DE1003846B

DE1003846B - Device for improving the power factor when feeding multi-phase brushless converter motors in reversing operations

Info

Publication number: DE1003846B
Application number: DEA14936A
Authority: DE
Inventors: Erwin Kern
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1952-01-10
Filing date: 1952-01-10
Publication date: 1957-03-07

Description

Einrichtung zur Verbesserung des Leistungsfaktors bei der Speisung von mehrphasigen kollektorlosen Stromrichtermotoren in Reversierbetrieben Für die Speisung von Gleichstrommotoren in Reversierbetrieben über Stromrichter sind Schaltungen mit zwei Stromrichtern bekannt (Achterschaltung oder Kreuzschaltung), welche sowohl die Nutzbremsung als auch die Umkehrung der Drehrichtung des Motors in ähnlicher Weise wie bei Leonardschaltung gestatten. Bei der Kreuzschaltung ist jederzeit der eine Stromrichter als Gleichrichter, der andere als Wechselrichter gesteuert, so daß jederzeit ohne Verwendung von Schaltapparaten im Hauptstromkreis die Stromrichtung im Motor, also die Richtung des Drehmomentes, willkürlich umgekehrt werden kann. Bei der Umkehrung der Drehrichtung, d. h. der Spannung am Motor, muß jeweils die Funktion der beiden Stromrichter vertauscht werden. Bei Umrichtern erfolgt die Umkehrung der abgegebenen Spannung und damit auch die Vertauschung der Funktion der Stromrichter periodisch im Takt der Sekundärfrequenz. Grundsätzlich gleiche Schaltungen lassen sich auch für den Betrieb von kollektorlosen Stromrichtermotoren anwenden, welche in ihrem Verhalten demjenigen von Gleichstrommotoren entsprechen.Device for improving the power factor in the supply of multi-phase brushless converter motors in reversing operations For the Supplying DC motors in reversing operations via converters are circuits known with two converters (figure-eight connection or cross connection), which both regenerative braking as well as reversing the direction of rotation of the motor are similar Way as with Leonard circuit allow. With the cross connection is always the one power converter as a rectifier, the other as an inverter controlled so that at any time without the use of switching devices in the main circuit the current direction in the motor, i.e. the direction of the torque, can be reversed at will. When reversing the direction of rotation, i. H. the voltage at the motor, the Function of the two converters are interchanged. In the case of converters, the reverse occurs the output voltage and thus the reversal of the function of the converters periodically in time with the secondary frequency. Basically leave the same circuits can also be used for the operation of brushless converter motors, which correspond in their behavior to that of DC motors.

