CH660652A5

CH660652A5 - Wechselrichter-anordnung.

Info

Publication number: CH660652A5
Application number: CH3759/83A
Authority: CH
Inventors: Hiroshi Uchino; Kihei Nakajima; Ryoichi Kurosawa
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co
Priority date: 1982-07-09
Filing date: 1983-07-08
Publication date: 1987-05-15
Also published as: DE3324542C2; US4517636A; DE3324542A1

Description

Die Erfindung stellt sich somit die Aufgabe, eine Wechsel-richter-Anordnung zu schaffen, die in der Lage ist, höhere Spannungen stärkere Ströme und höhere Frequenzen zu erzeugen als dies bei den bisher bekannten Ausführungen des Wechselrichters der Fall ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.

Die Erfindung wird nachstehend nun anhand des in Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles (der in Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele) näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 Ein schematisches Schaltbild einer Wechselrichter-Anordnung konventioneller Ausführung.

Fig. 2 Ein Signal-Zeit-Diagramm zur Erläuterung der Funktion und der Arbeitsweise der Wechselrichter-Anordnung konventioneller Ausführung.

Fig. 3 Ein schematisches Schaltbild für ein Ausführungsbeispiel dieser Erfindung.

Fig. 4 Einen Signal-Zeit-Plan zur Erläuterung der Funktion und der Arbeitsweise des mit Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispieles.

Fig. 5 Ein schematisches Schaltbild betreffend ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 6 Einen Signal-Zeit-Plan zur Erläuterung der Funktion und der Arbeitsweise des mit Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispieles.

Ein Ausführungsbeispiel dieser Erfindung ist mit Fig. 3 dargestellt, wobei jene Teile, welche den mit Fig. 1 wiedergegebenen Teilen gleich oder ähnlich sind auch die gleichen Bezugszeichnen aufweisen.

Zu der mit Fig. 3 dargestellten Wechselrichter-Anordnung 21 gehören die Vollsteuer-gate-Thyristoren 22 bis 27, (die im weiteren Verlaufe der Beschreibung auch die Bezeichnung «GTO» erhalten). Die «GTO» 22, 23 und 24 sind schaltungs-mässig angeordnet zwischen den Thyristorzweigen UP, VP und WP und einem Anschluss der Gleichstromdrossel 12.

Die «GTO» 25, 26 und 27 sind schaltungsmässig zwischen den Thyristorzweigen UN, VN, WN und der Gleichstromquelle 10 jeweils angeordnet. Ein Strommessfühler 28 misst und er-fasst die Augenblickswerte der Ströme Iu, Iv und Iw. Von einem Steuergate-Regelkreis 30 erhalten die Steuergateanschlüsse eines jeder der «GTO» 25, 26 und 27 jeweils die Steuergatesignale aufgeschaltet. Den «GTO» 22 bis 27 sind jeweils die Kondensatoren 31 bis 36 parallel geschaltet.

Die Funktion und die Arbeitsweise der Wechselrichter-Anordnung dieser Erfindung wird nachstehend nun anhand von Fig. 4 beschrieben und erläutert:

In Fig. 4 stehen die Symbole Eu, Ev und Ew jeweils für die Spannungen, welche durch Induktion in den Phasen U, V und W des Synchronmotors 13 aus Fig. 3 erzeugt werden. Die in den Phasen des Synchronmotors 13 — d.h. in den Phasen U, V und W dieses Synchronmotors — fliessenden Ströme sind jeweils mit den Hinweissymbolen IU; lv und Iw bezeichnet. Bei den Signalen ai bis a6 handelt es sich jeweils um Einschaltimpulssignale die jeweils den gewöhnlichen Thyristoren der Thyristorenzweige UP, VP, WP, UN, VN und WN sowie den «GTO» 22 bis 27 aufgeschaltet werden. Bei den Signalen bi bis b6 handelt es sich jeweils um Abschaltimpulssignale, die jeweils den «GTO» 22 bis 27 aufgeschaltet werden. Die Signale Ci, C2 und C3 weisen darauf hin, dass die jeweils zutreffenden Ströme Iu, Iv und Iw Werte angenommen haben, die kleiner als ein vorgegebener Sollwert sind. Der Strommessfühler 24 schaltet die Signale Ci, C2 und C3 auf die Steuergate-Regelungsschaltungen 25 und 26. Bei der Kommutation (Umschaltung oder Stromwendung) aus dem Stadium, in welchem sich die Thyristorzweige UP und WN im Leitzustand befinden, in das Stadium, in welchem sich der Thyristorzweig VP im Leitzustand befindet, dann funktioniert und arbeitet das System wie folgt:

