DD243153A1

DD243153A1 - Schaltungsanordnung zur bremsstromregelung und ladestrombegrenzung von wechselrichtern mit spannungszwischenkreis

Info

Publication number: DD243153A1
Application number: DD28356785A
Authority: DD
Inventors: Helmut Hanisch; Gunther Budig
Original assignee: Elektroprojekt Anlagenbau Veb
Priority date: 1985-12-02
Filing date: 1985-12-02
Publication date: 1987-02-18

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Bremsstromregelung und Ladestrombegrenzung von Wechseltrichtern mit Spannungszwischenkreis. Sie ist bei Umrichtern anwendbar, bei denen die Bremsung der Drehstrommaschine ueber im Zwischenkreis angeordnete Bremschopper erfolgt. Es wird eine fuer die Ladestrombegrenzung und Bremsstromregelung gemeinsam nutzbare Schaltungsanordnung angestrebt, durch die der Zwischenkreiskondensator vor Stossstrombelastungen geschuetzt wird. Die Loesung beruht darauf, dass in einer Reihenschaltung von einem sowohl fuer den Aufladevorgang des Zwischenkreiskondensators Cd als auch fuer den Bremsvorgang gemeinsamen Begrenzungswiderstand R1 und dem Zwischenkreiskondensator Cd ein Entkopplungselement E eingefuegt ist. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf die Bremsstromregelung und Ladestrombegrenzung von Wechselrichtern, die über einen Spannungszwischenkreis gespeist werden und deren Bremsung über im Spannungszwischenkreis angeordnete Bremschopper erfolgt.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei der Frequenzverringerung einer umrichtergespeisten Drehstrommaschine speist diese Energie zurück. Ist netzartig kein Umkehrstromrichter im Einsatz, kann diese Energie nicht ins Netz abgegeben werden. Das bedeutet, daß der Zwischenkreiskondensator des Spannungswechselrichters aufgeladen wird.

Um die rückgespeiste Energie umzusetzen, werden in Umrichtern Bremschopper eingesetzt. Aus der DE-OS 3009994 ist es dazu bekannt, parallel zum Eingang des Wechselrichters und damit auch parallel zum Zwischenkreiskondensator einen mit einem ohmschen Widerstand in Reihe liegenden Schalter vorzusehen, durch den der Widerstand beim Übergang des Drehstrommotors von Treiben auf Bremsen eingeschaltet werden kann und erforderlichenfalls den Bremsstrom der Last aufnimmt. Durch eine entsprechende Steuerung des Schalters ist es möglich, die Spannung des Zwischenkreiskondensators während des Bremsvorganges konstant zu halten.

Außerdem ergeben sich beim Einschalten eines Wechselrichters mit Spannungszwischenkreis bei ungeladenem Zwischenkreiskondensator sehr große Einschaltstromspitzen. Zur Unterdrückung solcher Einschaltstromspitzen und der Vermeidung der damit verbundenen starken Belastung des Zwischenkreiskondensators ist es allgemein bekannt, vor dem Zwischenkreiskondensator einen Vorwiderstand anzuordnen, der nach einer vorbestimmten Zeit oder bei einem vorbestimmten Kondensatorspannungswert überbrückt wird. Gemäß DE-PS 3209754 ist es auch bekannt, diesen Widerstand und eine ihn bei Netzausfall elektrisch überbrückende Gleichrichterdiode in Serie mit dem Zwischenkreiskondensator parallel zum Verbraucher zu schalten.

Der Nachteil der angeführten Lösungen besteht darin, daß sowohl für die Ladestrombegrenzung des Zwischenkreiskondensators eines Spannungswechselrichters als auch für die Bremsstromregelung eines an den Wechselrichter angeschlossenen Drehstrommotors gesonderte, getrennt und voneinander wirkende Schaltungsanordnungen erforderlich werden.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist es, den für die Ladestrombegrenzung und Bremsstromregelung bei Spannungswechselrichtem erforderlichen Schaltungsaufwand zu minimieren.