Bei der Drehzahlregulierung von Gleichstrommotoren über gesteuerte Gleichrichter ändert sich der netzseitige Leistungsfaktor in gleicher Weise wie die Drehzahl, so daß bei Reversiermotoren der mittlere Leistungsfaktor auf unbefriedigende Werte abfällt. Bei der gebräuchlichen natürlichen Kommutierung des Stromes zwischen den nacheinander brennenden Anoden der Stromrichter wird dem speisenden Netz sowohl beim Treiben wie auch beim Nutzbretnsen induktive Blindleistung entnommen. Es sind Schaltungen angegeben worden, welche unter Verwendung von zusätzlichen Einrichtungen die Zwangskommutierung des Stromes in der Weise erlauben, daß die Kommutierung statt wie normalerweise in der Richtung der zwischen den beteiligten Anoden vorhandenen Wendespannung nun entgegen derselben erfolgt. Bei Gleichrichterbetrieb bedeutet diese Zwangskommutierung eine Kommutierung vor, bei Wechselrichterbetrieb eine Kommutierung nach dem Nulldurchgang der Wendespannung. Dem entspricht eine Belastung des speisenden Netzes mit kapazitiver Blindleistung oder eine Abgabe von induktiver Blindleistung an das Netz. Könnte somit die eine Hälfte der Leistung eines Reversiermotors bei natürlicher Kommutierung mit induktiver Belastung des Netzes, die andere Hälfte bei Zwangskommutierung mit kapazitiver Belastung des Netzes aufgebracht werden, so könnte dadurch der resultierende Blindstrom der Gruppe auf einen kleinen Bruchteil vermindert und der Leistungsfaktor der Anlage entsprechend verbessert werden. Die nächstliegende Möglichkeit der Verwirklichung dieses Zieles bei kollektorlosen Stromrichtermotoren mit unterdrücktem Gleichstromkreis bestünde darin, zwei vollständige Umrichterschaltungen aufzustellen, wovon die eine mit natürlicher und die andere mit Zwangskommutierung ausgerüstet ist, welche zwischen den Klemmen des Netzes und den Klemmen der Motorwicklung parallel geschaltet würden. Dies ergäbe bei dreiphasigem Netz und dreiphasiger Wicklung des Stromrichtermotors einen Aufwand von mindestens sechsunddreißig Anoden bzw. sechsunddreißig Entladungsstrecken, also eine außerordentliche Verteuerung der Anlage.When regulating the speed of DC motors via controlled Rectifier, the line-side power factor changes in the same way as the speed, so that the average power factor in reversing motors to unsatisfactory Values falling. With the usual natural commutation of the current between the successively burning anodes of the power converter is both the feeding network inductive reactive power is drawn from both driving and regenerative powering. There are Circuits have been specified which are made using additional facilities allow the forced commutation of the current in such a way that the commutation takes place as usually in the direction of those present between the anodes involved Turning tension now takes place against the same. In the case of rectifier operation, means this forced commutation precedes a commutation, in the case of inverter operation, a commutation after the zero crossing of the reversing voltage. This corresponds to a burden on the dining room Network with capacitive reactive power or an output of inductive reactive power to the network. Could thus be half the performance of a reversing motor natural commutation with inductive load on the network, the other half are applied in the case of forced commutation with a capacitive load on the network, in this way the resulting reactive current of the group could be reduced to a small fraction reduced and the power factor of the system improved accordingly. the The closest possible way to achieve this goal with brushless converter motors with suppressed DC circuit would consist of two complete converter circuits of which one with natural and the other with forced commutation is equipped, which is between the terminals of the network and the terminals of the motor winding would be connected in parallel. This would result in a three-phase network and three-phase winding the converter motor requires at least thirty-six anodes or thirty-six discharge routes, so an extraordinary increase in the cost of the system.

Die vorliegende Erfindung gibt nun eine Lösung des Problems, den netzseitigen Leistungsfaktor bei Reversierbetrieb von kollektorlosen Stromrichtermotoren mit unterdrücktem Gleichstromkreis zu verbessern, ohne daß die Zahl der Entladungsstrecken vergrößert werden muß. Der Grundgedanke der Erfindung liegt in der Ausnutzung der Möglichkeit, bei Umrichterschaltungen mit unterdrücktem Gleichstromkreis die eine Halbwelle des Netzwechselstromes jeder Netzphase mit natürlicher Kommutierung und induktiver Belastung des Netzes, die andere Halbwelle aber mit Zwangskommutierung und kapazitiver Belastung des Netzes zu behandeln.The present invention now gives a solution to the problem, the network-side Power factor for reversing operation of brushless converter motors with suppressed DC circuit without reducing the number of discharge paths must be enlarged. The basic idea of the invention lies in the utilization of the Possibility of using one of the converter circuits with suppressed DC circuit Half-wave of the mains alternating current of each mains phase with natural commutation and inductive load on the network, but the other half-wave with forced commutation and to deal with capacitive loading of the network.

Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zur Verbesserung des Leistungsfaktors bei der Speisung von mehrphasigen, kollektorlosen Stromrichtermotoren in Reversierbetrieben, bei welcher jede Phasenklemme des Motors mit jeder Phasenklemme des Netzes über je zwei gittergesteuerte Entladungsstrecken in Gegenparallelschaltung verbunden ist, von welchen jeweils die eine bezüglich der Netzspannung als Gleichrichter, bezüglich der Motorspannung als Wechselrichter und gleichzeitig die andere bezüglich der Netzspannung als Wechselrichter, bezüglich der Motorspannung als Gleichrichter gesteuert ist, und daß in jedem Betriebszustand des Motors jederzeit die Kommutierung der stromführenden Entladungsstrecken der einen Stromrichtung gegenüber dem natürlichen Zündpunkt bezüglich der Netzspannung verfrüht, die Kommutierung der stromführenden Entladungsstrecken der anderen Stromrichtung verspätet wird. Die Wirkungsweise der Erfindung sei an Hand der Fig. 1 bis 3 erläutert. Die Diagramme Fig. 1 a, 1 b und 2 zeigen Stromkurven, und die Fig. 3 zeigt schematisch eine Schaltung zur Erläuterung der Kommutierung.The invention is a device for improving the Power factor when feeding multiphase, brushless converter motors in reversing operation, in which each phase terminal of the motor with each phase terminal of the network via two grid-controlled discharge paths in opposite parallel connection tied together is, of which the one with respect to the mains voltage as a rectifier, with regard to the motor voltage as an inverter and at the same time with regard to the other the mains voltage as an inverter, with regard to the motor voltage as a rectifier is controlled, and that in every operating state of the motor at any time the commutation of the current-carrying discharge paths of one current direction compared to the natural one Ignition point premature with respect to the mains voltage, the commutation of the live Discharge paths of the other current direction is delayed. How the The invention will be explained with reference to FIGS. The diagrams Fig. 1 a, 1 b and 2 show current curves, and FIG. 3 schematically shows an explanatory circuit the commutation.

