DE102008049536B3

DE102008049536B3 - Method for controlling rectifier circuit in rolling mill, involves interrupting ignition pulse sequence for beginning of commutation periods in mains phases for duration of pulse rest period during regenerative operation of circuit

Info

Publication number: DE102008049536B3
Application number: DE200810049536
Authority: DE
Inventors: Harald Hermenau
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2008-09-29
Filing date: 2008-09-29
Publication date: 2010-06-24
Anticipated expiration: 2028-09-30

Abstract

The method involves controlling thyristors (18a-18c, 19a-19c) of a non-regenerative electric rectifier (7) by ignition pulse sequences (S1, S2) during a commutation periods within a phase voltage half wave of mains phases (L1-L3). The thyristors are connected to the mains phases. The ignition pulse sequence and/or one of the ignition pulse sequences is interrupted or delayed for beginning of the commutation periods in the mains phases for duration of a pulse rest period during a regenerative operation of a rectifier circuit (1). An independent claim is also included for a rectifier circuit for switching between a multi-phase alternating current mains and a direct current circuit with a thyristor control unit.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ansteuerung einer Gleichrichterschaltung mit einem rückspeisefähigen Gleichrichter und einem parallelgeschalteten, nicht-rückspeisefähigen Thyristor-Gleichrichter. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Steuereinheit zur Ansteuerung der Thyristoren des nicht-rückspeisefähigen Gleichrichters sowie auf eine nach dem Verfahren arbeitende Gleichrichterschaltung.The The invention relates to a method for driving a rectifier circuit with a regenerative rectifier and a parallel connected, non-regenerative thyristor rectifier. The invention further relates to a control unit for Control of the thyristors of the non-regenerative rectifier and on a rectifier circuit operating according to the method.

Gleichrichter werden insbesondere als Teil einer Umrichterschaltung eingesetzt. Solche Umrichterschaltungen dienen insbesondere zur Umrichtung eines zeitlich wechselnden Netzstroms in einen Antriebsstrom für einen Elektromotor.rectifier are used in particular as part of a converter circuit. Such converter circuits are used in particular for the conversion of a temporally changing mains current in a drive current for a Electric motor.

Eine Umrichterschaltung (nachfolgend kurz auch als Umrichter bezeichnet) weist in der Regel einen Gleichrichter und einen Wechselrichter auf, denen ein (Gleichspannungs-)Zwischenkreis zwischengeschaltet ist. Der Gleichrichter ist hierbei zwischen den Zwischenkreis und ein in der Regel mehrphasiges Stromnetz geschaltet und dient zur Umrichtung der Netzspannung in eine zeitlich konstante Zwischenkreisspannung. Der Wechselrichter ist andererseits dem Zwischenkreis und dem zu versorgenden Motor zwischengeschaltet und dient zur Umrichtung der Zwischenkreisspannung in eine wiederum zeitlich wechselnde, in der Regel mehrphasige Antriebsspannung für den Motor, deren Amplitude und Frequenz in Abhängigkeit der gewünschten Motordrehzahl und -leistung durch entsprechende Ansteuerung des Wechselrichters variabel eingestellt wird.A Inverter circuit (hereinafter also referred to as inverter) usually has a rectifier and an inverter on which a (DC) intermediate circuit interposed is. The rectifier is here between the DC bus and a usually switched multiphase power grid and is used for Umricht the mains voltage in a time constant DC link voltage. On the other hand, the inverter is connected to the DC link and to supplying motor interposed and serves to reorient the DC link voltage in a time-changing, in the Usually multi-phase drive voltage for the motor, its amplitude and frequency in dependence the desired Engine speed and performance by appropriate control of the Inverter is set variably.

