DD155711A3

DD155711A3 - INDIRECT CONVERTER FOR POSITIONING THE SPEED OF ASYNCHRONOUS MACHINES

Info

Publication number: DD155711A3
Application number: DD80221373A
Authority: DD
Inventors: Siegfried Thamm; Klaus-Peter Wildfang
Original assignee: Siegfried Thamm; Wildfang Klaus Peter
Priority date: 1980-05-27
Filing date: 1980-05-27
Publication date: 1982-06-30
Also published as: PL231345A1; BG37365A1; CS302681A1; DE3113490A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen indirekten Umrichter zur Stellung der Drehzahl von Asynchronmaschinen. Das Ziel der Erfindung besteht darin, den Aufwand fuer Glaettungsmittel, die bei der Gestaltung eines Gleichspannungs- oder Gleichstromzwischenkreises zur Spannungsstabilisation bzw. zur Stromaufpraegung erforderlich sind, klein halten zu koennen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen indirekten Umrichter zur Drehzahlstellung von Asynchronmaschinen zu schaffen, der gestattet, zur Realisierung eines uneingeschraenkten Drehzahlbereiches die Groesse des Mittelwertes der dem maschinenseitigen Stromrichter aufgepraegten Zwischenkreisspannung bzw. des dem maschinenseitigen Stromrichter aufgepraegten Zwischenkreisstromes ueber einen ebenfalls uneingeschraenkten Stellbereich zu variieren, ohne dass die Groesse der Spannung der Kommutierungskondensatoren des maschinenseitigen Stromrichters und damit dessen Kommutierungsfaehigkeit durch die Groesse des Mittelwertes der dem maschinenseitigen Stromrichter aufgepraegten Zwischenkreisspannung bzw. des dem maschinenseitigen Stromrichter aufgepraegten Zwischenkreisstromes beeinflusst wird. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest,dass dem maschinenseitigen Stromrichter eine zeitlich periodisch veraenderliche Zwischenkreisspannung aufgepraegt wird, deren Spitzenwert im wesentlichen konstant und deren Mittelwert stellbar ist.The invention relates to an indirect converter for the position of the speed of asynchronous machines. The aim of the invention is to be able to keep the cost of Glaettungsmittel that are required in the design of a DC or DC intermediate circuit for voltage stabilization or Stromaufpraegung small. The invention has for its object to provide an indirect converter for speed setting of asynchronous machines, which allows to realize an unrestricted speed range, the size of the mean value of the machine-side converter imprinted DC link voltage or of the machine-side converter imprinted DC link current over a likewise unrestricted adjustment range , Without the size of the voltage of the commutation of the machine-side converter and thus its Kommutierungsfaehigkeit by the size of the average value of the machine-side converter imprinted DC link voltage or of the machine-side converter imprinted DC link current is influenced. According to the invention, the object is achieved in that the machine-side power converter is impressed with a temporally periodically variable intermediate circuit voltage whose peak value is substantially constant and whose mean value can be set.

Description

22 1 373 -«-22 1 373 - «-

Indirekter Umrichter zur Stellung der Drehzahl von Asynchronmaschinen _m Indirect converter for setting the speed of asynchronous machines _m

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft einen indirekten Umrichter zur Stellung der Drehzahl von AsynchronmaschinenThe invention relates to an indirect converter for the position of the speed of asynchronous machines

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Characteristic of the known technical solutions

Zwischenkreisumrichter, auch als indirekte Umrichter bezeichnet, werden bekanntermaßen zur Stellung der Drehzahl von Asynchronmaschinen benutzt, indem sie, den Betriebsbedingungen der Asynchronmaschine entsprechend, eine Ausgangsspannung oder einen Ausgangsstrom variabel gestaltbarer Grundschwingungsamplitude und Grundschwingungsfrequenz erzeugen. Die Arbeitsweise des Zwischenkreisumrichters basiert auf jeweils einem von zwei bekannten grundsätzlichen Verfahren, die durch die bestimmende Größe im Gleichst rom- Z wischenkreis gekennzeichnet sind. Entweder arbeitet der Umrichter mit einem eingeprägten Strom im Zwischenkreis, oder die Gleichspannung im Zwischenkreis wird konstant gehalten, so daß dem maschinenseitigen Stromrichter eine Spannung aufgeprägt wird«, Bei letztgenannter Variante muß dann in bekannter ArtDC link converters, also referred to as indirect inverters, are known to be used to position the speed of asynchronous machines by generating an output voltage or output current of variably configurable fundamental amplitude and fundamental frequency, in accordance with the operating conditions of the asynchronous machine. The mode of operation of the DC link converter is based in each case on one of two known basic methods, which are characterized by the determining variable in the same order. Either the inverter works with an impressed current in the DC link, or the DC voltage in the DC link is kept constant, so that the machine-side converter is a voltage impressed «, In the latter variant must then in a known manner