In Fig. 1 a ist dargestellt, in welcher Weise bei der durch die Erfindung beabsichtigten Kommutierung der Entladungsstrecken der Strom im speisenden Netz nicht mehr, wie bekannt, unabhängig von der Drehzahl des Motors ist, sondern mit abnehmender Drehzahl des Motors ebenfalls abnimmt. Die Kurve der Fig. 1 b zeigt den resultierenden Momentanwert des Stromes im Netz, und in Fig.2 ist der Stromverlauf in den drei Phasen des Motors gezeigt.In Fig. 1 a it is shown in what way in the by the invention Intended commutation of the discharge paths of the current in the supply network is no longer, as is known, independent of the engine speed, but with decreasing engine speed also decreases. The curve of Fig. 1 b shows the resulting instantaneous value of the current in the network, and in Fig. 2 the current curve is shown in the three phases of the engine.

Bei voller Aussteuerung der Entladungsstrecken, also bei voller Drehzahl des Motors, ist die gestrichelt gezeichnete Stromkurve a, a1 des Netzstromes gegenüber der Netzspannung ß praktisch phasengleich. Für eine Verminderung der Motordrehzahl würden nun bei den bekannten Steuerverfahren mit natürlicher Kommutierung beide Stromhalbwellen derselben Phase des Netzes durch die zeitliche Verzögerung der Steuerimpulse in den Entladungsstrecken ebenfalls verzögert, so daß beide Stromhalbwellen a, a1 gegenüber der Spannungswelle ß nacheilen würden. Durch die Erfindung ist es möglich, bei Schaltungen mit unterdrücktem Gleichstromkreis die eine Stromhalbwelle gegenüber der Spannungswelle im nacheilenden Sinne, die andere Stromhalbwelle im voreilenden Sinne zu verschieben. Es wird beispielsweise die positive Stromhalbwelle a nach rechts in die ausgezogen gezeichnete Lage, die negative Stromhalbwelle a1 aber nach links in die ausgezogen gezeichnete Lage verschoben. Soweit sich die beiden Kurven a und a1 überlappen, ist der resultierende Momentanwert des Stromes gleich Null, wie Fig. 1 b zeigt. Es ergibt sich hieraus, daß der effektive Strom im Netz um so kleiner wird, je größer die Verschiebung der beiden Stromhalbwellen aus ihrer Normallage, d. h. also, je kleiner die am Motor wirksame Spannung und also auch seine Drehzahl ist. Die Verkleinerung des Effektivwertes des resultierenden Netzstromes ist aus der Kurve der Fig. 1 b ersichtlich, in welcher die Verkürzung der Länge der Stromimpulse gegenüber derjenigen der Kurven a und a1 in Fig. 1 a ersichtlich ist. Im Grenzfall, beim Anfahren des Motors aus dem Stillstand mit Spannung Null, wo die eine Stromhalbwelle a um 90° nacheilt, die andere Halbwelle a, um 90° voreilt (s. strichpunktiert gezeichnete Kurven in Fig.1a), ist der Strom im Netz gleich der Summe dieser Ströme, also Null.With full modulation of the discharge paths, that is, with the motor running at full speed, the dashed line curve a, a1 of the mains current is practically in phase with the mains voltage ß. In order to reduce the motor speed, with the known control method with natural commutation, both current half-waves of the same phase of the network would also be delayed by the time delay of the control pulses in the discharge paths, so that both current half-waves a, a1 would lag behind the voltage wave ß. The invention makes it possible, in circuits with a suppressed direct current circuit, to shift one current half-wave with respect to the voltage wave in the lagging sense and the other current half-wave in the leading sense. For example, the positive current half-wave a is shifted to the right into the position shown in solid lines, but the negative current half-wave a1 is shifted to the left in the position shown in solid lines. As far as the two curves a and a1 overlap, the resulting instantaneous value of the current is equal to zero, as FIG. 1b shows. It follows from this that the effective current in the network becomes smaller, the greater the shift of the two current half-waves from their normal position, ie the smaller the voltage acting on the motor and therefore also its speed. The reduction in the effective value of the resulting mains current can be seen from the curve in FIG. 1 b, in which the shortening of the length of the current pulses compared to that of curves a and a1 in FIG. 1 a can be seen. In the borderline case, when starting the motor from standstill with zero voltage, where one current half-wave a lags by 90 °, the other half-wave a, leads by 90 ° (see dash-dotted curves in Fig.1a), the current is in the network equal to the sum of these currents, i.e. zero.

