Anordnung zur Erzielung eines sinusförmigen Stromes in einem eisensättigbaren induktiven Verbraucher, insbesondere einem Wechselstrommotor Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Erzielung eines sinusfö.rmigen Stro mes in einem eisensättigbaren induktiven Verbrau cher, der über einen im Schaltbetrieb arbeitenden Wechselrichter gespeist wird.
Als eisensättigbare in duktive Verbraucher kommen vor allem Wechsel strommotoren in Betracht. Mit Rücksicht auf die Laufruhe der Motoren ist die Speisung des Ständers mit einem sinusförmigen Strom sehr wichtig. Die Abweichung von der Sinu.sform ist im wesentlichen die Folge der Sättigung des Maschineneisens. :sowie bestimmter Oberwellen, die in der speisenden Span nung enthalten sind.
Bei der Speisung eines Motors über einen frequenzvariablen, im Schaltbetrieb ar beitenden Wechselrichter sind die Einflüsse, die zu einer Verzerrung des Motorstromes führen, beson ders gross. Das liegt einerseits .daran, dass die Induk tion mit sinkender Frequenz bei gleichbleibender Spannung wächst und andererseits daran, dass durch die schaltende Arbeitsweise dies Wecbselrichters die Ausgangsspannung stark oberwellen!haltig ist.
Der vorliegeden Erfindung liegt die Aufgabe zu grunde, bei Speisung eines eisensättigbaren induk tiven Verbrauchers über einen frequenzvariablen im Schaltbetrieb arbeitenden Wechselrichter einen sinus- förmigen Verbraucherstrom ohne Rücksicht,auf den Sättigungsgrad des Eisens der Induktivität zu er zielen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Anordnung vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Schaltfrequenz des Wechselrichters sehr gross gegenüber der Frequenz des gewünschten sinusför- migen Stromes ist, dass das Breitenverhältnis der positiven und negativen Rechteckhalbwelle der Aus gangsspannung von den Augenblickswerten einer Wechselspannung gesteuert wird,
die s'ic'h durch Bil dung der Differenz der Augenblickswerte einer sinus- förmigen Sollspannung und einer dem Verbraucher- strom proportionalen (Spannung ergibt, Lund dass zwischen dem Wechselrichterausgangund dem Ver braucher Siebmittel vorgesehen sind,
die die hoch- frequente Spannung vom Verbraucher zurückhalten.
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfin dung dargestellt. Der im Schaltbetrieb arbeitende Wechselrichter 1 wird von der Gleichspannungs- quelle 2 gespeist. Die Ausgangsspannung des Wech selrichters ist über eine Längs.induktivität 4 und .ein Querkapazität 5 an die eine Ständexwicklung 3a eines Motors 3 angeschlossen.
Die beiden anderen Ständerwicklungen sind, ohne dass dies in der Zeich nung dargestellt ist, an gleichartige Anordnungen. an geschlossen, deren Ausgangsspannungen lediglich um 120o bzw. 240 gegenüber der Ausgan@gsspan.nung der dargestellten Anordnung verschoben sind.
Die Schaltfrequenz des Wechselrichters 1 ist konstant und sehr gross gegenüber der Frequenz des geforder ten sinusförmigen Motorsitromes. Diese hochfre- quente Ausgangsspannung U" ist in Fig. 2 dargestellt. Da das Verhältnis t,/t" der .positiven und negativen Rechteckhalbwelle ins beträgt, -ist U, eine reine Wechselspannung.
Wegen ihrer hohen Frequenz wird sie durch die Induktivitk 4 vom Verbraucher ferngehalten ; letzterer ist .ausserdem noch durch die Kapazität 5 gegenüber hochfrequenten Spannungen kurzgeschlossen. Das Breitenverh.ältnis t,/t,2 kann nun gesteuert werden. Der Mittelwert der Ausgangsspan nung U,, ist dann nicht mehr Null.
In Fig. 3 ist der Mittelwert für verschiedene Werte von t1/t." gestri chelt eingetragen. Wenn dieser Mittelwert :relativ niederfrequent schwankt, dann wird er nicht von den Siebmitteln zurückgehalten, sondern liegt als Speisespannung am Verbraucher 3a. Werden nun die Augenblickswerte einer dem Verbraucherstrom pro portionalen Spannung tt; , die z.
B. an einem Wider stand 6 abgegriffen wird, mit den Augenblickswerten einer sinusförmigen Spannung u, verglichen (7) und die Differenzwerte zur Steuerung des Breitenver- hältnisses t1.'t, verwendet (8), dann muss der Ver braucherstrom, abgesehen von einer kleinen blei benden Regelabweichung, die Form :der Sollspan nung ti., annehmen.