1 ft ,!AiV -ΠΡΟϊΜΗ-ΛίΓϊΛ1 ft,! AiV -ΠΡΟϊΜΗ-ΛίΓϊΛ

· _ 2 ~ 22 1 37 3 · _ 2 ~ 22 1 37 3

und Weiae (Anschnittssteuerung, Pulsateuerung u.a.) die Amplitude und Frequenz der Grundschwingung der Ausgangsspannung durch einen selbstgelöschten Stromrichter gestellt werden.and Weiae (gating control, Pulsateuerung u.a.) The amplitude and frequency of the fundamental oscillation of the output voltage are provided by a self-extinguished converter.

Der Vorteil einer Anordnung mit konstanter Zwischenkreisspannung ist darin zu sehen, daß eine konstante oder annähernd konstante Zwischenkreisspannung technisch und ökonomisch günstig, beispielsweise durch ungesteuerte Gleichrichtung aus einem vorgegebenen ein- oder mehrphasigen Wechselstromnetz bereitgestellt werden kann. Der Nachteil einer solchen Anordnung besteht darin, daß für den selbstgelöschten maschinenseitigen Stromrichter ein erhöhter technischer und ökonomiacher Aufwand erforderlich ist. So werden an die Parameter der Steuereinrichtung sowie an die dynamischen Eigenschaften der leistungselektronischen Bauelemente dieses Stromrichters und der passiven Bauelemente seiner Kommutierungseinrichtung sehr hohe Anforderungen gestellt, wodurch der ökonomisch vertretbare Einsatz der nach diesem Verfahren arbeitenden Zwischenkreisumrichter bisher auf einige Sonderfälle beschränkt blieb. /BBC-Nachr. Bd. 46 (1964) S. 699 bis 721/The advantage of an arrangement with constant DC link voltage is the fact that a constant or approximately constant DC link voltage can be provided technically and economically favorable, for example by uncontrolled rectification from a given single- or multi-phase AC mains. The disadvantage of such an arrangement is that an increased technical and economiacher effort is required for the self-extinguished machine-side converter. Thus, very high demands are placed on the parameters of the control device and on the dynamic properties of the power electronic components of this converter and the passive components of its commutation, whereby the economically viable use of operating according to this method DC link converter has been limited to a few special cases. / BBC Msg. Vol. 46 (1964) p. 699 to 721 /

Um die Aufwendungen für den maschinenseitigen Stromrichter zu reduzieren, wendet man für dynamisch weniger anspruchsvolle Antriebe, wie z. B.: Spindelantriebe in der Textilindustrie, ein Verfahren an, bei dem die Zwischenkreisspannung in Grenzen gestellt wird und der maschinenseitige Stromrichter zur Speisung der Asynchronmaschine demzufolge nicht die Größe der Amplitude der Grundschwingung der Ausgangsspannung, sondern nur deren Frequenz zu stellen braucht, so daß der maschinenseitige Stromrichter durch einfacheIn order to reduce the expenses for the machine-side converter, one turns for less dynamic drives, such. B .: Spindle drives in the textile industry, a method in which the DC link voltage is limited and the machine-side converter for feeding the induction machine therefore does not need to set the size of the amplitude of the fundamental of the output voltage, but only their frequency, so that the Machine-side power converter by simple

2 2 13 7 32 2 13 7 3

schaltungstechnische Konfigurationen realisierbar ist. /E u. M 84 (1967) H. 3, S. 99 bis 112/. . In solchem Falle ist die Zwischenkreisspannung am Eingang des maschinenseitigen Stromrichters im stationären Betrieb zeitlich konstant bzw. annähernd konstant, gegebenenfalls durch zusätzliche Speicherelemente, wie z. B. Kondensatorbatterie, geglättet. Die Grenze der Funktionsfähigkeit eines derartigen indirekten Umrichters ist durch die Verkleinerung der Zwischenkreisspannung gegeben, die bei gleichbleibender Größe der Kommutierungskondensatoren des selbstgelöschten maschinenseitigen Stromrichters seine Kommutierungsfähigkeit einschränkt, so daß in der Praxisanwendung allgemein kein größerer Drehzahlstellbereich der Asynchronmaschine als 1:2 bis 1:3 ökonomisch realisiert werden kann.circuit configurations is feasible. / E u. M 84 (1967) H. 3, pp 99 to 112 /. , In such a case, the DC link voltage at the input of the machine-side converter in stationary operation is constant over time or approximately constant, possibly by additional memory elements such. B. capacitor bank, smoothed. The limit of the operability of such an indirect converter is given by the reduction of the intermediate circuit voltage, which restricts its commutation with a constant size of commutation of the self-extinguished machine-side converter, so that in practice generally no larger speed range of the asynchronous machine than 1: 2 to 1: 3 economically can be realized.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Zwischenkreisspannung in den vorgegebenen Grenzen stellbar. sein muß.Another disadvantage is that the DC link voltage within the predetermined limits adjustable. have to be.