Wenn nach Fig. 4 zum Zeitpunkt t4 das Einschaltimpulssignal t2 dem Thyristorzweig VP aufgeschaltet wird, weil die Spannung Eu in diesem Augenblick grösser ist als die Spannung Ey, dann erhält der Thyristorzweig VP eine Spannung von (Eu - Ev) aufgeschaltet, was wiederum bewirkt, dass der Thyristorzweig VP in den Leitzustand gebracht wird. Das hat zur Folge, dass sich der Strom ILi abschwächt und dass der Strom Iv stärker wird. Zum Zeitpunkt U, wenn der Strom Iu auf einen Wert von nahe Null, d.h. AI, abgefallen ist, erfolgt ein Wechsel des Signals Ci vom Strommessfühler 29 vom Logikzustand «0» in den Logikzustand «1». Diese Veränderung beim Signal Ci wird von dem Steuergate-Regelkreis 29 in einen Impuls umgesetzt, was wiederum zur Folge hat, dass das Abschaltimpulssignal bi dem «GTO» 22 zugeführt wird.

Erhält über das Abschaltsignal bi der Steuergateanschluss des «GTO» 22 einen negativen Impulsstrom aufgeschaltet,

dann wird dieser Vollsteuergate-Thyristor innerhalb einer Periode von 10 ns bis 20 |xs abgeschaltet und in den Sperrzustand gebracht, so dass sich sein Sperrvermögen erholen kann.

Aus diesem Grunde wird der Kondensator 31 vom Strom Iu in der mit Fig. 3 wiedergegebenen Polarität aufgeladen. Nimmt zum Zeitpunkt ts der Strom Iu den Wert Null an, dann wird der Kondensator 31 im Hinblick auf Vu aufgeladen, und dies kann eingestellt werden über die Kapazität des Kondensators 31 oder über die Stärke des Stromes I. Die Spannung VB wird an den gewöhnlichen Thyristor des Thyristorzweiges UP als Sperrspannung angelegt, was wiederum zur Folge hat, dass eine Sperrspannung von (Eu - Ey + Vu) dem gewöhnlichen Thyristor zu5

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geführt wird, wie dies in Fig. 4 schraffiert dargestellt ist. Das aber bedeutet, dass zum Zeitpunkt t7 — und zwar auch dann, wenn die Spannung Eu gleich der Spannung Ev geworden ist — die Sperrspannung dem zum Thyristorzweig UP gehörenden gewöhnlichen Thyristor aufgeschaltet wird. Zum Zeitpunkt t8 — und nur dann, wenn eine Spannung von (Ey - Ey) gleich der Spannung Vb geworden ist, nimmt die Sperrspannung, die dem gewöhnlichen Thyristor des Thyristorzweiges UP aufgeschaltet ist, den Wert Null an.

Wenn für die an den Vollsteuergate-Thyristoren und an den gewöhnlichen Thyristoren der jeweils zutreffenden Thyristorzweige anliegenden Spannungen ein Verhältnis von 1 : 4 gegeben ist und wenn die Spannung Vb mit 20% der Spannung von (Ev - Ey) festgelegt ist, dann wird dem gewöhnlichen Thyristor solange eine Sperrspannung aufgeschaltet, bis dass die Spannung von (Ev - Eu) auf einen Wert von 20% der maximalen Spannung (Ev - Eu) ansteigt oder angestiegen ist.

