relativ gering ist, da durch die Anschnittsteuerung des Direktumrichters sein   Blindleistungsbedarfhoch ist.   Unter dem   Begriff"netzseitiger Verschlebungsfaktor"wird   in diesem Zu-   samenhang   der Cosinus desjenigen Phasenwinkels verstanden, der zwischen der Grundschwingung der speisenden Netzspannung und der Grundschwingung des speisenden Netzstroms besteht. Im allgemeinen ist man bestrebt, den netzseitigen Verschiebungsfaktor eines aus einem Wechselspannungsnetz gespeisten Umrichters möglichst gross und damit den Blindleistungsbedarf des Umrichters möglichst niedrig zu halten.

   Bei Umrichtern geht das Bestreben gleichzeitig dahin, die Spannungsbelastung der Ventile bei gleichbleibender Übertragungsleistung ebenfalls zu reduzieren. Anders ausgedrückt : Bei vorgegebener Eingangsspannung soll die übertragene Leistung bei jedem Aussteuerungsgrad möglichst gross sein. 



   Die eingangs genannte Schaltungsanordnung ist aus der DE-AS 1238094 bekannt. Bei dieser Schaltunganordnung wird das Ziel verfolgt, die von den einzelnen Umrichtern an die Last übertragene Leistung zu vergrössern. Das wird dadurch erreicht, dass die Steuerspannung, mit der die Ausgangsspannung gesteuert wird, statt einer reinen   Sinuskurvenform eine   abgeplattete ("gestauchte") Kurvenform hat. Dabei wird eine Steueranordnung für drei Umrichter verwendet, die so aufgebaut ist, dass jede Steuerspannung aus einer sinusförmigen Grundwelle und wenigsten einer der durch 3 teilbaren ungeradzahligen Oberwellen   (z. B.   der 3. oder 9.   Ordnung) solcher Grösse und Phasenlage besteht,   dass die Maximalamplitude dieser Steuerspannung im Verhältnis zur Grundwelle reduziert ist. 



   Als Folge hievon bekommen die Ausgangsspannungen der Umrichter eine Kurvenform, die im Verhältnis zur reinen Sinsuform abgeplattet ("gestaucht") ist. Die Ausgangsspannungen enthalten somit dieselben Oberwellen mit durch 3 teilbarer Ordnungszahl wie die Steuerspannungen. Die verketteten Spannungen am Ausgang enthalten dagegen nicht die genannten Oberwellen, weil sich diese hier aufheben. Die m Leiterströme haben einen zeitlich sinusförmigen Verlauf. 



   Demnach ist eine verbesserte Leistungsübertragung dann möglich, wenn das Verhältnis des Effektivwerts der   Grundschwingungder   Ausgangsspannung zum Effektivwert der speisenden Netzspannung vergrössert wird. Das gilt sowohl dann, wenn die speisende Netzspannung eine Gleichspannung, die   z. B.   von einem Gleichrichter, einer Batterie oder einem Gleichspannungsnetz geliefert wird, und jeder der Umrichter ein Wechselrichter ist, als auch dann, wenn die speisende Netzspannung eine Wechselspannung, die   z. B.   von einem Wechselrichter, einem Generator oder einem Wechselspannungsnetz geliefert wird, und jeder Umrichter ein Direktumrichter oder ein Zwischenkreis-Umrichter ist. 



   Schaltungen, mit denen die trapezförmigen Steuerspannungen erzeugt werden können, werden in der DE-AS 1238094 konkret nicht angegeben. 



   Aufgabe der Erfindung ist es, schaltungstechnische Möglichkeiten aufzuzeigen, mit denen bei der ein- 

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 gangs genannten Schaltungsanordnung trapezförmige Steuerspannungen für die einzelnen Umrichter erzeugt werden können, die im wesentlichen keine Oberschwingungen mit der Ordnungszahl 5 und 7 enthalten. 