Arbeitet der indirekte Umrichter mit eingeprägtem Strom im Gleichstrom-Zwischenkreis, ist der maschinenseitige Stromrichter ebenfalls als selbstgelöschter Wechselrichter ausgeführt, der die Aufgabe hat, den eingeprägten Strom des Gleichstrom-Zwischenkreises mit stellbarer Frequenz auf die Stränge der Asynchronmaschine zu schalten. Dieser Stromwechselrichter läßt sich gegenüber dem Wechselrichter, der die Amplitude der Ausgangsspannung und deren Frequenz stellen muß, schaltungstechnisch mit einfacheren Mitteln bezüglich des Kommutierungsaufwandes realisieren /ETZ-A 96 (1975) H. 11, S. 520 bis 523/If the indirect converter operates with impressed current in the DC link, the machine-side converter is also designed as a self-extinguished inverter, which has the task of switching the impressed current of the DC intermediate circuit with adjustable frequency to the strings of the asynchronous machine. This current inverter can be compared with the inverter, which must set the amplitude of the output voltage and its frequency, circuit technology with simpler means with respect to the Kommutierungsaufwandes / ETZ-A 96 (1975) H. 11, pp 520 to 523 /

Auch sind an die Ventile dieser Stromwechselrichter Also, to the valves of this inverter power

221373221373

keine hohen dynamischen Anforderungen zu stellen, so daß keine Verwendung von sogenannten Frequenz-· thyristoren und schnellen Dioden erforderlich ist, sondern von sogenannten Netzthyristoren und langsamen Dioden.no high dynamic requirements, so that no use of so-called frequency thyristors and fast diodes is required, but of so-called network thyristors and slow diodes.

Demgegenüber hat die Einprägung eines Zwischenkreisstromes einige Nachteile: .In contrast, the imprint of a DC link current has some disadvantages:.

- Pur die Stellung des eingeprägten Stromes ist eine Stromquelle erforderlich, die steuerbar sein muß.- Pur the position of the impressed current is a power source required, which must be controllable.

- Wenn diese Stromquelle eine Stromrichterkombination ist, muß der Zwischenkreisstrom mit erheblichem Glattungsaufwand, beispielsweise mit Induktivitäten im Zwischenkreis, geglättet werden, damit die Kommutierungssicherheit des selbstgelöschten Wechselrichters gegeben ist.- If this power source is a power converter combination, the DC link current must be smoothed with considerable smoothing effort, for example, with inductors in the DC link, so that the Kommutierungssicherheit the self-extinguished inverter is given.

- Durch die Kommutierung des den Wicklungen der Asynchronmaschine aufgeprägten Zwischenkreiastromes werden die Kommutierungseinrichtungen dieses Stromwechselrichters und damit auch seine aktiven Bau-- By the commutation of the windings of the asynchronous impressed Zwischenkreiastromes commutation of this inverter and thus its active construction

.elemente, wie z, B. Thyristoren und Dioden, spannungsmäßig stark beansprucht, wenn der Aufwand an Kommutierungskondensatoren und damit an Gewicht, Masse, Raum und Preis für den Stromwechselrichter in ökonomisch vertretbaren Grenzen sein soll..Electrical elements, such as, for example, thyristors and diodes, stressed in terms of voltage, when the cost of commutation and thus to weight, mass, space and price for the power inverter should be in economically acceptable limits.

Ziel der Erfindung " Object of the invention "

Das Ziel der Erfindung besteht darin, den Aufwand für Glättungsmittel, die bei der Gestaltung eines Gleichspannungs- oder Gleichstromzwischenkreises zur Spannungsstabilisation bzw. zur Stromaufprägung erforderlich sind, klein halten zu können.The aim of the invention is to be able to keep the cost of smoothing, which are required in the design of a DC or DC intermediate circuit for voltage stabilization or current impression, small.