Die vom Wechselrichter gelie ferte Mittelwertspannung U,I ist dabei natürlich nicht sinusförmig. Sie nimmt die Form an, .die erforder lich ist, um über den infolge der Sättigung nicht linearen Verbraucherwiderstand einen sinusförmigen Strom zu treiben. In Fig. 4 sind die Sollspannung tt_, und die dem Verbraucherstrom proportionale Spannung u; dargestellt.
Die zum Ausdruck kom mende starke Verzerrung des Verbraucherstromes wird bis auf eine geringfügige bleibende Regelabwei- chung der sinusförmigen Sollspannung u, angegli chen. Die Frequenz sowie die Grösse des dem Motor aufgezwungenen sinusförmigen Stromes können durch die Frequenz bzw. die Grösse der Sollspan nung tt., vorgegeben werden.
Arrangement for achieving a sinusoidal current in an iron-saturable inductive load, in particular an AC motor The present invention relates to an arrangement for achieving a sinusoidal current in an iron-saturable inductive consumer that is fed via an inverter operating in switching mode.
AC motors in particular come into consideration as iron-saturable inductive consumers. In order to ensure that the motors run smoothly, it is very important to supply the stator with a sinusoidal current. The deviation from the sinusoidal form is essentially the result of the saturation of the machine iron. : as well as certain harmonics that are contained in the supply voltage.
When a motor is fed via a frequency-variable inverter operating in switching mode, the influences that lead to a distortion of the motor current are particularly large. This is due on the one hand to the fact that the induction increases with decreasing frequency while the voltage remains constant and on the other hand to the fact that the output voltage contains strong harmonics due to the switching mode of operation of this inverter.
The present invention is based on the object, when feeding an iron saturable inductive consumer via a variable frequency inverter operating in switching mode, a sinusoidal consumer current without regard to the saturation level of the iron of the inductance to be aimed at.
To solve this problem, an arrangement is proposed which is characterized in that the switching frequency of the inverter is very high compared to the frequency of the desired sinusoidal current, that the width ratio of the positive and negative square half-wave of the output voltage is controlled by the instantaneous values of an alternating voltage ,
This is achieved by forming the difference between the instantaneous values of a sinusoidal nominal voltage and a voltage proportional to the consumer current (voltage results, L and that filter means are provided between the inverter output and the consumer,
which hold back the high-frequency voltage from the consumer.
In Fig. 1 an embodiment of the inven tion is shown. The inverter 1 operating in switching mode is fed by the DC voltage source 2. The output voltage of the inverter is connected via a longitudinal inductance 4 and a transverse capacitance 5 to a stator winding 3a of a motor 3.
The other two stator windings are, without this being shown in the drawing, on similar arrangements. closed, whose output voltages are only shifted by 120o or 240 compared to the output voltage of the arrangement shown.
The switching frequency of the inverter 1 is constant and very high compared to the frequency of the required sinusoidal motor current. This high-frequency output voltage U ″ is shown in FIG. 2. Since the ratio t 1 / t ″ of the positive and negative square half-wave is ins, U is a pure alternating voltage.
Because of its high frequency, it is kept away from the consumer by the inductance 4; The latter is also short-circuited by the capacitance 5 against high-frequency voltages. The width ratio t, / t, 2 can now be controlled. The mean value of the output voltage U ,, is then no longer zero.
In Fig. 3, the mean value for various values of t1 / t. "Is entered with a dashed line. If this mean value fluctuates at a relatively low frequency, then it is not held back by the sieve means, but is applied as a supply voltage to consumer 3a the consumer current per proportional voltage tt; the z.
B. is tapped at a resistor 6, compared with the instantaneous values of a sinusoidal voltage u (7) and the difference values to control the width ratio t1.'t, used (8), then the consumer current, apart from one small remaining control deviation, the form: the target voltage ti.
The mean value voltage U, I supplied by the inverter is of course not sinusoidal. It takes on the form that is required to drive a sinusoidal current via the consumer resistance, which is not linear due to saturation. In Fig. 4, the setpoint voltage tt_, and the load current proportional voltage u; shown.
The strong distortion of the consumer current that is expressed is adjusted except for a slight remaining control deviation of the sinusoidal nominal voltage u. The frequency and the size of the sinusoidal current imposed on the motor can be specified by the frequency or the size of the nominal voltage tt.