Bei Elektromotoren großer Leistung, wie sie beispielsweise als Antriebsmotoren in einem Walzwerk oder dergleichen eingesetzt werden, werden neben nicht-rückspeisefähigen Gleichrichtern auch rückspeisefähige Gleichrichter eingesetzt. Bei nicht-rückspeisefähigen Gleichrichtern wird elektrische Leis tung ausschließlich unidirektional von dem Stromnetz in den Zwischenkreis übertragen. Solche Gleichrichter sind im einfachsten Fall durch eine Dioden-Brückenschaltung gebildet, im Rahmen welcher jede Phase des Stromnetzes durch Dioden jeweils mit einer Hochpotentialschiene bzw. einer Niederpotentialschiene des Zwischenkreises verschaltet ist. In einer verbesserten Bauform eines nicht-rückspeisefähigen Gleichrichters sind die Dioden durch Thyristoren ersetzt. Ein solcher Gleichrichter ist nachfolgend als Thyristor-Gleichrichter bezeichnet.at Electric motors big Performance, as for example as drive motors in a rolling mill or the like are used in addition to non-regenerative rectifiers also regenerative rectifiers used. For non-regenerative rectifiers Electrical power is exclusively unidirectional from the power grid transferred to the DC link. Such rectifiers are in the simplest case by a diode bridge circuit formed in the context of which each phase of the power network through diodes each with a high-potential rail or a low-potential rail the DC link is interconnected. In an improved design a non-regenerative rectifier the diodes are replaced by thyristors. Such a rectifier is hereinafter referred to as a thyristor rectifier.

Ein rückspeisefähiger Gleichrichter kann elektrische Leistung einerseits von dem Stromnetz in den Zwischenkreis einspeisen. Dieser Betriebsmodus des Gleichrichters ist nachfolgend als Lastbetrieb bezeichnet. Andererseits kann ein rückspeisefähiger Gleichrichter – in einem rückspeisenden Betrieb – auch elektrische Leistung aus dem Zwischenkreis in das Stromnetz rückführen. Dies ermöglicht insbesondere, den von dem Umrichter angesteuerten Motor auch generatorisch zu nutzen, um beispielsweise die beim Abbremsen des Motors frei werdende Energie zumindest teilweise in das Stromnetz rückzuführen.One Regenerative rectifier can electrical power on the one hand from the mains to the intermediate circuit feed. This operating mode of the rectifier is below referred to as load operation. On the other hand, a regenerative rectifier - in a regenerative feedback Operation - too return electrical power from the intermediate circuit in the power grid. This allows in particular The engine driven by the inverter also has to be regenerative use, for example, the released when braking the engine At least partially return energy to the power grid.

Bei einem rückspeisefähigen Gleichrichter ist üblicherweise in einer Brückenschaltung zwischen jede Phase des Stromnetzes und die Hochpotentialschiene bzw. Niederpotentialschiene des Zwischenkreises jeweils ein aktiv ansteuerbarer Leistungsschalter geschaltet. Als Leistungsschalter werden hierbei üblicherweise schaltbare Halbleiter-Bauelemente, wie z. B. IGBTs herangezogen. Jedem Leistungsschalter des Gleichrichters ist üblicherweise eine Freilaufdiode anti-parallel geschaltet.at A regenerative rectifier is usually in a bridge circuit between each phase of the power grid and the high-potential rail or low potential rail of the DC link each active actuated circuit breaker switched. As a circuit breaker become common here switchable semiconductor devices, such. As IGBTs used. Each power switch of the rectifier is usually a freewheeling diode switched anti-parallel.

Für eine motoroptimierte Auslegung eines Umrichters ist es häufig wünschenswert, im netzseitigen Teil des Umrichters einen oder mehrere nicht-rückspeisefähige Gleichrichter in Parallelschaltung mit einem oder mehreren rückspeisefähigen Gleichrichtern einzusetzen. Eine solche Parallelschaltung mehrerer Einzel-Gleichrichter ist im Folgenden übergreifend als Gleichrichterschaltung bezeichnet. Bei einem überwiegend im Lastbetrieb eingesetzten Elektromotor, bei dem nur in geringem Umfang mit rückzuspeisender elektrischer Leistung zu rechnen ist, wäre es beispielsweise wünschenswert, mehrere nicht-rückspeisefähige Gleichrichter in Parallelschaltung mit einem rückspeisefähigen Gleichrichter einzusetzen.For a motor-optimized Design of an inverter, it is often desirable in the network side Part of the inverter one or more non-regenerative rectifiers connected in parallel with one or more regenerative rectifiers use. Such a parallel connection of several single rectifiers is overarching in the following referred to as a rectifier circuit. At a predominantly in Load operation used electric motor, in which only a small extent with Rückzuspeisender electric power is expected, it would be desirable, for example, several non-regenerative rectifier in parallel with a regenerative rectifier use.