221373221373

Explanation of the essence of the invention;

- Der Erfindung liegt diB Aufgabe zugrunde, einen indirekten, Umrichter zur Drehzahl stellung von Asynchronmaschinen zu schaffen, der gestattet, zur Realisierung eines uneingeschränkten Drehzahlstellbereiches die Größe des Mittelwertes der dem maschinenseitigen Stromrichter aufgeprägten Zwischenkreisspannung bzw. des dem maschinenseitigen Stromrichter aufgeprägten Zwischenkreisstromes über einen ebenfalls uneingeschränkten Stellbereich zu variieren, ohne daß die Größe "der Spannung der Kommutierungskondensatoren des maschinenseitigen Stromrichters und damit dessen Kommutierungsfähigkeit durch die Größe des Mittelwertes der dem maschinenseitigen Stromrichter aufgeprägten Zwischenkreisspannung bzw. des dem maschinenseitigen Stromrichter aufgeprägten Zwischenkreisstromes beeinflußt wird.- The invention is based on the diB object to provide an indirect, inverter for speed setting of asynchronous machines, which allows to realize an unrestricted speed control range, the size of the mean value of the machine-side converter impressed DC link voltage or the machine-side converter impressed DC link current via a likewise unrestricted Range to vary without the size of the voltage of the Kommutierungskondensatoren the machine-side converter and thus its commutation is influenced by the size of the mean value of the machine-side converter impressed intermediate circuit voltage or the machine-side converter impressed intermediate circuit current.

- Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß dem maschinenseitigen Stromrichter eine zeitlich periodisch veränderliche Zwischenkreisspannung aufgeprägt wird, deren Spitzenwert im wesentlichen konstant und deren Mittelwert stellbar ist.- According to the invention the object is achieved in that the machine-side converter a temporally periodically variable intermediate circuit voltage is impressed, the peak value is substantially constant and the mean value is adjustable.

Ausführungsbeispiele Ausführungsbei games

An Auaführungsbeispielen sei die Erfindung näher erläutert.On Auaführungsbeispielen the invention is explained in more detail.

Figur 1 zeigt einen Zwischenkreisumrichter 1, bestehend aus einem netzseitigen Stromrichter 2, der bei motorischem Betrieb der Asynchronmaschine aus einem Drehstromnetz, allgemein aus einem ein- oder mehrsträngigen Wechselstromnetz 5 gespeist wird, einem Zwischenkreis 3 ohne GlättungseinrichtungenFigure 1 shows a DC link converter 1, consisting of a network-side converter 2, which is fed with a motor operation of the asynchronous machine from a three-phase network, generally from a single- or multi-strand AC network 5, an intermediate circuit 3 without smoothing devices

- 6 - 221 373- 6 - 221 373

sowie einem maschinenaeitigen Stromrichter 4» der ein für den motorischen und generatorischen Betrieb einer Asynchronmaschine 6, notwendige Drehstromsystem erzeugt. Der netzseitige Stromrichter 2 sei in der Lage, eine Spannung an den Klemmen A-B des Zwischenkreises 3 zu erzeugen, deren zeitlicher Verlauf u_A_-g(t), dargestellt in Figur 2, folgende Merkmale besitzt:and a machine-side converter 4 »which generates a necessary for the motor and generator operation of an asynchronous machine 6, three-phase system. The network-side power converter 2 is capable of generating a voltage at the terminals AB of the DC link 3, the time course u _A _ -G (t), shown in Figure 2, has the following features:

- Die Funktion u_A__B(t) ist periodisch,- The function u _A _ _B (t) is periodic,

- der Spitzenwert U ist im wesentlichen konstant, -· der Mittelwert U ist stellbar.the peak value U is essentially constant, and the mean value U is adjustable.

In den Figuren 3, 4 und 5 sind drei verschiedene Schal-, tungsanordnungen als Beispiele für den netzseitigen Stromrichter 2 dargestellt:In FIGS. 3, 4 and 5, three different circuit arrangements are shown as examples of the network-side converter 2:

Figur. 3a zeigt eine bekannte Anordnung für motorischen Betrieb der Asynchronmaschine, bestehend aus einem ungesteuerten Diodengleichrichter 7 und einem Gleichstrompulssteller 8, symbolisch als Schalter dargestellt. Die Form der Spannung an den Klemmen A-B des maschinenseitigen Stromrichters 4 entspricht dem in Figur 2a, b dargestellten Verlauf, wobei die Frequenz und das Tastverhältnis und dadurch die Größe des auf den MaximalwertFigure. 3a shows a known arrangement for motor operation of the asynchronous machine, consisting of an uncontrolled diode rectifier 7 and a DC pulse controller 8, shown symbolically as a switch. The shape of the voltage at the terminals A-B of the machine-side converter 4 corresponds to the course shown in Figure 2a, b, wherein the frequency and the duty cycle and thereby the size of the maximum value