     DieseAufgabewird   erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass eine Steuer- oder Regeleinrichtung vorgesehen ist, die m Ausgangsspannungen von periodischem, im wesentlichen sinusförmigem Verlauf liefert, und dass jede trapezförmige Steuerspannung aus einer dieser m Ausgangsspannungen durch Überlagerung einer Zusatzspannung gewonnen ist, die ihrerseits aus den m Ausgangsspannungen abgeleitet ist, die mindestens eine Frequenz enthält, welche ein ungeradzahliges, durch 3 teilbares Vielfaches der Grundfrequenz der Aus-   gangsspannungen ist   und die mit der Grundfrequenz bezüglich der Nullpunkte synchronisiert ist. 



   Um mit wenigen Bauelementen auszukommen, kann nach einer Ausführungsform insbesondere vorgesehen sein, dass den Steuersätzen je ein Additionsglied vorgeschaltet ist, in dem jeweils einer der Ausgangsspannungen eine Zusatzspannung überlagert ist, die für alle Additionsglieder gemeinsam ist. 



   Hinsichtlich der Kurvenform der Zusatzspannung muss darauf geachtet werden, dass die   Al1sgangsspan-   nungen der Umrichter die gestellte Forderung nach einem trapezförmigen Zeitverlauf erfüllen. Zur Erfüllung dieser Forderung kann z. B. vorgesehen sein, dass die Zusatzspannung nur einen oder mehrere solcher Spannungsanteile enthält, deren Frequenz ein ungeradzahliges, durch 3 teilbares Vielfaches der Grundfrequenz der Ausgangsspannungen ist. 



   In der Zusatzspannung sollen also nur Oberschwingungen der dritten, neunten, Ordnung enthalten sein. Diese Oberschwingungen bewirken die Deformierung der Ausgangsspannungen. Da die Umrichter aber ausgangsseitig im Stern geschaltet sind und eine Verbindung zwischen dem Sternpunkt der Lastund dem Sternpunkt der Umrichter fehlt, treten diese Oberschwingungen bei der Last nicht in Erscheinung. 



   Insbesondere kann so vorgegangen werden, dass die Zusatzspannungvoneiner der m Ausgangsspannungen der Steuer- oder Regeleinrichtung durch Frequenzvervielfachung abgeleitet ist. Dabei sollte die Kurvenform gewahrt bleiben. Wenn also die Ausgangsspannungen einen sinusförmigen Zeitverlauf besitzen, dann sollten auch die Oberschwingungen in der Zusatzspannung gleichfalls einen sinusförmigen Zeitverlauf besitzen. 



   Es ist auch möglich, m Zusatzspannungen aus den m Ausgangsspannungen abzuleiten und jeder Ausgangsspannung eine der m Zusatzspannungen zu überlagern. 



   Die Ableitung der Zusatzspannung aus einer der Ausgangsspannungen der Steuer- oder Regeleinrichtung kann dadurch realisiert werden, dass eine der Ausgangsspannungen der Steuer- oder Regeleinrichtung in einem Frequenzvervielfacher mit dem Vervielfachungsfaktor n gegeben ist, dass dem Frequenzvervielfacher der   eineE ! ngangeinesMultipliziergliedesnachgeschaltetist, dessenandererEingangmitelnem Multiplikptions-    signal beaufschlagt ist, dass der Ausgang des Multipliziergliedes zwecks Weiterleitung der Zusatzspannung an den   zweiten E ingang von m   Additionsgliedern angeschlossen ist, die den Steuersätzen vorgeschaltet und an ihrem ersten Eingang mit je einer der Ausgangsspannungen beaufschlagt sind, und dass n eine der Zahlen 3, 9,15, 21,... ist.

   
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 ter können gleichzeitig mehrere aus einem Frequenzvervielfacher und einem nachgeschalteten Multiplizierglied bestehende Stufen von unterschiedlichem Vervielfachungsfaktor n vorgesehen sein. Ist das der Fall, dann können diese Stufen zweckmässigerweise an eine gemeinsame Addierstufe angeschlossen sein, deren Ausgang mit jedem zweiten Eingang der m Additionsglieder verbunden ist. 