Aus der GB 2 427 512 A ist ein Spannungszwischenkreis-Umrichter bekannt, der netzseitig einen nicht-rückspeisefähigen Gleichrichter und einen rückspeisefähigen Gleichrichter aufweist, die elektrisch parallel geschaltet sind. Der nicht-rückspeisefähige Gleichrichter weist als Halbleiterschalter Thyristoren auf, wobei der rückspeisefähige Gleichrichter abschaltbare Halbleiterschalter, insbesondere IGBT's, aufweist. Diese beiden Gleichrichter sind jeweils wechselspannungsseitig mittels Netzdrosseln mit einem speisenden Netz verbunden. Gleichspannungsseitig weist der nicht-rückspeisefähige Gleichrichter einen passiven Zwischenkreis-Filter und der rückspeisende Gleichrichter einen Zwischenkreiskondensator auf. Die gleichspannungsseitigen Anschlüsse des Zwischenkreiskondensators sind mit den gleichspannungsseitigen Ausgangs-Anschlüssen des nicht-rückspeisefähigen Gleichrichters verknüpft. Mittels dieser Kombination von zwei Gleichrichtern bleiben die Vorteile der beiden Gleichrichter erhalten, wobei einige Nachteile behoben werden.From the GB 2 427 512 A a voltage source inverter is known, the network side has a non-regenerative rectifier and a regenerative rectifier, which are electrically connected in parallel. The non-regenerative rectifier has as a semiconductor switch thyristors, wherein the regenerative rectifier turn-off semiconductor switch, in particular IGBT's having. These two rectifiers are each connected on the AC side by means of line chokes to a feeding network. On the DC voltage side, the non-regenerative rectifier has a passive DC link filter and the regenerative rectifier has a DC link capacitor. The DC voltage side terminals of the DC link capacitor are linked to the DC side output terminals of the non-regenerative rectifier. By means of this combination of two rectifiers, the advantages of the two rectifiers remain, with some disadvantages being remedied.

Nachteiligerweise treten bei einer Parallelschaltung von einem rückspeisefähigen Gleichrichter mit einem nicht-rückspeisefähigen Gleichrichter häufig Kreisströme auf, die die Rückspeisefähigkeit des bzw. der rückspeisefähigen Gleichrichter mitunter erheblich herabgesetzt. Solche Kreisströme werden von induktiven Netzdrosseln verursacht, die jedem der parallelgeschalteten Gleichrichter zur Begrenzung von Spitzenströmen sowie zur Entstörung des Stromnetzes vorgeschaltet sein müssen.Disadvantageously occur in a parallel circuit of a regenerative rectifier with a non-regenerative rectifier HOU Circular currents on which the regenerative power of the regenerative regenerative or the rectifier sometimes significantly reduced. Such circulating currents are caused by inductive mains chokes, which must be connected upstream of each of the rectifiers connected in parallel for limiting peak currents as well as for suppression of the power supply.