Es ist somit problemlos, wenn in der Periode zwischen den Zeitpunkten t6 und tg der gewöhnliche Thyristor sein Durchlass-spannungs-Sperrungsvermögen wieder angenommen hat. Weil der elektrische Phasenwinkel zwischen dem Zeitpunkt t7 und dem Zeitpunkt ts einen Wert von sin"1 0,2 = 12° hat, wird, wie angenommen, zwischen den Zeitpunkten ts und t7 der elektrische Phasenwinkel durch Steuerung und Regelung auf 15° gehalten — und zwar wie dies bei dem konventionellen System der Fall ist, was wiederum zur Folge hat, dass der elektrische Phasenwinkel zwischen den Zeitpunkten ts bis ts einen Wert von 12° + 15° = 27° annimmt.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist mit Fig. 5 wiedergegeben. Auch hier sind gleiche und ähnliche Teile mit Fig. 1 und Fig. 3 mit den gleichen allgemeinen Hinweiszahlen gekennzeichnet.

Wie aus Fig. 5 zu erkennen ist, werden in einer Wechsel-richter-Anordnung 41 die zu den Thyristorzweigen UP, VP und WP gehörenden gewöhnlichen Thyristoren von einer Steuergleichstromquelle 42 aus über die Widerstände 43, 44 und 45 jeweils mit Steuerspannung versorgt. Eine Steuergleichstromquelle 46 führt über die Widerstände 47, 48 und 49 eine Gleichspannung auf die gewöhnlichen Thyristoren der Thyristorzweige UN, VN und WN.

Mit Fig. 6 wird die Funktion und die Arbeitsweise dieses Ausführungsbeispieles erläutert, wobei die Signale ähnlich jenen aus Fig. 4 sind und auch entsprechend gekennzeichnet sind. Auch die Wirkung des Umschaltvorganges oder Kommutations-vorgangs aus dem Stadium des Leitzustandes der Thyristorzweige UP und WN in das Stadium des Leitzustandes des Thyristorzweiges VP ist dem Vorgang nach Fig. 3 und dem darin beschriebenen Ausführungsbeispiel ähnlich.

Wird nach Fig. 6 zum Zeitpunkt t4 das Einschaltimpulssignal a2 dem Thyristorzweig VP aufgeschaltet, dann liegt, weil zu diesem Zeitpunkt die Spannung Eu grösser als die Spannung Ev ist, am Thyristorzweig VP eine Spannung von (Eu - Ev) als Durchlassspannung an, was wiederum zur Folge hat, dass der Thyristorzweig VP in den Leitzustand geschaltet wird. Zum gleichen Zeitpunkt fliessen auch die Ströme, die in Fig. 5 mit dem gestrichelten Pfeil B gekennzeichnet sind. Das hat wiederum zur Folge, dass der Strom Iu schwächer wird und der Strom Iv stärker. Wird zum Zeitpunkt tf, der Strom gleich Null, dann wechselt auch das Signal Ci des Strommessfühlers 24 vom Logikzustand «0» in den Logikzustand «1». Diese Änderung im Signal Ci wird von dem Steuergate-Regelkreis 29 in einen Impuls umgesetzt, was wiederum zur Folge hat, dass das Abschaltimpulssignal bi dem «GTO» 22 aufgeschaltet wird. Wenn mit dem Abschaltimpulssignal bi dem Steuergateanschluss des «GTO» 22 ein negativer Impulsstrom aufgeschaltet wird, dann wird dadurch dieser «GTO» 22 innerhalb von einer Periode von 10 us bis 20 [is in den Sperrzustand geschaltet, was wiederum bewirkt, dass sich dessen Sperrverhalten erholen kann. Nun wird als Folge davon, eine Steuerspannung aus der Steuergleichstromquelle 42 über den Widerstand 43 dem «GTO» 22 in Durchlassrichtung aufgeschaltet. Die Grösse dieser Spannung wird im weiteren Verlaufe der Beschreibung als Vb bezeichnet. Der gewöhnliche Thyristor des Thyristorzweiges UP erhält die Spannung Vb als eine Sperrspannung zugeführt, was wiederum zur Folge hat, dass, wie es schraffiert dargestellt ist, der gewöhnliche Thyristor eine Sperrspannung von (Eu - Ev + Vb) aufgeschaltet erhält, (Fig. 6). Damit aber erhält zum Zeitpunkt t7 — und zwar auch dann, wenn die Spannung Eu gleich der Spannung Ev wird — der zum Thyristorzweig UP gehörende gewöhnliche Thyristor immer noch die Sperrspannung Vb zugeführt. Zum Zeitpunkt t8 — aber erst nachdem die Spannung von (Ev - Eu) gleich der Spannung Vb geworden ist — nimmt die am gewöhnlichen Thyristor des Thyristorzweiges UP anliegende Sperrspannung den Wert Null an. Wenn für die an den Vollsteuergate-Thyristoren sowie an den gewöhnlichen Thyristoren der jeweils zutreffenden Thyristorzweige anliegenden Spannungen ein Verhältnis von 1 : 4 gegeben ist und wenn die Spannung Vb mit 20% der Spannung von (Ev - Eu) festgelegt ist, dann erhält der gewöhnliche Thyristor solange eine Sperrspannung aufgeschaltet, bis dass die Spannung von (Ev - Eu) auf einen Wert von bis zu 20% der maximalen Spannung (Ev -Eu) ansteigt oder angestiegen ist. Es ist somit völlig problemlos, wenn in der Periode zwischen den Zeitpunkten te bis t8 der gewöhnliche Thyristor sein Durchlassspannungs-Sperrvermögen wieder zurückgewinnt. Wegen der Annahme, dass zwischen den Zeitpunkten t6 und t7 der elektrische Phasenwinkel durch Steuerung und Regelung auf einen Wert von 15° gehalten wird, wird weil der elektrische Phasenwinkel zwischen den Zeitpunkten t7 und ts eine Grösse von sin-1 (0,2) = 12° hat, der elektrische Phasenwinkel zwischen den Zeitpunkten tf, bis ts eine Grösse von 12° + 15° = 27° annehmen.