   Man kann gemäss einer weiteren Ausführungsform auch auf andere Weise die Steuerspannungen aus den Ausgangsspannungen der Steuer- und Regeleinrichtung gewinnen. Vorausgesetzt ist dabei, dass eine Steueroder Regeleinrichtung mit drei um 1200 gegeneinander versetzten, zeitlich sinusförmigenAusgangsspannungen vorhanden sind. Gemäss dieser weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass jede Steuerspannung aus einer der drei Ausgangsspannungen der Steuer- oder Regeleinrichtung dadurch gewonnen ist, dass die Ausgangsspannung dem Signaleingang einer Verstärkerstufe zugeführt ist, dass die Verstärkung und die Begrenzung der Verstärkerstufe   in Abhängigkeit   vom Scheitelwert der Ausgangsspannung geführt sind, und dass die von der Verstärkerstufe abgegebene Spannung als Steuerspannung in den Steuersatz des betreffenden Umrichters gegeben ist. 



   Hiebei kann vorgesehen sein, dass als Verstärkerstufe die Hintereinanderschaltung eines Multipliziergliedes mit einem begrenzbaren Operationsverstärker vorgesehen ist, und dass der eine Eingang des Multipliziergliedes und der Begrenzungseingangdes Operationsverstärkers über einen Gleichrichter und ein Glättungsglied mit mindestens einer der Ausgangsspannungen der Steuer-oder Regeleinrichtung beaufschlagt sind. 



   Dabei ist es möglich, dass für die drei Verstärkerstufen ein gemeinsamer Gleichrichter und ein gemeinsames Glättungsglied vorgesehen sind. Besonders zweckmässig ist es, wenn jede Verstärkerstufe so bemessen ist, dass sie eine Steuerspannung abgibt, deren zeitlicher Verlauf in jeder Halbperlode Im wesentlichen 
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 be Amplitude besitzt wie die der Verstärkerstufe eingegebene Ausgangsspannung. 



   Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Für gleiche oder ähnliche   Baugliederwe rden   dabei dieselben Bezugszeichen verwendet. Im einzelnen zeigt : 

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Fig. 1 eine Schaltungsanordnung mit drei Umrichtern, deren Steuerspannungen aus den Ausgangaspannungen einer Steuer- oder Regeleinrichtung durch Überlagerung einer   Zusatzspannung   gewonnen werden, Fig. 2 eine weitere Schaltungsanordnung mit drei Umrichtern, deren Steuerspannungen aus den Ausgangsspannungen einer Steuer-oder Regeleinrichtung durch Spannungsformung gewonnen werden, Fig. 3 eine weitere Schaltungsanordnung mit drei Umrichtern, Fig. 4 ein Diagramm zur   Erläuterung der Wirkungsweise   der Schaltungsanordnung nach Fig. 3, Fig. 5 ein Schaltbild der in Fig.

   3 verwendeten Umformerstufe. 



   In Fig. 1 ist eine Schaltungsanordnung mit drei Umrichtern --1, 2, 3-- dargestellt, die über einen 
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 tungen eingerichtet sind, insbesondere Direktumrichter vorgesehen. Jeder Umrichter --1, 2, 3-- besteht aus zwei gegenparallelen Teilstromrichtern mit steuerbaren Ventilen in   Drehstrombrückenschaltung.   Als steuerbare Ventile können insbesondere Thyristoren vorgesehen sein. Jeweils ein Ausgangsleiter der Umrichter --1, 2, 3-- ist an einem gemeinsamen Sternpunkt angeschlossen. 



   Der jeweilige andere Ausgangsleiter ist mit einer der Klemmen der dreiphasigen Last --6-- verbunden. 



  Es handelt sich dabeiinsbesondere um eine symmetrische Last --6--,z.B. um eine Drehfeldmaschine. Als Drehfeldmaschine kann sowohl eine Synchron- als auch eine Asynchronmaschine verwendet werden. Die Wicklungen der Drehfeldmaschine können dabei sowohl im Dreieck als auch im Stern geschaltet sein. Der (nicht gezeigte) Sternpunkt der Last --6-- darf nicht mit dem ausgangsseitigen Sternpunkt der drei Umrich-   ter-l,   2, 3-- verbunden werden, Damit erübrigt sich sowohl ein vierter Schleifring bei Läuferspeisung einer Drehfeldmaschine als auch eine Verbindungsschiene zwischen den beiden Sternpunkten. 