Aus der DE 34 26 324 A1 ist ebenfalls ein Spannungszwischenkreis-Umrichter bekannt, der netzseitig einen nicht-rückspeisefähigen Gleichrichter und einen rückspeisefähigen Gleichrichter aufweist. Gegenüber der Gleichrichterschaltung gemäß der GB 2 427 512 A sind zwischen gleichspannungsseitigen Ausgangs-Anschlüssen des nicht-rückspeisefähigen Gleichrichters und dem Zwischenkreiskondensator zwei Schalter angeordnet, mit denen der nicht-rückspeisefähige Gleichrichter vom Spannungszwischenkreis getrennt werden kann. Der rückspeisefähige Gleichrichter ist mit seinen gleichspannungsseitigen Ausgangs-Anschlüssen mit Anschlüssen des Zwischenkreiskondensators verbunden. Die beiden Schalter werden genau dann geöffnet, wenn die Spannung im Zwischenkreis höher als die Spannung am nicht-rückspeisefähigen Gleichrichter ist (Rückspeisebetrieb). Dadurch wird ein Energiefluss vom speisenden Netz zum Zwischenkreis unterbrochen. Außerdem kann kein Kreisstrom mehr fließen, so dass während der Energierückspeisung keine zusätzlichen Verluste im Gleichstromkreis mehr auftreten. Nachteilig ist, dass zusätzliche Bauelemente benötigt werden.From the DE 34 26 324 A1 a voltage source converter is also known, the network side has a non-regenerative rectifier and a regenerative rectifier. Opposite the rectifier circuit according to the GB 2 427 512 A between the DC side output terminals of the non-regenerative rectifier and the DC link capacitor, two switches are arranged, with which the non-regenerative rectifier can be separated from the voltage source circuit. The regenerative rectifier is connected with its DC side output terminals to terminals of the DC link capacitor. The two switches are opened exactly when the voltage in the DC link is higher than the voltage at the non-regenerative rectifier (regenerative mode). As a result, an energy flow is interrupted by the supplying network to the DC link. In addition, no circulating current can flow, so that no additional losses occur in the DC circuit during the energy recovery. The disadvantage is that additional components are needed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, solche Kreisströme bei einer Parallelschaltung von rückspeisefähigen Gleichrichtern und nicht-rückspeisefähigen Gleichrichtern innerhalb einer Gleichrichterschaltung zu vermeiden.Of the Invention is based on the object such circular currents at a Parallel connection of regenerative rectifiers and non-regenerative rectifiers within a rectifier circuit to avoid.

Diese Aufgabe wird verfahrenstechnisch gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Danach wird ein Verfahren zur Ansteuerung einer Gleichrichterschaltung angegeben, die mindestens einen rückspeisefähigen Gleichrichter der vorstehend beschriebenen Art sowie in Parallelschaltung hierzu einen nicht-rückspeisefähigen Thyristor-Gleichrichter umfasst. Die Gleichrichterschaltung ist hierbei einem mehrphasigen Stromnetz und einem Gleichstromkreis, insbesondere einem Gleichspannungs-Zwischenkreis einer Umrichterschaltung, zwischengeschaltet.These The object is procedurally achieved by the features of the claim 1. Thereafter, a method for driving a rectifier circuit specified, the at least one regenerative rectifier of the above described type and in parallel thereto a non-regenerative thyristor rectifier includes. The rectifier circuit is in this case a polyphase Power grid and a DC circuit, in particular a DC bus a converter circuit, interposed.

Verfahrensgemäß wird während eines Kommutierungszeitraums innerhalb jeder Phasenspannungs-Halbwelle jeder Netzphase ein zugeordneter Thyristor des nicht-rückspeisefähigen Gleichrichters mittels mindestens einer Zündpulssequenz aufgesteuert. Diese Zündpulssequenz bzw. mindestens eine der Zündpulssequenzen wird hierbei – zumindest im rückspeisenden Betrieb der Gleichrichterschaltung – immer dann für die Dauer einer vorgegebenen Pulsruhezeit ausgesetzt (d. h. unterbrochen) oder verzögert, wenn ein Kommutierungszeitraum in einer der weiteren Netzphasen beginnt. Mit anderen Worten werden die Thyristoren einer kommutierten Netzphase immer ab demjenigen Zeitpunkt für die Dauer der Pulsruhezeit nicht gezündet, zu dem ein Kommutierungswechsel in den übrigen Netzphasen stattfindet.According to the method is during a Commutation period within each phase voltage half-wave Each network phase an associated thyristor of the non-regenerative rectifier means at least one ignition pulse sequence turned on. This ignition pulse sequence or at least one of the ignition pulse sequences is here - at least in the recuperative Operation of the rectifier circuit - always for the duration of one predetermined pulse rest time (i.e., interrupted) or delayed, if a commutation period begins in one of the further network phases. In other words, the thyristors become a commutated mains phase always from that time on the duration of the pulse rest time not ignited, to which a commutation change in the rest Network phases takes place.