Wenn zufolge der Erfindung ein Thyristor mit einer Abschaltzeit von weniger als 250 |is als gewöhnlicher Thyristor verwendet und wird die Zeit, die zwischen den Zeitpunkten ts bis tß bei dem ersten Ausführungsbeispiel (die Zeit zwischen den Zeitpunkten tf, bis tg beim zweiten Ausführungsbeispiel) verstreicht gesteuert und geregelt, dann wird trotz aller Streuung in der Steuerung und Regelung das Ziel von mehr als 500 jxs in der Weise erreicht, wie es im Zusammenhang mit der konventionellen Wechselrichter-Anordnung beschrieben worden ist. Der Mindestwert der Periode T> der Ausgangsseite der Wechselrichter-Anordnung kann mit nachstehend angeführter Formel berechnet werden:

360°

T2 = 500 us X = 6667 HS

27°

T2 = 6,667 ms (3)

Daraus kann sodann der Maximalwert fi der Ausgangsfrequenz berechnet werden, und zwar wie folgt:

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f2 = = 150 Hz (4)

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Demzufolge wird ein als vierpoliger Elektromotor ausgeführter bürstenloser Elektromotor mit einer Drehzahl von 4500 U/min arbeiten und ein als zweipoliger Elektromotor ausgeführter bürstenloser Elektromotor mit einer Drehzahl von 9000 U/min. Was das konventionelle Verfahren betrifft, so liegt die Grenze der Verwendung von bürstenlosen Elektromotoren bei einer vierpoligen Ausführung bei 2500 U/min und bei einer zweipoligen Ausführung bei 5000 U/min, so dass, um die erfor5

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derliche Drehzahl erreichen zu können ein drehzahlerhöhendes Getriebe verwendet werden muss. Ein derartiges drehzahlerhöhendes Getriebe, welches für höhere Leistungen und höhere Drehzahlen ausgelegt ist, macht aber bei der Herstellung Schwierigkeiten. Aus diesem Grunde sind anstelle solcher Getriebe auch Gasturbinen verwendet worden. Nun eröffnet diese Erfindung jedoch die Möglichkeit, auch für solche Anwendungsfälle bürstenlose Elektromotoren einsetzen zu können, die im Betrieb einfacher sind, die die Wartung erleichtern, die einen hohen Wirkungsgrad haben, die wirtschaftlich sind und die ein sehr hohes Regelungsverhalten mitbringen. Und das sind ganz bedeutende industrielle Vorteile. Die Beschreibung steht für den Fall, dass Vollsteuergate-Thyristoren mit Selbstabschaltungseigenschaften als Thyristor mit Zwangskommutations-funktion eingesetzt werden. Nun können aber auch andere und bereits bekannte Zwangskommutationsschaltungen Anwendung finden.