U bezogenen Mittelwertes U_m der Spannung u. r>(t) allein durch den Gleichstrompulssteller 8 bestimmt wird, der Maximalwert U von der Spannung des Netzes 5 sowie von der Schaltungskonfiguration des Diodengleichrichters 7 und damit unabhängig vom Betrieb der Anordnung, Figur 3b zeigt eine Anordnung für generatorischen Betrieb der Asynchronmaschine, bestehend aus einem voll ausgesteuerten netzgelöschten Wechselrichter 19 und einen Gleichstrompulssteller 8, symbolisch als Schalter dargestellt.U related mean U _{m of} the voltage u. r> (t) is determined solely by the DC pulse controller 8, the maximum value U of the voltage of the network 5 and the circuit configuration of the diode rectifier 7 and thus independent of the operation of the arrangement, Figure 3b shows an arrangement for generator operation of the asynchronous machine, consisting of a fully controlled mains extinguished inverter 19 and a DC pulse 8, shown symbolically as a switch.

-7.- 22 Ί 37 3-7.- 22 Ί 37 3

Die Form der Spannung an den Klemmen A-B des maschinenseitigen Stromrichters entspricht dem in Figur 2a, b dargestellten Verlauf, wobei die Frequenz und das Tastverhältnis und dadurch die Größe des auf den Maximalwert U bezogenen Mittelwertes U_m der. Spannung ü. -g(t> bei konstanten Betriebsparametern der Asynchronmaschine und des maschinenseitigen Stromrichters allein durch den Gleichstrompulssteller 8 bestimmt wird, der Maximalwert U von der Spannung des Netzes 5 sowie von der Schaltungskonfiguration und vom Steuerwinkel des netzgelöschten Wechselrichters 19 und damit unabhängig vom Betrieb der Anordnung .The shape of the voltage at the terminals AB of the machine-side converter corresponds to the course shown in Figure 2a, b, wherein the frequency and the duty cycle and thereby the size of the maximum value U relative to the average value U _m of. Tension ü. -g (t> is determined at constant operating parameters of the asynchronous machine and the machine-side converter solely by the DC pulse 8, the maximum value U of the voltage of the network 5 and the circuit configuration and the control angle of the network extinguished inverter 19 and thus independent of the operation of the arrangement.

Bekanntermaßen ist es auch denkbar, statt des netzgelöschten Wechselrichters zur .Bremsenergieumsetzung der Asynchronmaschine einen ohmschen Widerstand oder eine R-C-Kombination oder ein vorhandenes Gleichstromnetz zu benutzen. In solchem Falle wird der Maximalwert U der Spannung ^u/\_;a("k) i^m wesentlichen durch diese Elemente bestimmt.As is known, it is also conceivable to use an ohmic resistance or an RC combination or an existing direct current network instead of the network-extinguished inverter for .Bremsenergieumsetzung the asynchronous. In such a case, the maximum value U of the voltage ^u / _a ("k) i ^{m is} essentially determined by these elements.

Bekanntermaßen ist es auch denkbar, zur Bremsenergieumsetzung einen oder mehrere durch Gleichstrompulssteller gesteuerte Widerstände zu benutzen«, Figur 4 zeigt eine bekannte Anordnung eines Pulsstromrichters, bestehend aus Diodengleichrichter· 7 und zu diesem antiparallel geschalteten Stromrichter 11, dessen Ventile ein- und ausschaltbar sind, Die Induktivitäten 9 der Stränge des Netzes 5 bilden mit einer Kapazität 10 an den Klemmen A-B des Zwischenkreises 3 einen Resonanzkreis zur impulsförmigen Energieübertragung vom Netz 5 auf den Zwischenkreis 3 bzw. zur Formung des zeitlichen Verlaufs der Spannung u. _B(t) entsprechend Figur 2c, d, e. Die Kapazität des KondensatorsAs is known, it is also conceivable to use one or more resistors controlled by DC-pulse controllers for braking energy conversion. FIG. 4 shows a known arrangement of a pulse converter consisting of diode rectifier 7 and a power converter 11 connected in anti-parallel with its valves switched on and off Inductors 9 of the strings of the network 5 form with a capacitance 10 at the terminals AB of the intermediate circuit 3 a resonant circuit for pulsed energy transfer from the network 5 to the intermediate circuit 3 or for shaping the time course of the voltage u. _B (t) corresponding to Figure 2c, d, e. The capacity of the capacitor

- 8 - 22 1 373 - 8 - 22 1 373

10 ist gegenüber der eines bekannten Zwischenkreispufferkondensators wegen des grundsätzlich unter- schiedlichen Verwendungszweckes beider- Kapazitäten wesentlich geringer.10 is considerably smaller than that of a known DC link buffer capacitor because of the fundamentally different intended use of both capacitances.