Darlegung des Wesens der Erfindung -

Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine sowohl für die Ladestrombegrenzung eines Spannungswechselrichters als auch für seine Bremsung durch Kurzschließen des Zwischenkreises über einen Widerstand gemeinsam nutzbare Schaltungsanordnung zu schaffen, die den Zwischenkreiskondensator bei der Aufladung und Nachladung aus dem netzseitigen Gleichrichter, bei der Energieabgabe in den Wechselrichter sowie bei der Rückspeisung vom Wechselrichter vor Stoßstrombelastungen schützt.

Merkmale der Erfindung

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen dem sich aus der Serienschaltung von Zwischenkreiskondensator mit einer parallelen Anordnung von Widerstand und Diode ergebenden gemeinsamen ersten Verbindungspunkt und dem Anschluß des Widerstandes der auf den ersten Verbindungspunkt geführt ist, ein Entkopplungselement geschaltet ist, und zwischen dem von der Reihenschaltung des Widerstandes mit dem Entkopplungselement gebildeten gemeinsamen zweiten Verbindungspunkt und der Gleichspannungsschiene des Zwischenkreises, mit der der Zwischenkreiskondensator direkt verbunden ist, ein Schalter angeordnet ist.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung kann das Entkopplungselement von einem Widerstand gebildet werden, welcher hochohmiger als der mit ihm in Reihe liegende erste Widerstand ist.

Es ist ebenfalls vorteilhaft, als Entkopplungselement eine Diode einzusetzen, welche so zu polen ist, daß sie für die Kondensatorladung in Durchlaßrichtung geschaltet ist.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es zweckmäßig, als Schalter ein elektrisches Ventil zu verwenden, daß sowohl einschaltbar als auch ausschaltbar ist.

Ausführungsbeispiel

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles weiter beschrieben.

Fig. 1: zeigt die erfindungsgemäße Anordnung zur Bremsstromregelung und Ladestrombegrenzung Fig.

2 u.3: zeigen bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anordnung.

Das Prinzip einer Umrichterschaltung ist in Fig. 1 allgemein dargestellt. Der Umrichter besteht aus einem ungesteuerten Eingangsgleichrichter GL, einem Gleichspannungszwischenkreis mit dem Zwischenkreiskondensator Cd und der Zwischenkreisdrossel Ld, sowie einem Ausgangswechselrichter WR. Sowohl auf der Eingangsseite R, S, T als auch auf der Ausgangsseite u, v, w ist der Umrichter dreiphasig angeschlossen. Der Widerstand R1 im Zwischenkreis ist das sowohl für den Ladevorgang als auch für den Bremsvorgang gemeinsame strombegrenzende Element. Das zwischen dem Begrenzungswiderstand R1 und dem Zwischenkreiskondensator Cd eingefügte Entkopplungselement E begrenzt bzw. verhindert den Entladevorgang des Zwischenkreiskondensators C_d sowohl bei Brems- aus auch bei Ladevorgängen. Die Diode D1 hat die Aufgabe, eine möglichst verlustlose Speisung des Zwischenkreises aus dem Zwischenkreiskondensator zu realisieren. Mittels des Schalters S, der durch ein ein- und ausschaltbares elektrisches Ventil realisiert werden kann und wie in den Fig. 2 und

3 dargestellt, vbrteilhafterweise ein Transistor T oder ein GTO-Thyristor ist, wird der Zwischenkreis bei Bedarf über den Widerstand R1 kurzgeschlossen.