Aus Fig.2 ist der schematisierte Stromverlauf in den Phasen RST des Stromrichtermotors zu ersehen. Daraus ergibt sich, daß der Verlauf der Stromkurve dieser Ströme gleich demjenigen des Primärstromes einer sechsphasigen Gleichrichtergruppe ist. Jede Phase führt im Verlauf einer Halbwelle einen praktisch konstanten Strom während einer Zeitdauer von 120° e1. zuzüglich der Überlappung. Abgesehen von der Überlappung, führen immer nur zwei Wicklungen gleichzeitig Strom, d. h., der Strom fließt bei Sternschaltung der Wicklungen in der einen Wicklung gegen den Sternpunkt, in einer andern von ihm weg.From Figure 2 is the schematic current flow in the phases RST of the Converter motor can be seen. It follows that the course of the current curve of these currents equal to that of the primary current of a six-phase rectifier group is. Each phase carries a practically constant current in the course of a half-wave during a period of 120 ° e1. plus the overlap. Apart from the Overlap, only two windings carry current at a time, i. i.e., the electricity flows with star connection of the windings in one winding against the star point, in another away from him.

In dem Schaltschema Fig.3 sind die drei Phasen 1, 2, 3 des den Motor 17 speisenden Netzes über die auf dem gleichen Kern der Glättungsdrossel sitzenden Wicklungen 7 bis 12 mit achtzehn Entladungsstrecken verbunden, von denen nur vier Entladungsstrecken, dargestellt durch die Gefäße 13, 14, 15, 16, eingezeichnet sind. Die achtzehn Entladungsstrecken, nachfolgend kurz als Gefäße bezeichnet, besitzen Gittersteuerung; sie sind in Gruppen von je drei benachbarten Gefäßen zusammengeschaltet, deren Anoden mit den Phasenleitern des Netzes und deren Kathoden unteinander verbunden sind.In the circuit diagram of FIG. 3, the three phases 1, 2, 3 of the motor are 17 feeding network via those sitting on the same core of the smoothing choke Windings 7 to 12 are connected to eighteen discharge paths, of which only four Discharge paths, represented by the vessels 13, 14, 15, 16, are shown. The eighteen discharge paths, hereinafter referred to as vessels for short, have Grid control; they are interconnected in groups of three adjacent vessels each, their anodes are connected to the phase conductors of the network and their cathodes are connected to one another are.