Als Kommmutierungszeitraum einer Netzphase wird derjenige Zeitraum innerhalb jeder Halbwelle der zugeordneten Phasenspannung bezeichnet, für den diese Phasenspannung im Vergleich mit den übrigen Phasenspannungen maximal bzw. minimal ist. Während dieses Kommutierungszeitraums ist eine solche Netzphase nämlich durch den rückspeisefähigen Gleichrichter kommutiert, d. h. durch Aufsteuerung des zugehörigen Leistungsschalters elektrisch leitend mit der Hochpotentialschiene bzw. Niederpotentialschiene des Gleichstromkreises verbunden.When Commutation period of a network phase becomes that period within each half wave denotes the associated phase voltage for which this Phase voltage in comparison with the other phase voltages maximum or is minimal. While this commutation period is such a network phase namely by the regenerative rectifier commuted, d. H. by controlling the associated circuit breaker electrically conductive with the high-potential rail or low-potential rail connected to the DC circuit.

Erkanntermaßen treten die zu vermeidenden Kreisströme in den einer Netzphase zugeordneten Zweigen der Gleichrichterschaltung stets dann auf, wenn in den übrigen Netzphasen ein Kommutierungswechsel stattfindet, d. h. wenn in einer weiteren Netzphase der Kommutierungszeitraum beginnt und entsprechend in einer dritten Netzphase der Kommutierungszeitraum endet. Indem erfindungsgemäß genau zum Zeitpunkt eines solchen Kommutierungswechsels die Thyristoren der zum Zeitpunkt des Wechsels kommutierten Netzphase nicht gezündet werden, wird der entsprechende Phasenzweig des nicht-rückspeisefähigen Gleichrichters elektrisch gesperrt. Die Ausbildung der unerwünschten Kreisströme wird hierdurch auf besonders einfache und effektive Weise ausgeschlossen, wodurch die Rückspeisefähigkeit des rückspeisefähigen Gleichrichters gesteigert wird.As you know, kicking the circulating currents to be avoided in the branches of the rectifier circuit associated with a phase phase always on, if in the rest Network phases a commutation change takes place, d. H. if in one further network phase of the commutation period begins and accordingly in a third network phase the commutation period ends. By doing according to the invention exactly at the time of such a commutation change the thyristors the commutated at the time of change network phase are not ignited, the corresponding phase leg of the non-regenerative rectifier becomes electrically blocked. The formation of unwanted circular currents is thereby excluded in a particularly simple and effective manner, whereby the regenerative capacity of the regenerative rectifier is increased.

Als Zündpulssequenz wird eine Abfolge von Spannungspulsen bezeichnet, die zur Aufsteuerung eines jeden Thyristors auf dessen Steuereingang gegeben wird. Die Einzelpulse innerhalb der Sequenz sind dabei durch Pulslücken getrennt, deren zeit liche Länge – zumindest in grober Näherung – etwa der Pulslänge entspricht. Die Grenzen einer Zündpulssequenz werden dagegen definiert durch jeweils eine, der Sequenz vor- und nachgeschaltete Pulspause, deren zeitliche Länge die Pulslänge, und somit auch die Länge der Pulslücken innerhalb der Sequenz, um ein Vielfaches übersteigt.When Zündpulssequenz is a sequence of voltage pulses that are used to control a each thyristor is given to its control input. The individual pulses within the sequence are separated by pulse gaps whose time Liche length - at least in a rough approximation - about the pulse length corresponds. The limits of a firing pulse sequence are defined, however, by one, the sequence before and downstream pulse break, the length of time the pulse length, and hence the length the pulse gaps within the sequence, many times over.

Im diesem Sinne wird jeder Thyristor des nicht-rückspeisefähigen Gleichrichters in einer bevorzugten Ausbildung des Verfahrens jeweils durch zwei zueinander zeitlich beabstandete Zündpulssequenzen angesteuert, die während desselben zugeordneten Kommutierungszeitraums aufeinanderfolgen. Die erste dieser beiden Zündpulssequenzen wird hierbei etwa zu Beginn des Kommutierungszeitraums gestartet, während die zweite Zündpulssequenz etwa im zeitlichen Mittelpunkt des Kommutierungszeitraums gestartet wird.In this sense, each thyristor of the non-regenerative rectifier is driven in a preferred embodiment of the method in each case by two mutually temporally spaced Zündpulssequenzen that during the same zuge order of commutation. In this case, the first of these two ignition pulse sequences is started approximately at the beginning of the commutation period, while the second ignition pulse sequence is started approximately in the time center of the commutation period.

