DD293469A5 - Verfahren zur synchronisation mehrerer gemeinsam betriebener getakteter eingangsstromrichter - Google Patents

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Ralf Reiser
Olaf Lerwe
Joerg Kaubisch
Reiner Wolf
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Abstract

Mehrere parallel betriebene Eingangsstromrichter lassen sich mit der Erfindung versetzt betreiben, indem auf die Grundwelle der Stromrichtereingangsspannung des Stromrichters synchronisiert wird, der den hoechsten Leistungsanteil hat. Damit koennen die Netzrueckwirkungen minimiert werden. Fig. 4{Verfahren; Synchronisation; Eingangsstromrichter, mehrere; Leistungsbedarf; Master; Versetzung; Grundwelle; Stromrichtereingangsspannung}

Description

Ändern sich die Leistungsverhältnisse und ein anderer Eingangsstromrichter übernimmt die Masterfunktion, wird dieser Funktionswechsel durch eine festgelegte Hysterese bzgl. des Leistungsbedarfes und eines zeitlich definierten Steuerregimes ermittelt, d. h. zum Zeitpunkt eines Stromnulldurchgangs oder zu einem anderen geeigneten Zeitpunkt. Die anfangs festgelegte Reihenfolge bleibt dabei erhalten.
Die Anfangssynchronisation kann dabei auf die Netzspannung erfolgen, es kann aber auch sofort auf die Grundwelle der Stromrichtereingangsspannung eines festgelegten Eingangsstromrichters synchronisiert werden, wobei dann für die Zeit bis zum Herstellen der Synchronität eine kapazitive oder induktive Taktung vorgegeben wird, um für diesen Stromrichter eine von Null verschiedene Phasenlage zur Netzspannung herzustellen, die zur Masterfindung notwendig ist.
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen
Fig. 1: das Prinzipschaltbild eines einzelnen Eingangsstromrichters, Fig. 2: die Spannungsverläufe der aus Fig. 1 ersichtlichen Spannungen, Fig. 3: die Taktung von vier parallel betriebenen Eingangsstromrichtern, Fig.4: die Signalverbindungen bei vier beteiligten Eingangsstromrichtern.
Fig. 1 zeigt einen einzelnen Eingangsstromrichter NSR und die vorgeschaltete Induktivität Ln, die i. w. aus dem Netztransformator resultiert, sowie die zugehörigen Spannungen - die Netzspannung uN, die Stromrichtereingangsspannung us und die Ausgangsgleichspannung ud. Die entsprechenden Spannungsverläufe
nung ud zusammengesetzten Stromrichtereingangsspannung, u, nicht natürlich meßbar ist und als eine Modellspannungnachgebildet werden muß.
Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Taktung bei vier beteiligten Eingarigsstromrichtern NSR, wobei aus Gründen der einfacheren
Darstellung von der Annahme gleicher Grundwellen Un, ...uR4 ausgegangen wurde. Als der Eingangsstromrichter mit der höchsten Leistung wird beispielsweise der Eingangsstromrichter NSR 2 angenommen. Auf die Grundwelle uR dieses
Stromrichters werden alle übrigen Stromrichter synchronisiert, wobei sich in der Reihenfolge NSR2, NSR4, NSR1, NSR3 um
jeweils 90° versetzt die Pulsung ergibt.
Fig.4 zeigt die prinzipiellen Signalverbindungen. Von der jeweiligen Stromrichter-Informationselektronik NSR11 ...NSRI4, die
ihrerseits über die Meßwertzuführung 3-6 die Werte von Eingangsstrom i, und Grundwelle uR der Stromrichtereingangsspannung us erhalten, empfängt der Block 1 für die Master- und Hystereseberechnung die nötigen
Informationen über die Leistungsanteile und wählt danach den entsprechenden Master-Stromrichter aus. Von diesem erfolgt
dann über die Synchronisationsleitungen 2 die Synchronisation der übrigen Stromrichter.
Die Netzstromrichter mit dem geringeren Leistungsbedarf rufen so bei eventuell auftretenden Fehlimpulsen wesentlich
minimierte Schwingungsanregungen hervor, da der Energieinhalt dieser Spannungsimpulse gegen Null geht.