In den auf der linken Seite der Glättungsdrossel liegenden Gefäßen 13, 14 fließt der Strom von oben nach unten, in den rechts davon liegenden Gefäßen 15, 16 von unten nach oben. In dem für die folgende Erläuterung betrachteten Zeitmoment soll der Strom von der Netzphase 2 über Gefäß 13, Motorphasen 5, 6 und Gefäß 16 in Netzphase 3 zurückfließen. N immt der Motor elektrische Leistung auf, so ist die Spannung am Motor dem Strom entgegengerichtet, also ist Klemme 5 positiv gegen Klemme 6, und die beiden Gefäße 13 und 16 arbeiten als Gleichrichter. Die Steuerimpulse für die Steuergitter der Gefäße werden über rotierende Kontaktapparate 18 bis 31 zugeführt, von denen 18 bis 29 synchron mit der Motorfrequenz umlaufen. Die Kontaktapparate 30, 31 sind mit je zwei rotierenden Bürsten ausgerüstet, um die Kontaktdauer auf 120° e1. ausdehnen zu können. Die links der Glättungsdrossel liegenden neun Gefäße (13, 14 usw.) werden beispielsweise für Betrieb mit natürlicher Kommutierung, die neun Gefäße 15,16 usw. rechts der Glättungsdrossel aber für Betrieb mit Zwangskommutierung gesteuert. Der Begriff der Zwangskommutierung ist aus der Literatur (z. B. Deutsches Patent 671651) bekannt und wird hier nicht eingehend erläutert. Trotzdem also im betrachteten Zeitpunkt die beiden momentan arbeitenden Gefäße 13 und 16 als Gleichrichter arbeiten, werden diese Gefäße verschieden gesteuert in dem Sinne, daß das Gefäß 13 nach dem Nulldurchgang der Wendespannung, Gefäß 16 aber mit Hilfe der Zwangskommutierung vor dem Nulldurchgang der Wendespannung kommutiert. Zu diesem Zweck ist die Gesamtheit der synchron mit der Netzfrequenz umlaufenden Kontaktapparate 18 bis 29 in zwei Gruppen unterteilt. Innerhalb der Gruppen 18 bis 23 und 24 bis 29 haben sowohl die festen Kontakte wie auch die umlaufenden Bürsten der je sechs Kontaktapparate dieselbe Lage, dagegen sind die festen Kontakte der einen Gruppe 18 bis 23 gegenüber denjenigen der anderen Gruppe 24 bis 29 um 180° e1. verschoben. Außerdem sind die umlaufenden Bürsten der einen Gruppe gegenüber der der maximalen Gleichspannung entsprechenden Lage um einen willkürlichen Regulierwinkel zurückgestellt, diejenige der anderen Gruppe um denselben Winkel vorgeschoben. Das Steuergitter des Gefäßes 13 ist mit dem Kontaktapparat 18 der einen Gruppe, das Steuergitter des Gefäßes 16 mit dem Kontaktapparat 25 der anderen Gruppe verbunden. Arbeiten die Gefäße 13 und 16 bezüglich des Netzes als Gleichrichter, dann wird also das Gefäß 13 mit nacheilender natürlicher Kommutierung, das Gefäß 16 aber mit voreilender Zwangskommutierung gesteuert. Solange der Strom bei der Klemme 5 des Motors eintritt, arbeiten die dem Gefäß 13 benachbarten, nicht eingezeichneten Gefäße, welche mit den Netzphasen 1 und 3 verbunden sind, in gleicher Weise wie ein Dreiphasengleichrichter in Graetzschaltung in zyklischer Reihenfolge; sinngemäß dasselbe gilt für das Gefäß 16 usf. Um die Möglichkeit zu schaffen, jederzeit und stetig (ohne Durchführung irgendwelcher Schaltvorgänge im Hauptstrom- oder Steuerkreis) den Übergang vom Treiben zum Bremsen und umgekehrt vollziehen zu können, muß in ähnlicher Weise wie beim Umrichter die Steuerung so durchgeführt werden, daß gleichzeitig mit dem Gefäß 13 und dessen beiden Nachbargefäßen links der Drossel drei ebenfalls mit der Klemme 5 des Motors verbundene Gefäße mit entgegengesetzter Stromrichtung rechts der Drossel in Bereitschaft gehalten werden. Diese in Abb.3 nicht eingezeichneten drei Gefäße müssen dann, solange das Gefäß 13 als Gleichrichter arbeitet, bezüglich des Netzes als Wechselrichter gesteuert werden; sie führen nur einen durch die Glättungsdrossel begrenzten geringen Ausgleichstrom. Wird aber zwecks Einleitung einer Bremsung des Motors durch Verstellung eines nicht gezeichneten Steuerorgans des Motors 17 die ideelle Gleichspannung des Netzes herabgesetzt, so nimmt auch der Strom im Gefäß 13 der Gleichrichtergruppe auf der linken Seite der Glättungsdrossel ab, unmittelbar daran anschließend nimmt der Strom in einem Gefäß derjenigen Wechselrichtergruppe rechts der Glättungsdrossel ztt, welche der das Gefäß 13 enthaltenden Gleichrichtergruppe zugeordnet ist. Der Strom in der Motorwicklung fließt nun bei unveränderter Richtung der Spannung am Motor im gleichen Sinne wie diese, d. h., der Motor arbeitet als Generator und wird gebremst. Bei den bisherigen Erläuterungen wurde davon ausgegangen, daß Klemme 5 gegen Klemme 6 positiv ist. Nach einer Drehung des Rotors des Motors um den elektrischen Winkel besteht derselbe Zustand zwischen den Klemmen 6 und 4. Infolge der gleichzeitigen Drehung der Bürsten an den Kontaktapparaten 30, 31 um den Winkel werden an Stelle der Bürsten der Kontaktapparate 18 und 25 die Bürsten der Kontaktapparate 19 und 26 unter Spannung gesetzt und dadurch die Gefäße 14 und 15 stromleitend gemacht. Was vorher über die Gefäße 13 bis 16 gesagt wurde, gilt sinngemäß auch für alle übrigen Gefäße mit der der zugehörigen Spannung entsprechenden Phasenlage. Bei der Nutzbremsung des Motors muß die Steuerung aller Gefäße in der Weise verändert werden, daß die beim Treiben des Motors bezüglich der Netzspannung als Gleichrichter und bezüglich der Motorspannung als Wechselrichter arbeitenden Gefäße nun bezüglich der Netzspannung als Wechselrichter, bezüglich der Motorspannung als Gleichrichter arbeiten. Da hierbei einerseits die Richtung der elektrischen Leistung sich umkehrt und anderseits die Richtung des Stromes in den Gefäßen gleichbleibt, müßte die Zündung der Gefäße nun bei umgekehrter Spannung erfolgen, also gegenüber dem bisher betrachteten Betriebsfall um 180° el. sowohl bezüglich der Netzspannung als auch bezüglich der Motorspannung verschoben werden. Mit Rücksicht auf die natürliche Kommutierung im Wechselrichterbetrieb muß aber diese Verschiebung bekanntlich kleiner als 180° bleiben. Es muß somit dem Steuergitter jedes Gefäßes eine zweite Steuerspannung zugeleitet werden. Diese kann die andere Steuerspannung niemals überdecken und nicht stören. Dementsprechend wird das Gitter des Gefäßes 13 außer von einem Kontakt des Kontaktapparates 18 auch von einem Kontakt des Kontaktapparates 27 gesteuert, welcher bezüglich der Netzfrequenz um 180° e1. versetzt ist und dessen Bürste von einem ebenfalls um 180° bezüglich der Motorfrequenz verschobenen Kontakt des Kontaktapparates 31 gespeist wird. Die Doppelbürste des