Im Moment der Zuschaltung der Zwischenkreisspannung fließt, da die Diode D1 in Sperrichtung gepoltjst, ein Kondensatorladestrom über den Begrenzungswiderstand R1 und das Entkopplungselement E zum Zwischenkreiskondensator C_d. Im Falle eines zu hohen Ladestromes des Zwischenkreiskondensators C_d kann mit dem Schalter S, zum Schutz des Zwischenstromkreiskondensators C_d vor Überstrom, der Zwischenkreis über den Widerstand R1 kurzgeschlossen werden. Durch eine geeignete Wahl der Ansteuerung des Schalters S, beispielsweise mittels einer Zweipunktregelung über die Erfassung der Zwischenkreisspannung, läßt sich der Ladestrom regeln. Hat der Ladestrom seinen Nennwert erreicht, wird der Schalter wieder geöffnet. Ein möglicher Entladestrom des Zwischenstromkreiskondensators bei Zuschalten des Schalters S wird dadurch begrenzt, daß in den Strompfad ein Entkopplungselement E eingefügt ist. Wird als Entkopplungselement E ein Widerstand R2, wie Fig. 2 zeigt, verwendet, fließt zwar ein gewisser begrenzter Entladestrom. Die Verwendung eines gegenüber dem Widerstand R1 höherohmigen Widerstandes R 2 hat aber den Vorteil, daß dieser ebenfalls die Funktion der Ladestrombegrenzung mit erfüllt. Somit wird in Fig. 2 die Ladestrombegrenzung durch die Reihenschaltung von R1 plus R2 realisiert. Es ist aber auch denkbar, wie die Fig.3 zeigt, als Entkopplungselement E eine Diode D 2 einzusetzen. Damit wird bei geschlossenem Schalter S ein möglicher Entladestrom des Zwischenkreiskondensator C_d über den Schalter S gänzlich verhindert. Außerdem gestattet die Diode D 2 eine verlustlosere Speisung des Zwischenkreises, als bei Verwendung des Widerstandes R2. Kommt es zu einer solchen Potentialdifferenz, daß die Zwischenkreiskondensatorspannung größer ist als die Zwischenkreisspannung, so wird zwangsläufig die Diode D1 leitend und es kann eine möglichst verlustarme Energierückspeisung aus dem Zwischenkreiskondensator C_d in den Zwischenkreis erfolgen.

Geht der umrichtergespeiste Motor in den generatorischen Betrieb über, erfolgt seine Bremsung über das Kurzschließen des Zwischenkreises mittels des Schalters S. Dabei bildet der Widerstand R1 jetzt den Bremswiderstand und der Bremsstrom fließt über den Bremswiderstand R1 und den Schalter S. In der Ausführung gemäß Fig. 3 wird beim Bremsvorgang eine Entladung des Zwischenkreiskondensators Cd durch die Diode D2 verhindert. Somit ist eine Entladung des Zwischenkreiskondensators Cd über die Diode D1 zur Speisung des Zwischenkreises nur möglich, wenn die Zwischenkreisspannung unter die Zwischenkreiskondensatorspannung abgesunken ist. In der Ausführung gemäß Fig. 2 wird eine Entladung des Zwischenkreiskondensators Cd bei Zuschalten des Schalters S durch den Widerstand R2 begrenzt.

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Bremsstromregelung und Ladestrombegrenzung von Wechselrichtern mit Spannungszwischenkreis, dessen Zwischenkreiskondensator in Serie mit einem Widerstand parallel zum Wechselrichtereingang geschaltet ist, wobei dem Widerstand eine Diode einer solchen Polung direkt parallel geschaltet ist, daß die Diode bei Netzausfall den Widerstand elektrisch überbrückt, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen dem sich aus der Serienschaltung von Zwischenkreiskondensator (C_d) mit der parallelen Anordnung von Widerstand (R 1) und Diode (D 1) ergebenden gemeinsamen ersten Verbindungspunkt (P 1) und dem Anschluß des Widerstandes (R 1), der auf den ersten Verbindungspunkt (P 1) führt, ein Entkopplungselement (E) geschaltet ist, und daß zwischen dem von der Reihenschaltung des Widerstandes (R 1) mit dem Entkopplungselement (E) gebildeten gemeinsamen zweiten Verbindungspunkt (P2) und der Gleichspannungsschiene des Zwischenkreises, mit der der Zwischenkreiskondensator (Cd) direkt verbunden ist, ein Schalter (S) angeordnet ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Entkopplungselement (E) von einem Widerstand (R2) gebildet wird, welcher hochohmiger als der mit ihm in Reihe liegende erste Widerstand (R 1) ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Entkopplungselement (E) von einer Diode (D2) gebildet wird, welche so gepolt ist, daß sie für die Kondensatorladung in Durchläßrichtung geschaltet ist.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß als Schalter (S) ein elektrisches Ventil verwendet wird, daß sowohl einschaltbar als auch ausschaltbar ist.