In den Ausführungsbeispielen ist ein Synchronmotor als Verbraucher oder als Last an die Wechselrichter-Anordnung 5 der Erfindung angeschlossen, und zwar derart, dass ein bürstenloser Elektromotor daraus entsteht. Die mit dieser Erfindung geschaffene Wechselrichter-Anordnung kann aber auch für alle anderen Anwendungsfälle als Gleichstrom-Wechsel-strom-Wechselrichter, der mit höheren Frequenzen sowie höhe-lo ren Leistungen und höheren Spannungen zu arbeiten in der Lage ist, eingesetzt und verwendet werden.

Zufolge dieser Erfindung kann der Sicherheitswinkel der Kommutation in der Wechselrichter-Anordnung verkleinert werden, so dass auch ein Betrieb mit stark erhöhtem Leistungs-15 faktor erreicht werden kann.

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3 Blätter Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Wechselrichter-Anordnung mit Eingangsklemmen zur Verbindung mit einer Gleichstromquelle, einem Thyristorzweige aufweisenden Stromrichter und mit Ausgangsklemmen zum Anschluss einer mit Wechsel- bzw. Drehstrom zu betreibenden Last sowie einer den Steuerelektroden der Thyristorzweige vorgeordneten Steuervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Gleichstromquelle (10) und den Thyristorzweigen (UP, VP, WP) abschaltbare Thyristoren (22, 23, 24) und in den Zuleitungen zu den Ausgangsklemmen deren Strom erfassende Detektorvorrichtungen (28) vorgesehen sind, und dass diese Detektorvorrichtungen beim Überschreiten vorgegebener Schwellwerte der in den Phasenleitungen auftretenden Ströme Ausgangssignale an eine den Steuerelektroden der abschaltbaren Thyristoren vorgeordnete erste Steuervorrichtung (29) sowie eine den Steuerelektroden der Thyristorzweige vorgeordnete zweite Steuervorrichtung (30) abgeben, und dass die erste Steuervorrichtung (29) aufgrund solcher Ausgangssignale dem jeweils zugeordneten der abschaltbaren Thyristoren ein Abschaltsignal und die zweite Steuervorrichtung (30) nach dessen Abschalten den Steuerelektroden des zugeordneten Thyristorzweiges eine Sperrspannung aufschalten.
2. Wechselrichter-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ersten Steuervorrichtung (29) den abschaltbaren Thyristoren (22, 23, 24) parallel geschaltete Kondensatoren zugeordnet sind.
3. Wechselrichter-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ersten Steuervorrichtung (29) die abschaltbaren Thyristoren (22, 23, 24) vorspannende Gleichstromquellen (42, 43, 44, 45) zugeordnet sind.

Gegenstand dieser Erfindung ist eine Wechselrichter-Anordnung mit Eingangsklemmen zur Verbindung mit einer Gleichstromquelle, einem Thyristorzweige aufweisenden Stromrichter und mit Ausgangsklemmen zum Anschluss einer mit Wechsel- bzw. Drehstrom zu betreibenden Last sowie einer den-Steuerelektroden der Thyristorzweige vorgeordneten Steuervorrichtung.