Kontaktapparates 31 ist dabei gegenüber derjenigen des Kontaktapparates 30 um den doppelten Betrag der für eine sichere natürliche Kommutierung bezüglich der Motorspannung bei Wechselrichterbetrieb nötigen Zündvoreilung verschoben.In the vessels 13, 14 lying on the left side of the smoothing throttle, the current flows from top to bottom, in the vessels 15, 16 lying to the right from it from bottom to top. In the moment of time considered for the following explanation, the current should flow back from network phase 2 via vessel 13, motor phases 5, 6 and vessel 16 in network phase 3. If the motor is consuming electrical power, the voltage on the motor is opposite to the current, i.e. terminal 5 is positive against terminal 6, and the two vessels 13 and 16 work as rectifiers. The control pulses for the control grids of the vessels are supplied via rotating contact devices 18 to 31, of which 18 to 29 rotate synchronously with the motor frequency. The contact devices 30, 31 are each equipped with two rotating brushes to reduce the contact duration to 120 ° e1. to be able to expand. The nine vessels (13, 14, etc.) to the left of the smoothing throttle are controlled, for example, for operation with natural commutation, while the nine vessels 15, 16, etc. to the right of the smoothing throttle are controlled for operation with forced commutation. The concept of forced commutation is known from the literature (e.g. German patent 671651) and is not explained in detail here. In spite of the fact that the two currently working vessels 13 and 16 work as rectifiers at the time under consideration, these vessels are controlled differently in the sense that vessel 13 commutates after the reversing voltage has passed zero, while vessel 16 commutates with the help of forced commutation before the reversing voltage passes zero. For this purpose, the entirety of the contact apparatus 18 to 29 rotating synchronously with the mains frequency is divided into two groups. Within groups 18 to 23 and 24 to 29, both the fixed contacts and the rotating brushes of the six contact devices each have the same position, whereas the fixed contacts of one group 18 to 23 are 180 ° e1 compared to those of the other group 24 to 29 . postponed. In addition, the rotating brushes of one group are set back by an arbitrary regulation angle with respect to the position corresponding to the maximum direct voltage, those of the other group are advanced by the same angle. The control grid of the vessel 13 is connected to the contact device 18 of one group, the control grid of the vessel 16 to the contact device 25 of the other group. If the vessels 13 and 16 work as rectifiers with respect to the network, then the vessel 13 is controlled with trailing natural commutation, but the vessel 16 is controlled with leading forced commutation. As long as the current enters terminal 5 of the motor, the vessels (not shown) adjacent to vessel 13, which are connected to mains phases 1 and 3, work in the same way as a three-phase rectifier in a Graetz circuit in cyclic order; The same applies to the vessel 16 etc. be carried out so that at the same time with the vessel 13 and its two neighboring vessels to the left of the throttle three vessels also connected to the terminal 5 of the motor with opposite flow direction to the right of the throttle are kept in readiness. These three vessels, which are not shown in Fig. 3, must then be controlled as an inverter with respect to the network as long as the vessel 13 works as a rectifier; they only carry a small equalizing current limited by the smoothing choke. If, however, the ideal DC voltage of the network is reduced in order to initiate braking of the motor by adjusting a control element (not shown) of the motor 17, the current in the vessel 13 of the rectifier group on the left side of the smoothing choke also decreases, immediately afterwards the current decreases in one The vessel of that inverter group to the right of the smoothing choke which is assigned to the rectifier group containing the vessel 13. The current in the motor winding now flows in the same direction as the voltage on the motor in the same direction, ie the motor works as a generator and is braked. In the previous explanations it was assumed that terminal 5 is positive with respect to terminal 6. After one rotation of the rotor of the motor by the electrical angle the same condition exists between terminals 6 and 4. As a result of the simultaneous rotation of the brushes on the contact devices 30, 31 through the angle Instead of the brushes of the contact devices 18 and 25, the brushes of the contact devices 19 and 26 are energized, thereby making the vessels 14 and 15 conductive. What was said above about vessels 13 to 16 also applies analogously to all other vessels with the phase position corresponding to the associated voltage. When regenerative braking of the motor, the control of all vessels must be changed in such a way that the vessels operating as rectifiers when driving the motor with respect to the mains voltage and as inverters with respect to the motor voltage now work as inverters with respect to the mains voltage and as rectifiers with respect to the motor voltage. Since, on the one hand, the direction of the electrical power is reversed and, on the other hand, the direction of the current in the vessels remains the same, the vessels would now have to be ignited with the voltage reversed, i.e. by 180 ° el the motor voltage can be shifted. In view of the natural commutation in inverter operation, however, this shift must, as is known, remain smaller than 180 °. A second control voltage must therefore be fed to the control grid of each vessel. This can never mask the other control voltage and cannot interfere with it. Accordingly, the grid of the vessel 13 is controlled not only by a contact of the contact device 18 but also by a contact of the contact device 27, which is 180 ° e1 with respect to the mains frequency. is offset and the brush is fed by a contact of the contact device 31 also shifted by 180 ° with respect to the motor frequency. The double brush of the contact device 31 is displaced with respect to that of the contact device 30 by twice the amount of the ignition advance necessary for safe natural commutation with respect to the motor voltage during inverter operation.