Claims (4)

1. Verfahren zur Synchronisation mehrerer gemeinsam betriebener getakteter Eingangsstromrichter, gekennzeichnet dadurch, daß außerhalb der Einschattphase der Eingangsstromrichter (NSR) mit dem größten Leistungsbedarf als Master betrieben wird, auf dessen Grundwalle (uR) der Stromrichtereingangsspannung (us) die Synchronisation dieses sowie der übrigen versetzt getakteten Eingangsstromrichter (NSR) erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß bei Änderung der Leisturigsverhältnisse die Neufestlegung des Master-Stromrichters (NSR) in Abhängigkeit von einem festgelegten Hysteresewert nach einem zeitlich definierten Steuerregime erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß in der Einschaltphase eine Synchronisation auf die Netzspannung (uN) erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß in der Einschaltphase ein festgelegter Eingangsstromrichter (NSR) als Master-Stromrichter fungiert, der bis zum Herstellen der Synchronität im induktiven bzw. kapazitiven Bereich betrieben wird.
Hierzu 1 Seite Zeichnungen
Anwendungsgebiet der Erfindung
Das Varfahren dient zur Synchronisation von mehreren getakteten Eingangsstromrichtern, die in einer Anlage oder einem elektrischen Gerät, z.B. einer Stromrichterlokomotive, gemeinsam betrieben werden.
Charakteristik des bekannten Standes der Technik
Für hochwertige Antriebe, z. B. in der Elektrotraktion, werden heute Stromrichter mit getaktetem Eingangsstromrichter (Netzstromrichter) eingesetzt. Derartige Stromrichter sind z. B. aus der DE-AS 2217023 (H 02 M 1/12) bekannt. Sie haben erstens den Vorteil, in beiden Energierichtungen betrieben werden zu können. Zweitens ist es möglich, den Eingangsstromrichter so zu steuern, daß dem Netz lediglich Wirkstrom entnommen wird und daß die entstehenden Oberschwingungen im Netzstrom hinreichend klein gehalten werden können. Letzteres trifft insbesondere dann zu, wenn, wie bei Traktionsantrieben, mehrere Motoren mit jeweils zugehörigem Stromrichter parallel betrieben werden und die Eingangsstromrichter dann definiert versetzt getaktet werden, wobei die Versetzung bei zwei Antriebon 180°, bei vier Antrieben 90° usw. beträgt. In diesem Falle überlappen sich zeitlich die Ströme der einzelnen Stromrichter, so daß der Oberschwingungsgehalt des Gesamt-Eingangsstromes und damit die Netzrückwirkungen erheblich reduziert werden. Hierzu ist es nötig, alle Eingangsstromrichter gemeinsam auf Hie Netzspannung zu synchronisieren. Es entsteht aber der Nachteil, daß bei bestimmten Betriebszuständen des Netzstromrichters Schwingungsanregungen durch prinzipbedingt fehlerhafte Spannungsimpulse auftreten. Diese Spannungsimpulse entstehen durch das benutzte Sinus-Unterschwingungsverfaliren, bei dem es im Bereich der Sinusspannungs-Nulldurchgänge zu prinzipbedingten Fehümpulsen kommen kann. Diese wiederum sind dadurch bedingt, daß die Dreiecks-Modulationsspannung mit der Netzspannung synchronisiert ist, aber mit der Grundwelle der Stromrichtereingangsspannung verglichen wird, die in ihrer Phasenlage gegenüber der Netzspannung je nach Belastung des Stromrichters verschoben ist. Die Schwingungsanregungen können durch einen entsprechenden, allerdings aufwendigen Zusatzaufwand minimiert werden, siehe die DE-PS 2317067 (H 02 M 1/12).
Bei Einzelantrieben ist es auch möglich, die Synchronisation auf die Grundwelle der Stromrichtereingangsspannung vorzunehmen und damit die beschriebenen Schwierigkeiten zu umgehen. Wegen der unterschiedlichen Belastung der einzelnen Stromrichter eines Mehrfachantriebes sind die Stromrichtereingangsspannungen in ihrer Phasenlage aber gegenseitig verschoben, so daß eine versetzte Taktung nicht möglich war, ohne daß das beschriebene Problem wiederum auftreten würde. Diese Variante wurde deshalb bisher ausgeschlossen.
Ziel der Erfindung
Eingangsstromrichter mit versetzter Taktung bei minimaler Neürückwirkung gemeinsam zu betreiben, ohne daß zusätzlicher Aufwand für den Bereich der Spannungsnulldurchgänge erfolgen muß.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Synchronisationsprinzip zu finden, mit dem mehrere gemeinsam betriebene getaktete Eingangsstromrichter auf die Grundwelle der Stromrichtereingangsspannung synchronisiert werden können. Erfindungsgemäß wird die Aufgabedadurch gelöst, daß der Eingangsstromrichter mit dem größten Leistungsbedarf als Master betrieben wird, auf dessen Grundwelle der Stromrichtereingangsspannung die Synchronisation erfolgt. Der in diesem Stromrichter festgelegte Urtakt wird auf die weiteren Eingangsstromrichter übertragen und daraus die festgelegte Versetzung (z. B. bei vier Netzstromrichtern 90°, 180° und 270°) bestimmt.
DD90339382A 1990-04-03 1990-04-03 Verfahren zur synchronisation mehrerer gemeinsam betriebener getakteter eingangsstromrichter DD293469A5 (de)

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