   Eine Kommandostufe --22-- ist zur Umschaltung der einzelnen Teilstromrichter vorgesehen. 



   Hier sind den   Steuersätzen --7,   8, 9-- aller drei Umrichter --1, 2, 3-- Steuerspannungen Us1,Us2, 
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 periodischen   Zeitverlaufbesitzen und im   wesentlichen keine Oberschwingungen mit der Ordnungszahl 5 und 7 enthalten. Es stellen sich dann zeitlich sinusförmige Leiterströme   It, I2   und Ia ein. 



   Nach Fig. 1 ist eine Steuer- oder Regeleinrichtung --34-- vorgesehen, die drei Ausgangsspannungen   U', U und U'von   periodischem Zeitverlauf liefert, welche üblicherweise den   Steuersätzen --7,   8 bzw. 9-direkt als Steuersignale zugeführt werden. Die Steuer- oder Regeleinrichtung --34-- kann insbesondere eine Regelschaltung sein, die nach dem Prinzip der Transvektorregelung (vgl. Siemens-Zeitschrift 45   [1971],   
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     36-- mitI2   gespeist wird. 



   Unter der Voraussetzung von linearen   Steuersätzen --7,   8 und 9-- sind die drei von der Steuer-oder Regeleinrichtung --34--abgegebenen Ausgangsspannungen U1',U2'und U3'im stationären Betrieb sinusförmig und jeweils um 1200 el gegeneinander versetzt. Bei Verwendung anderer, im Stande der Techniküblicher   Steuersätze --7,   8, 9-- ist die Steuer- oder Regeleinrichtung --34-- so konstruiert, dass die zeitversetzten Ausgangsspannungen   U {, U'undU   durch die Funktion c. arc sin (k   sin M   t) beschrieben werden können, wobei t die   Zelt, M   die Kreisfrequenz und c und k Konstanten bedeuten. 



    Jede dem Steuersatz --7,8oder 9-- vorgegebenen Steuerspannung Us2,Us2 bzw.Us3 wird aus einer der drei Ausgangsspannungen U1',U2'bzw.U3'durch Überlagerung einer Zusatzspannung Uz gewonnen. Zur Span-   nungsüberlagerung sind drei Additionsglieder-37, 38   bzw. 39-- vorgesehen.   Diese Additionsglieder-37,   38 und 39--sind   den   Steuersätzen --8,   7 bzw. 9-vorgeschaltet. Ihr erster Eingang wird von einer der Ausgangsspannungen U1',U2'undU3' und ihr zweiter Eingang von der Zusatzspannung Uz beaufschlagt. 



   Die Zusatzspannung Uz enthält im vorliegenden Falle nur zwei Spannungsanteile. Die Frequenz dieser beiden Spannungsanteile beträgt das Dreifache und Neunfache der Grundfrequenz   der Ausgangsspannungen U l,   
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Die Zusatz spannung Uz ist von der Ausgangsspannung   Ur   durch Frequenzvervielfachung abgeleitet. Dazu sind zwei Stufen vorgesehen. Jede besteht aus einem Frequenzvervielfacher --40,42-- mit dem Verviel-   fachungsfaktor n= 3 bzw. n =   9 und einem nachgeschalteten   Multiplizierglied --41   bzw. 43--. Die Ausgangsspannung U wird beiden Stufen zugeleitet. 



   MitHilfe der Frequenzvervielfacher --40, 42-- wird die 3. bzw. 9. Oberschwingung gebildet. Diese wird anschliessend im   Multiplizierglied --41   bzw. 43-- mit einem konstanten oder   nachgeführten   Multiplikations- 
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 = C9zeigte) Potentiometer vorgesehen sein. Die Verstärkungsfaktoren der aus Verstärkern aufgebauten Multiplizierglieder --41, 43-- sind kleiner als   1.   



   Die Multiplikationssignale   Cg   und C9 sind so zu wählen, dass die Oberschwingungen nach ihrer Zusammensetzung in einer gemeinsamen Addierstufe --4--eineZusatzspannung Uz ergeben, die nach Addition zu den Steuerspannungen U1',U2',U3'in den Additionsgliedern --37, 38,   39-- drei   jeweils um 1200 el versetzte 
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 weils um 1200 el gegeneinander versetzt. 