Bei der beschriebenen Steuerung arbeitet somit zu jeder Zeit die Hälfte der stromführenden Gefäße mit künstlicher Kommutierung, so daß die angestrebte Verbesserung des Leistungsfaktors infolge der damit verbundenen zusätzlichen kapazitiven Belastung des Netzes erreicht wird, ohne daß die Zahl der Gefäße verdoppelt werden muß.With the control described, half works at all times the current-carrying vessels with artificial commutation, so that the desired improvement the power factor as a result of the additional capacitive load associated with it of the network is achieved without the number of vessels having to be doubled.

Die Regulierung der Drehzahl und der Drehrichtung des Motors erfolgt z. B. in der Weise, daß die Bürsten der Kontaktapparate 18 bis 23 und 24 bis 29 von je einem zum Netz synchron laufenden Synchronmotor angetrieben werden, welche je über einen Drehtransformator gespeist werden, von denen einer gleichsinnig und der andere gegensinnig zum Drehfeld gedreht wird und welche gemeinsam von einer Einhebelsteuerung beherrscht werden.The speed and direction of rotation of the motor are regulated z. B. in such a way that the brushes of the contact apparatuses 18 to 23 and 24 to 29 are each driven by a synchronous motor running synchronously with the network, which each fed via a rotary transformer, one of which is in the same direction and the other is rotated in the opposite direction to the rotating field and which are rotated together by one Single lever control can be mastered.