Die Frequenz der Spannung u,_-ß(t) wird durch die Tastfrequenz des Stromrichters 11, der Maximalwert U gleichzeitig durch folgende Parameter bestimmt: Spannung des Netzes 5, Daten der Resonanzkreiselemente 9 und 10, Konfiguration des Diodengleichrichters 7, Taktfrequenz und relative Einschalt dauer des Stromrichters 11 sowie Belastung des Zwischenkreises durch den maschinenseitigen Stromrichter 4 entsprechend der Belastung der Asynchronmaschine 6. Bei vorgegebenen Schaltungsparametern der Anordnung ist der Maximalwert U somit entweder gleich oder größer als die gleichgerichtete Spannung des Netzes 5, beeinflußt durch die relative Einschalt dauer des Stromrichters 11 in Ab-The frequency of the voltage u, _- ß (t) is determined by the sampling frequency of the power converter 11, the maximum value U simultaneously by the following parameters: voltage of the network 5, data of the resonant circuit elements 9 and 10, configuration of the diode rectifier 7, clock frequency and relative switch-on duration of the power converter 11 and load the DC link through the machine-side converter 4 corresponding to the load of the induction machine 6. Given circuit parameters of the arrangement, the maximum value U is thus either equal to or greater than the rectified voltage of the network 5, influenced by the relative on duration of the power converter 11 in

hängigkeit von der Belastung.dependence on the load.

Figur 5 zeigt eine Anordnung eines Pulsgleichrichters, bestehend aus einem ungesteuerten Diodengleichrichter 7, einem durch Steuerimpuls einschaltbaren Ventil 12 sowie einer Induktivität 13 und, einer Kapazität 10 als Speicherelemente» Diese Speicherelemente 13 und 10 und ggf. auch die Induktivitäten 9 der- Stränge des Netzes 5 bilden mit den Ventilelementen 7 und 12 und dem Netz 5 einen Reihenresonanzkreis, der periodisch erregt wird, wodurch Energie vom Netz 5-an'die Klemmen A-B des Zwischenkreises transportiert wird. Die Stellung dieser Energie wird bei vorgegebenen Parametern des Netzes 5 sowie-der Schwingkreiselemente durch die Einschaltfrequenz des Ventils 12 bewirkt. Die Schwingkreiselemente 12, 13 und 10 sind deshalb auch alsFigure 5 shows an arrangement of a pulse rectifier, consisting of an uncontrolled diode rectifier 7, a switchable by control pulse valve 12 and an inductor 13 and, a capacitor 10 as memory elements »these memory elements 13 and 10 and possibly also the inductors 9 der- strands of the network 5 form with the valve elements 7 and 12 and the network 5 a series resonant circuit which is periodically energized, whereby energy is transported from the network 5 to the terminals AB of the intermediate circuit. The position of this energy is effected at predetermined parameters of the network 5 and the resonant circuit elements by the turn-on frequency of the valve 12. The resonant circuit elements 12, 13 and 10 are therefore also as

- 9 - 221 37 3- 9 - 221 37 3

Gleichstrompulssteller 8' mit Pulsfrequenzsteuerung ^: entsprechend Figur 3a bei motorischem Betrieb der Asynchronmaschine auffaßbar, die Elemente 20,. 21, 13 und 10 als Gleichstrompulssteller 8 mit Pulsfrequenzsteuerung entsprechend .Figur 3b bei generatorischem Betrieb der Asynchronmaschine.Gleichstrompulssteller 8 'with pulse rate control ^: according to Figure 3a during motor operation of the asynchronous auffaßbar, the elements 20,. 21, 13 and 10 as a DC pulse controller 8 with pulse frequency control according to .Figur 3b in generator operation of the asynchronous machine.