Fig. 1 zeigt eine konventionelle Wechselrichter-Anordnung, wobei als Beispiel der Einsatz dieser Wechselrichter-Anordnung bei einem bürstenlosen Elektromotor gewählt worden ist. Mit der allgemeinen Hinweiszahl 10 gekennzeichnet eine Gleichstromquelle, die auch die Steuerungs- und Regelungsfunktion zum Steuern und Regeln ihres Ausgangsgleichstromes Id aufweist. Die eigentliche Wechselrichterschaltung, mit der sich auch diese Erfindung befasst, ist mit der allgemeinen Hinweiszahl 11 gekennzeichnet. In dieser Wechselrichter-Schaltung sind die Thyristorzweige UP, VP, WP, UN, VN und WN schal-tungsmässig als eine Brückenschaltung angeordnet und ausgeführt. Von einer Gleichstromdrosselspule 12 wird durch Wegenahme der Welligkeitsanteile der Spannung der Gleichstrom der Gleichstromquelle 10 und des Wechselrichters geglättet, und das ist der Gleichstrom Id. Der mit der allgemeinen Hinweiszahl 13 gekennzeichnete bürstenlose Synchronmotor weist eine Ankerwicklung 14 und eine Feldwicklung 15 auf. Von einem Positionsmelder 16 wird ein Drehwinkel des Synchronmotores 13 gemessen und erfasst. Die allgemeine Hinweiszahl 17 steht für eine steuernde und regelnde Triggerschaltung, die in Übereinstimmung mit den Signalen, die ihr vom Positionsmelder 16 her aus Ausgangssignale aufgeschaltet werden, in steuernder und regelnder Weise die Thyristorzweige UP, VP, WP und WN triggert und schaltet.

Mit dem mit Fig. 2 dargestellten Signal-Zeit-Plan wird die Funktions- und Arbeitsweise der mit Fig. 1 wiedergegebenen Wechselrichter-Anordnung erläutert und verdeutlicht. Die in diesem Signal-Zeit-Plan angeführten Spannungen Eu, Ev und

Ew sind die Spannungen, die jeweils durch Induktion in den Phasen U, V und W des Synchronmotors 13 erzeugt werden. Die ebenfalls in diesem Signal-Zeit-Plan angegebenen Ströme Iu, Iv und Iw sind die Ströme, welche jeweils in den Phasen U, V und W des Synchronmotors 13 fliessen. Beim Umschalten aus dem Zustand, in welchem die Thyristorzweige UP und WN sich im Durchlasszustand oder Leitzustand befinden, in den Zustand, in welchem sich der Thyristorzweig im Durchlasszustand oder Leitzustand befindet, funktioniert und arbeitet die mit Fig. 1 dargestellte Wechselrichter-Anordnung wie folgt: Wie aus Fig. 2 zu erkennen ist, erhält zum Zeitpunkt ti der Thyristorzweig VP einen Triggerimpuls aufgeschaltet. Weil zum Zeitpunkt ti nun die Spannung Eu grösser ist als die Spannung Ev, erhält der Thyristorzweig VP als Durchlassspannung eine Spannung von (Eu - Ev) aufgeschaltet, wobei als Folge davon dieser Thyristorzweig VP in den Leitzustand oder Durchlasszustand geschaltet wird. Gleichzeitig beginnt der mit dem gestrichelten Pfeil A gekennzeichnete Strom zu fliessen. Das wiederum hat zur Folge, dass der Strom Iu schwächer und der Strom Iv stärker wird. Zum Zeitpunkt t2, wenn der Strom Iu auf Null abfällt, wird der Thyristorzweig UP abgeschaltet und in den Sperrzustand gebracht. Weil zu diesem Zeitpunkt die Spannung Eu grösser ist als die Spannung Ev, erhält der Thyristorzweig UP eine Spannung von (Eu - Ev) als Sperrspannung aufgeschaltet. Wenn zum Zeitpunkt t3 die Spannung Eu gleich der Spannung Ev wird, nimmt die Sperrspannung, welche am Thyristorzweig UP ansteht den Wert Null an woraufhin dann die am Thyristorzweig UP anstehende Spannung einen Polaritätswechsel erfährt. Dem Thyristorzweig UP wird die Durchlassspannung aufgeschaltet. Es ist aus diesem Grunde notwendig, dass zum Zeitpunkt t3 der Thyristorzweig vollständig abgeschaltet und sich vollständig im Sperrzustand befinden sollte, damit sich seine Durchlassspannungsblockierungsfähigkeit erholen kann. Dazu ist es erforderlich, dass die Periode zwischen den Zeitpunkten t3 und t3 grösser sein muss als die Abschaltzeit für einen Thyristor.