   Unter der Voraussetzung von linearen   Steuersätzen --7,   8 und 9-- sind die drei von der Regeleinrich- 
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 sind in diesem Fall auch die der   Addierstufe --44-- zugeführten   Oberschwingungen sinusförmig. Da bei einem dreiphasigen symmetrischen Drehspannungssystem in allen drei Phasen die Oberschwingungen mit durch 3 teilbarer Ordnungszahl dieselbe Phasenlage haben, erhält man im vorliegenden Fall bei richtiger 
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    CUses,   wobei jede dieser Steuerspannungen einen trapezförmigen zeitlichen Verlauf besitzt. 



   Beilinearen Steuersäzen--7, 8 und   9-- erhält   man denselben trapezförmigen zeitlichen Verlauf für alle drei Ausgangsspannungen U1,U2undU3 der Umrichter--1, 2 und 3--. In den verketteten Ausgangsspannungen heben sich die zusätzlich eingefügten Oberschwingungen mit durch 3 teilbarer Ordnungszahl wieder auf. 
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 bzw. 49--zugeführt, Die Verstärkung und die Begrenzung jeder Veratärkerstufe --47, 48,   49-- wird inAb-     hängigkeit vom Scheitelwert   der am Eingang liegenden Ausgangsspannung U1',U2' bzw.U3' der Steueroder Regeienrichtrng --34--geführt, Jede Verstärkerstufe --47. 48 und 49-- gibt eine Spannung ab, die als Steuerspannung us1,Us2,Us3in einem der Steuersätze --7, 8 und   9-- gegeben ist.   



   Jede Verstärkerstufe --47, 48, 49-- besteht aus der Hintereinanderschaltung eines Multipliziergliedes 
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 54, 55-- sind an die Reihenschaltung aus einem Gleichrichter --56--, der bevorzugt ein Gleichrichter mit ungesteuerten Ventilen in Drehstrom-Brückenschaltung ist, und aus einem nachgeschalteten Glättungsglied --57--, das zur Glättung der pulsierenden Gleichspannung dient, angeschlossen. 



   Diese Reihenschaltung-56, 57-wird von den Ausgangssannungen U1',U2'und U3' gespeist Für alle Verstärkerstufen-47, 48 und 49-- braucht nur eine gemeinsame Reihenschaltung --56, 57-- vorgesehen zu 
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 abgeschnittenen Sinusfunktion entspricht. Ihre Grundschwingung besitzt dieselbe Amplitude wie die der betreffenden Verstärkerstufe --47, 48 und 49--eingegebene Ausgangsspannung U 1', U bzw.U3'. Auch hier ergeben sich am Ausgangjedes Umrichters --1. 2, 3-- eine trapezförmige Ausgangsspannung, ein sinusförmiger Leiterstrom und an der Last --6-- sinusfömige verkettete Spannungen. 



   In den Fig. 3 bis 5 Ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, bei der eine Verbesserung des netzseitigen Verschiebungsfaktors erreicht wird, insbesondere auch bei kleinem Aussteuerungsgrad. Dies wird dadurch bewirkt, dass zur   Bildung der Steuerspannungen für die den Umrichtern zuge-   ordneten Steuersätze eine Umformerstufe --71-- vorgesehen ist, die eingangsseitig von den Ausgangsspannungen der Steuer-oder Regeleinrichtung --34-- beaufschiagt ist. Die Umformerstufe --71-- reduziert die Ausgangsspannungen der Steuer- oder Regeleinrichtung --34-- jeweils im Bereich   von Tr/3   bis   2'IT/3   einer Halbwelle auf den 3'/2-fachen Scheitelwert und verstärkt die beiden übrigen Ausgangsspannungen in ihren Randbereichen zugleich um den jeweiligen Differenzbetrag. 



   Wie In Fig. 3 dargestellt, sind die Ausgangsspannungen U1',U2',U3'der Steuer-oder Regeleinrichtung 
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 spannungen der Steuer- oder Regeleinrichtung --34--. 