Wie in den vorgenannten Beispielen hat bei motorischem Betrieb der Asynchronmaschine die Spannung u._g(t) in Abhängigkeit von der Belastung einen Verlauf, wie in Figur 2c, d, e angegeben, wobei der Mittelwert U_m dusch die Pulsfrequenz des Gleichstrompulsstellers 8 stellbar ist und der Spitzenwert U wegen des Resonanzkreises über dem gleichgerichteten Wert der Spannung des Netzes 5 liegt, wodurch eine sichere Löschung des Ventils 12 nach jedem Arbeitstakt bewirkt wird. Bei Energierücklieferung in den Zwischenkreis 3 durch generatorischen Betrieb der Asynchronma'schine sperrt das Ventil 12, und es schaltet das steuerbare Ventil 20 periodisch den Widerstand 21 ein, so daß auch in diesem Falle die Spannung u,j,(t) einen Verlauf hat, wie in Figur 2c, d, e angegeben. Dabei ist der Mittelwert U durch die Pulsfrequenz des Gleichstrompulsstellers 8 stellbar und der Spitzenwert U außer von den Parametern der Resonanzkreiselemente 13 und 10 von den System- und Betriebsparametern der Asynchronmaschine und des maschinens.eitigen Stromrichters abhängigeAs in the aforementioned examples, in motor operation of the asynchronous machine, the voltage u._g (t) has a curve as a function of the load, as indicated in FIG. 2c, d, e, wherein the mean value U _m dusch is the pulse frequency of the direct-current pulse controller 8 and the peak value U is higher than the rectified value of the voltage of the network 5 because of the resonant circuit, which causes a safe extinction of the valve 12 after each power stroke. When energy return to the intermediate circuit 3 by generator operation of the Asynchronma'schine locks the valve 12, and it switches the controllable valve 20 periodically the resistor 21, so that in this case the voltage u, j, (t) has a course, as indicated in Figure 2c, d, e. In this case, the mean value U is adjustable by the pulse frequency of the DC pulse controller 8 and the peak value U except dependent on the parameters of the resonant circuit elements 13 and 10 of the system and operating parameters of the asynchronous machine and the machine-side converter

In Figur -6' ist ein Ausführungsbeispiel für den maschinenseitigen Stromrichter 4 entsprechend Figur 1 dargestellt. Es· zeigt einen bekannten selbstgelöschten Stromrichter mit Phasenfolgelöschung, bestehend aus steuerbaren Ventilen 16, Kommutierungs-FIG. 6 shows an exemplary embodiment of the machine-side power converter 4 according to FIG. It shows a known self-extinguished converter with phase sequence quenching, consisting of controllable valves 16, commutation

22 137 322 137 3

kondensatoren 17, Blindstrom- oder Freilaufdioden 14, Kommutierungsinduktivitäten 15 sowie Dioden 18 zur Verhinderung der Entladung der Kommutierungskondensatoren 17 über die V/icklungen der Asynchronmaschine 6. Es ist denkbar, auf die Dioden 18 zu verzichten, wenn durch steuerungstechnische Maßnahmen das Umschalten der Ventile 16 gerade zu dem Zeitpunkt erfolgt, in dem die Spannung der Kommutierungskondensatoren, die in diesem Falle annähernd dem Verlauf der Spannung u_A___B(t) folgen würde, ein Maximum erreicht hätte. Unter dieser Bedingung sind die Resonanzkreiselemente der Beispiele, die in Figur 4 und 5 angeführt sind, um .die Kommutierungsinduktivitäten 15 und die Kommutierungskapazitäten 17 als nachgeschalteter Resonanzkreis 2. Ordnung zu erweitern, oder es ist denkbar, als Resonanzkreiselemente ausschließlich die Kommutierungsinduktivitäten 15 sowie die Kommutierungskapazitäten 17 zu verwenden. Die Blindstrom- oder Freilaufdioden 14 bewirken, daß der Maschinenstrom im Falle u. _B(t) = 0 über die gerade eingeschalteten steuerbaren Ventile 16 weiterfließt, so daß ihr Strom allgemein nicht lückt, im Falle des Lückens jedoch so klein ist, daß die di/dt-Belastung der Ventile 16 beim Wiedereinschalten gering bleibt.Capacitors 17, reactive current or free-wheeling diodes 14, commutation inductances 15 and diodes 18 for preventing the discharge of the commutation 17 via the V / icklungen the asynchronous 6. It is conceivable to dispense with the diodes 18, if by switching control measures, the switching of the valves 16th at the moment when the voltage of the commutation capacitors, which in this case would follow approximately the course of the voltage u _A __ _B (t), would have reached a maximum. Under this condition, the resonant circuit elements of the examples given in FIGS. 4 and 5 are to expand the commutation inductances 15 and the commutation capacitances 17 as a second-order downstream resonant circuit, or it is conceivable that only the commutating inductances 15 and the commutation capacitances are resonant circuit elements 17 to use. The reactive current or freewheeling diodes 14 cause the machine current in the case u. _B (t) = 0 continues to flow through the controllable valves 16 which are currently switched on, so that their current generally does not go away, but in the case of the gap is so small that the di / dt load on the valves 16 remains low when they are switched on again.