Die vorstehend beschriebene Einrichtung kann mit gleichem Resultat auch in der Weise durchgeführt werden, daß die Gefäße der einen Stromrichtung bei Gleichrichterbetrieb mit natürlicher und bei Wechselrichterbetrieb mit künstlicher Kommutierung betrieben werden, die Gefäße der anderen Stromrichtung aber bei Gleichrichterbetrieb mit künstlicher und bei Wechselrichterbetrieb mit natürlicher Kommutierung. In diesem Falle würden z. B. die Gefäße in Abb. 3 unabhängig von der Energierichtung dauernd mit Nacheilung, diejenigen der rechten Seite dauernd mit Voreilung kommutieren. Das Verhalten bezüglich des Leistungsfaktors ist dasselbe, wie vorher beschrieben.The device described above can produce the same result can also be carried out in such a way that the vessels flow in one direction Rectifier operation with natural and with inverter operation with artificial Commutation are operated, the vessels of the other current direction but with rectifier operation with artificial commutation and with inverter operation with natural commutation. In this Trap would z. B. the vessels in Fig. 3, regardless of the direction of energy with lag, those on the right-hand side commutate continuously with lead. The behavior with regard to the power factor is the same as described above.

Die Glättungsdrossel in Fig. 3 dient sowohl zur Glättung der von den Gefäßen erzeugten ideellen Gleichströme als auch zur Begrenzung der bei Rückzündung auftretenden Kurzschlußströme.The smoothing throttle in Fig. 3 serves both to smooth the of the Vessels generated ideal direct currents as well as to limit the reignition occurring short-circuit currents.

Im Ausführungsbeispiel sind zur Erleichterung des Verständnisses für die Erzeugung der Gittersteuerimpulse Kontaktapparate gewählt. Für die praktische Ausführung kommen Schaltungen bekannter Art in Betracht, welche ohne bewegliche Kontakte arbeiten und dasselbe Resultat ergeben.In the exemplary embodiment are to facilitate understanding for selected the generation of the grid control pulses contact apparatus. For the practical Circuits of a known type come into consideration, which are not movable Working contacts and giving the same result.

Claims

CLAIMS: 1. Device for improving the power factor when feeding multi-phase brushless converter motors in reversing operations, characterized in that each phase terminal of the motor is connected to each phase terminal of the network via two grid-controlled discharge paths in opposite parallel connection is connected, of which the one with respect to the mains voltage as a rectifier, regarding the? motor voltage as inverter and at the same time regarding the other the mains voltage as Inverter, with regard to the motor voltage is controlled as a rectifier, and that in every operating state of the motor at any time the commutation of the current-carrying discharge paths opposite one current direction The commutation is premature to the natural ignition point with regard to the mains voltage the current-carrying discharge path of the other current direction is delayed.

2. Device according to claim 1, characterized in that the leads from feeding network to the centers of on a common magnetic circuit arranged windings of a smoothing choke are connected so that all DC components of the load current of these windings magnetize the magnetic circuit in the same direction.

3. Device according to claim 1, characterized in that the degree of modulation the grid of all discharge paths simultaneously and equally by the regulating device of the motor is regulated so that the motor can be operated at any time without any switching operations in the main circuit and in the grid control circuit arbitrarily and continuously from the driving state can be transferred to regenerative braking or vice versa. Considered Publications: German Patents Nos. 644 721, 681 135, 643 691, 655 451, 635 621.