   Fig. 5 zeigt schematisch die prinzipielle Innennschaltung der Umformerstufe --71--. Für jede der drei Phasen ist jeweils ein Kanal mit einem Summierverstärker --84 bzw. 86 bzw. 88--, einer Begrenzerstufe   - 85   bzw. 87 bzw. 89-- und einem Differenzverstärker --90 bzw. 91 bzw. 92-- vorgesehen. Den Summierverstärkern --84, 86, 88-- sind als Eingangssignale jeweils die ihnen zugeordnete Ausgangsspannung U1', U   ,   U3' der Steuer-oder Hegeleinrichtung --34--und die Ausgangssignale der Differenzverstärker der beiden übrigen Kanäle zugeführt. 
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 --84,Differenzverstärkern --90, 91, 92-- sind als Eingangssignale jeweils die Ausgangsspannungund die Eingangsspannung der Begrenzerstufe des betreffenden Kanals zugeführt.

   In der schaltungstechnischen Realisierung wird man zweckmässigerweise an Stelle der Verbindung vom Eingang der Begrenzerstufe --85-- zum differenzverstärker --89--einen zusätzlichen Summierverstärker vorsehen, dem eingangsseitig jeweils die Ausgangsspannung der Steuer-oder Regeleinrichtungfür den betreffenden Kanal und die Ausgangssignale der 
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 der beidenstärker --84--, der Begrenzerstufe --85--, dem   Differenzverstärker --90-- und   dem Proportionalverstär-   ker --76--erläutert. Im Summierverstärker --84-- wird   die sinusförmige Ausgangsspannung U der Steueroder Regeleinrichtung --34-- zu den Ausgangssignalen der Differenzverstärker der beiden übrigen Kanäle addiert.

   Das Ausgangssignal des   Summierverstärkers --84-- wird   in der Begrenzerstufe --85-- auf die Begrenzungswerte B+ und B' begrenzt,DerDifferenzverstärker --90-- bildet die Differenz zwischen dem Ausgangssignal und dem Eingangssignal der Begrenzerstufe-85--. 



   Ein solches Differenzsignal entsteht nur dann, wenn dieAusgangsspannung der Begrenzerstufe in die Begrenzung gegangen ist. Wie aus dem Diagramm nach Fig. 4 hervorgeht, wird beispielsweise der Differenz-   verstärker --90-- nur   im Bereich zwischen 7r/3 bis 2 7r/3 ein Differenzsignal liefern. Dieses   Differenzsi-   gnal wird in den Summierverstärkern --86 und 88-- in den beiden andern Kanälen zur jeweiligen sinusförmi- 
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Ugebildet. Diese Rechenschaltung enthält eine erste Addierstufe --79--, der   eingangsseitigdie Eingangsspan-   nung U'2 der Steuer- oder Regeleinrichtung --34-- und eine von einem ersten Spannungsteiler --80-- halbierte zweiten Ausgangsspannung U1' der Steuer -oder Regeleinrichtung --34-- zugeführt ist.

   Ein Proportional-   verstärker --81-- multipliziert   die Ausgangsspannung der ersten Addierstufe --79-- mit dem Faktor   21-vs3'.   



  Die Ausgangsspannung des Proportionslverstärkers --81-- wird in einer Quadrierstufe --72-- mit sich selbst multipliziert. 



   Eine zweite Quadrieratufe --73--enthält an ihren beiden Eingängen die Ausgangsspannung U'der Steueroder Regeleinrichtung-34-- zugeführt. Eine zweite Addierstufe --74-- bildet die Summe aus den Ausgangsspannungen der beiden Quadrier strfen --73und73--. Diese Summenspannung wird einer Radizierstufe --75-zugeführt, deren Ausgangsspannung in einen zweiten Spannungsteiler --82-- mit dem   Faktor $/2   multipliziert wird. Die Ausgangsspannung des zweiten Spannungsteilers --82-- stellt den positiven Begrenzungswert B+ dar. Dieser positive Begrenzungswert B+ wird einem   Umkehrverstärker-83-zugeführt,   dessen Ausgangssignal den negativen Begrenzungswert B- darstellt. 