Neuerdings hat sich die Nachfrage für den Einsatz des zuvor beschriebenen bürstenlosen Elektromotors für Zwecke, die grössere Leistungen und höhere Drehzahlen erforderlich machen, in einem sehr grossen Ausmasse verstärkt. So wird beispielsweise verlangt, dass Kompressoren, die bisher in konventioneller Weise von Gasturbinen angetrieben werden, durch bürstenlose Elektromotoren angetrieben werden sollen, die im Betrieb einfacher sind, sich leichter warten lassen, die einen hohen Wirkungskrad haben, wirtschaftlich sind und eine besseres Regelungs- und Steuerungsverhalten aufzuweisen haben. Für solche Anwendungsmöglichkeiten muss ein bürstenloser Elektromotor sowohl eine höhere Leistung als auch höhere Drehzahlen aufbringen, beispielsweise 30000 kW und 6000 U/min oder 10000 kW und 9000 U/min. Der bürstenlose Elektromotor muss darüber hinaus auch noch mit höheren Spannungen arbeiten können, beispielsweise mit Spannungen von 3 kV bis einschliesslich 14 kV. Das macht eine Wechselrichter-Anordnung erforderlich, die ebenfalls eine höhere Leistung und höhere Frequenzen aufzuweisen hat. Thyristorelemente neigen im allgemeinen dazu, dass sie dann eine längere Abschaltzeit benötigen, wenn stärkere Spannungen und stärkere Ströme zu bewältigen sind, was wiederum bedeutet, dass für derartige Anwendungsfälle noch kein geeigneter schneller Hochleistungsthyristor entwickelt worden ist. So hat beispielsweise ein Thyristor mit einer periodischen Abschaltspannung und mit einer periodischen Sperrspannung von jeweils 4000 Volt Spitze und mit einem Strom von durchschnittlich 1500 A eine Abschaltzeit von ungefähr 400 |is. Nachstehend soll nun der Fall beschrieben werden, dass ein Thyristor, der eine Abschaltzeit von weniger als 250 jxs hat, ganz speziell für die Verwendung ausgewählt worden ist.

Zufolge Fig. 2 ist es erforderlich und zu wünschen, dass zwischen den Zeitpunkten t2 und tj der elektrische Phasen5

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winkel verkleinert, um dadurch den Leistungsfaktor des Syn-chronmotores 13 zu erhöhen und um seine Drehmomentschwankungen abzuschwächen. Nachstehend soll als Beispiel der Fall beschrieben werden, dass der elektrische Phasenwinkel zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 durch Steuerung und Regelung auf 15° gehalten wird. Das ist auch der Fall dafür, dass ein Thyristor eine Abschaltzeit von 250 |xs aufzuweisen hat. Wird die Steuung in der Regelung und in der Steuerung berücksichtigt und wird die Periode zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 durch Steuerung und Regelung so geführt, dass sie mehr als 500 ns beträgt, dann kann der Minimalwert für die Periode Ti im Hinblick auf die Ausgangsseite der Wechselrichter-Anordnung 11 unter Anwendung der nachstehend gegebenen Formeln ausgedrückt werden:

360°

T| = 500 p,s X = 12000 |xs

15°

Ti = 12 ms (1)

Daraus kann der Maximalwert der Ausgangsfrequenz wie folgt berechnet werden:

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fi = = 83,3 Hz (2)

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Das wiederum bedeutet, dass die Drehzahl des bürstenlosen Elektromotors begrenzt ist auf 2500 U/min für einen vierpoligen Elektromotor. In einem solchen Falle ist ein geeignetes Übersetzungsgetriebe erforderlich, damit die notwendige Drehzahl auch erreicht werden kann. Eine drehzahlerhöhende Getriebemechanik, die für grössere Leistungen und höhere Drehzahlen ausgelegt ist, bereitet bei der Herstellung jedoch viele Schwierigkeiten, was wiederum zur Folge hat, dass der Einsatz des bürstenlosen Elektromotors für die genannten Anwendungsfälle unvermeidbar seine Grenzen hat.