Die Vorteile der- Erfindung; bestehen darin, daß - als netzseitige Stromrichter zur Speisung des.Zwischenkreises aus einem ein- oder mehrsträngigen Wechselspannungsnet ζ solche Stromrichter verwendet werden können, die einerseits keine Steuerblindleistung aus dem Netz beziehen und darüber hinaus dieses Netz mit solchen Stromoberschwingungen belasten, die auf Grund ihrer'relativ hohen Frequenz The advantages of the invention ; consist in the fact that - can be used as network-side power converter for supplying des.Zwischenkreises from a single or multi-strand Wechselspannungsnet ζ such converters, on the one hand no blind control power from the network and also burden this network with such current harmonics, due to their ' relatively high frequency

- 11 - 22 1 37 3- 11 - 22 1 37 3

einfacher zu kompensieren sind als solche, die durch Anschnittasteuerung entstehen, andererseits diskontinuierliche oder impulsförmige Energieübertragung in den oder aus dem Zwischenkreis bewirken,are easier to compensate than those caused by gating on the other hand cause discontinuous or pulse-shaped energy transfer into or out of the DC link,

- als maschinenseitige Stromrichter solche Schaltungskonfigurationen benutzt werden können, die keine dynamisch hochwertigen Ventile und darüber hinaus einfache Kommutierungseinrichtungen und- As a machine-side converter such circuit configurations can be used, the no high-quality dynamic valves and beyond simple commutation and

einfachsAnsteuerelektronik erfordern, ' .require easy control electronics, '.

- als Zwischenkreiselemente keine Mittel zur Energiezwischenspeicherung, wie sie im Vergleich zu den anderen Verfahren zur Spannungs- oder Stromglättung . erforderlich sind, aufzuwenden sind.- As intermediate circuit elements no means for energy buffering, as compared to the other methods for voltage or current smoothing. are required to spend.

Darüber hinaus ergibt sich bei Verwendung der Kommutierungsinduktivitäten 15 sowie der Kommutierungskapazitäten 17 als Resonanzkreiselemente beim Umschalten der Stromrichterventile 16 synchronisiert mit oder in Abhängigkeit von dem zeitlichen Verlauf der Zwischenkreisspannung bzw. der Spannung der Kommutierungskondensatoren bzw. der Ansteuerung des netzseitigen Stromrichters sowohl im Motor- als auch im Generatorbetrieb der Asynchronmaschine der Vorteil, daß auf die bekanntermaßen bei phasenfolgegelöschten Stromrichtern in Reihe mit den steuerbaren Ventilen 16 liegenden ungesteuerten Dioden 18 verzichtet werden kann, wodurch der leistungselektronische Aufwand für den maschinenseitigen Stromrichter noch weiter reduziert werden kann»In addition, when using the Kommutierungsinduktivitäten 15 and the Kommutierungskapazitäten 17 as resonant circuit elements when switching the converter valves 16 synchronized with or in dependence on the time course of the DC link voltage or the voltage of the commutation capacitors or the control of the network-side converter both in the engine as well In the generator mode of the asynchronous machine the advantage that can be dispensed with the well-known phase sequence deleted power converters in series with the controllable valves 16 uncontrolled diodes 18, whereby the power electronic effort for the machine-side converter can be further reduced »

Claims

22 1 37 3 .- * -

Claim of invention . ,

1. Indirect converter for setting the speed of asynchronous machines with the machine-side converter impressed intermediate circuit voltage,
characterized in that the intermediate voltage varies in time periodically, the peak value substantially constant
and whose mean value is adjustable.

2. Indirect converter according to item 1, gd, that used for generating the DC link voltage Gleichstrompulstellerstellerordnungen or pulse converter in conjunction with inductors (9, 13 »15) and capacitances (10, 17) · as elements of resonant circuits
become.

3. Indirect converter according to item 1 and 2, g.d., That only the commutation inductances (15) and the commutation capacitances (17) of the machine-side power converter (4) are used as resonant circuit elements.

4. Indirect converter according to items 1 to 3, gd, that the periodic switching of the converter valves (16) of the machine-side converter (4) synchronized with or in dependence on the time course of the intermediate circuit voltage or of the voltage of the Kommutierungskondensatoren (17) of the machine side Power converter (4) or by the control of the mains-side converter (2) takes place.

For this. JL_Seiten drawings