   Der besondere Vorzug der beschriebenen Rechenschaltung besteht darin, dass die Begrenzungswerte B+, B- für die   Begrenzerstufen --85,   87,   89--verzögerungsfrel auf den #3/2-fachen   positiven bzw. negativen Scheitelwert der Amplitude der jeweils anstehenden Ausgangsspannungen U1',U2',U'3der Steuer-oder Regeleinrichtung --34-- eingestellt werden.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Schaltungsanordnung mit einer ungeradzahligen Anzahl m von Umrichtern, insbesondere mit einer Anzahl m aus einem Wechselspannungsnetz gespeisten Direktumrichtern, die jeweils einen linearisierenden Steuersatz besitzen und in symmetrischer m-phasiger Sternschaltung an eine m-phasige symmetrische Last unter Ausschluss einer direkten Verbindung zwischen dem Sternpunkt der Umrichter und dem Sternpunkt dieser Last angeschlossen sind, wobei die Leiterspannungen an der Last jeweils einen vorgegebenen periodischen zeitlichen Verlauf besitzen und gemeinsam ein symmetrisches System bilden, und wobei weiters dem Steuersatz jedes der m Umrichter eine trapezförmige Steuerspannung vorgegeben ist, die neben einer Grundschwingung auch mindestens eine Oberschwingung mit ungerader, durch m teilbarer Ordnungszahl enthält, EMI6.1 ist, die m Aus-(U1',
    U2',U3')abgeleitetist, die mindestens eine Frequenz enthält, welche ein ungeradzahliges, durch 3 teilbares Vielfaches der Grundfrequenz der Ausgangsspannungen (U', U , U') ist und die mit der Grundfrequenz bezüglich der Nullpunkte synchronisiert ist.
    2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den Steuersätzen(7, EMI6.2 U')(Fig. 1).
    3. SchaltungsanordnungnachAnspruch2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzspannung (Uz) nur einen oder mehrere solcher Spannungsanteile enthält, deren Frequenz ein ungeradzahliges, durch 3 teilbares Vielfaches der Grundfrequenz der Ausgangsspannungen (u1', U, U3')ist.
    4. Schaltungsanordnung nach ansprunc 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzspan- EMI6.3 dem Vervielfachungsfaktor n gegeben ist, dass dem Frequenzvervielfacher (40,42) der eine Eingang eines Multipliziergliedes (41,43) nachgeschaltet ist, dessen anderer Eingang mit einem Multiplikationssignal (Cn) beaufschlagt ist, dass der Ausgang des Multipliziergliedes (41,43) zwecks Weiterleitung der Zusatz Spannung (Uz) an den zweiten Eingang von m Additionsgliedern (37,38, 39) angeschlossen ist, die den Steuersätzen(7, EMI6.4 schlagt sind, und dass n eine der Zahlen 3,9, 15, 21... ist (Fig. 1).
    6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere aus einem Frequenzvervielfacher (40,42) und einem nachgeschalteten Multiplizierglied (41,43) bestehende Stufen an eine gemeinsame Addierstufe (44) angeschlossen sind, deren Ausgang mit jedem zweiten Eingang der m Additionsglieder (37,38, 39) verbunden ist (Fig. 1).
    EMI6.5 geleinrichtung (34) drei mit um 1200 gegeneinander versetzten, zeitlich sinusförmigen Ausgangsspannungen belegte Ausgänge aufweist, dass jede Steuerspannung (U, Ug, Ugg) aus einer der drei Ausgangsspannungen (U i, U , U') der Steuer-oder Regeleinrichtung (34) dadurch gewonnen ist, dass diese Ausgangsspannung (U I, U2',U3')dem Signaleingang einer Verstärkerstufe (47,48, 49) zugeführt ist, dass die Verstärkung und die Begrenzung der Verstärkerstufe (47,48, 49) in Abhängigkeit vom Scheitelwert der Ausgangsspannung (U', U', U 3) geführt sind, und dass die von der Verstärkerstufe (47,48, 49) abgegebene Spannung als Steuerspannung (Us1,Us2,Us3) in den Steuersatz (7,8, 9) des betreffenden Umrichters (1, 2,3)
    gegeben ist (Fig. 2).
    8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Verstärkerstufe (47,48, 49) die Hintereinanderschaltung eines Multipliziergliedes (50,51, 52) mit einem begrenzbarenOperationsverstärker (53,54, 55) vorgesehen ist, und dass der eine Eingang des Multipliziergliedes (50, 51, 52) und der Begrenzungseingang des Operationsverstärkers (53,54, 55) über einen Gleichrichter (56) und ein Glättungsglied (57) mit mindestens einer der Ausgangsspannungen (u1',U2',U3') der Steuer-oder Regeleinrichtung (34) beaufschlagt sind (Fig. 2).
    9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass für die dreiverstär- kerstufen (47,48, 49) ein gemeinsamer Gleichrichter (56) und ein gemeinsames Glättungsglied (57) vorgesehen sind (Fig. 2).
    10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass jede Verstärkerstufe (47, 48,49) so bemessen ist, dass sie eine Steuerspannung (Us1,Us2,Us3)abgibt,deren zeitlicher Verlauf in jeder Halbperiode im wesentlichen einer zwischen 37, 50 und 142, 5 abgeschnittenen Sinusfunktion entspricht und deren Grundschwingung dieselbe Amplitude besitzt wie die der Verstärkerstufe <Desc/Clms Page number 7> (47,48, 49)eingegebeneAusgangsspannung(U'U, U g) (Flg. 2).
    11. Schaltungsanordnung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer-oder Regeleinrichtung (34) m Ausgangsspannungen von periodischem Verlauf liefert, dass zur Bildung von m Steuerspannungen für die den m Umrichtern zugeordneten Steuersätze eine eingangsseitig von den Ausgangsspan- EMI7.1 folgenden Merkmalen :
    a) für jede der m Phasen ist jeweils ein Kanal mit einem Summierverstärker (8'4 bzw. 86 bzw. 88), einer Begrenzerstufe (85 bzw. 87 bzw. 89) und einem Differenzverstärker (90 bzw. 91 bzw. 92) vorgesehen, b) den Summierverstärkern (z. B. 84) sind als Eingangssignale jeweils die zugeordnete Ausgangs- spannung (U') der Steuer-öder Regeleinrichtung (34) und die Ausgangssignale der Differenzver- stärker (91,92) der übrigen Kanäle zugeführt, c) die Ausgangsspannungen der Summierverstärker (84,86, 88) werden in denBegrenzerstufen (85,87, 89) auf positive und negative Begrenzungswerte (B+, B-) begrenzt, wobei die Ausgangs- EMI7.2 Steuersätze (7,8, 9) der m Umrichter (1, 2,3) proportional sind, und d) den Differenzverstärkern (z. B.
    90) sind als Eingangssignale jeweils die Ausgangsspannung und die Eingangsspannung der Begrenzerstufe (85) des betreffenden Kanals zugeführt (Fig. 5).
    13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungs- EMI7.3 Regeleinrichtung (34) zugeführt ist, b) ein Proportionalverstärker (81) zur Bildung der 2/,/3'-fachen Ausgangsspannung der ersten Ad- dierstufe (79), c) eine erste Quadrierstufe (72) zur Bildung des Quadrates der Ausgangsspannung des Proportio- nalverstärkers (81), d) eine zweite Quadrierstufe (73) zur Bildung des Quadrates der ersten Ausgangsspannung (U') der Steuer- oder Regeleinrichtung (34), e) eine zweite Addierstufe (74), der eingangsseitigdie Ausgangsspannungen derbeiden Quadrierstu- fen (72,73) zugeführt sind, f) eine Radizierstufe (75) zur Bildung der Quadratwurzel aus der Ausgangsspannung der zweiten Addierstufe (74), g) ein zweiter Spannungsteiler (82)
    zur Bildung der #3/2-fachen Ausgangsspannung der Radizier- stufe (75) als positiven Begrenzungswert (B+), h) ein vom positiven Begrenzungswert (B+) beaufschlagter Umkehrverstärker (83) zur Bildung des negativen Begrenzungswertes (B-) (Fig. 5).
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