Den hochpotentialseitigen Thyristoren des nicht-rückspeisefähigen Gleichrichters „zugeordnet” ist dabei jeweils derjenige Kommutierungszeitraum, der innerhalb der positiven Halbwelle der Phasenspannung der mit dem jeweiligen Thyristor verschalteten Netzphase liegt, zumal die hochpotentialseitigen Thyristoren innerhalb der positiven Halbwelle der jeweiligen Phasenspannung stromführend werden. Den niederpotentialseitigen Thyristoren des nicht-rückspeisefähigen Gleichrichters ist entsprechend derjenige Kommutierungszeitraum „zugeordnet”, der innerhalb der negativen Halbwelle der korrespondierenden Phasenspannung liegt. Beispielhaft sei der positiven Halbwelle einer sinusartig verlaufenden Phasenspannung ein Phasenwinkelbereich von 0° bis 180°, und der negativen Halbwelle dieser Phasenspannung ein Phasenwinkelbereich von 180° bis 360° zugeordnet. In diesem Fall werden für den hochpotentialseitigen Thyristor dieser Netzphase die erste Zündpulssequenz bei einem Phasenwinkel von etwa 30°, und die zweite Zündpulssequenz bei einem Phasenwinkel von etwa 90° gestartet. Entsprechend werden für den niederpotentialseitigen Thyristor dieser Netzphase die erste Zündpulssequenz bei einem Phasenwinkel von etwa 210°, und die zweite Zündpulssequenz bei einem Phasenwinkel von etwa 270° gestartet.The High-potential-side thyristors of the non-regenerative rectifier "assigned" is thereby in each case the commutation period that is within the positive Half-wave of the phase voltage of the interconnected with the respective thyristor Mains phase is located, especially since the high potential side thyristors within the positive half-wave of the respective phase voltage are energized. The low-potential-side thyristors of the non-regenerative rectifier is corresponding the commutation period "assigned" within the negative half-wave of the corresponding phase voltage is. An example is the positive half wave of a sinusoidal running Phase voltage a phase angle range from 0 ° to 180 °, and the negative half-wave this phase voltage associated with a phase angle range of 180 ° to 360 °. In this case will be for the high potential side thyristor of this network phase, the first ignition pulse sequence at a phase angle of about 30 °, and the second firing pulse sequence started at a phase angle of about 90 °. Become accordingly for the low-potential side thyristor this network phase the first ignition pulse sequence at a phase angle of about 210 °, and the second firing pulse sequence started at a phase angle of about 270 °.

Vorteilhafterweise wird hierbei jeweils die zweite Zündpulssequenz innerhalb jedes Kommutierungszeitraums nicht exakt zum zeitlichen Mittelpunkt des Kommutierungszeitraums, sondern gegenüber diesem verzögert um die Dauer der Pulsruhezeit gestartet.advantageously, Here, in each case, the second Zündpulssequenz within each Commutation period is not exactly the time center of the Commutation period, but delayed over this the duration of the pulse resting time started.

Bei der vorstehend beschriebenen Verfahrensvariante weisen beide Zündpulssequenzen zweckmäßigerweise etwa eine zeitliche Länge von 1/12 der Zyklusdauer der Phasenspannung, entsprechend einem Phasenwinkelintervall von 30° auf. Die zweite Zündpulssequenz ist dabei optional gegenüber der jeweils zugehörigen ersten Zündpulssequenz um die Dauer der Pulsruhezeit verkürzt.at The method variant described above expediently have both ignition pulse sequences about a length of time of 1/12 of the cycle time of the phase voltage, corresponding to one Phase angle interval of 30 °. The second ignition pulse sequence is optional opposite the respectively associated first ignition pulse sequence shortens the duration of the pulse resting time.

Die vorgegebene Pulsruhezeit beträgt in vorteilhafter Dimensionierung zwischen 200 μsec und 1 msec. Als besonders zweckmäßig hat sich eine Pulsruhezeit von etwa 300 μsec erwiesen.The predetermined pulse rest time is in an advantageous dimensioning between 200 μsec and 1 msec. As special has appropriate a pulse resting time of about 300 microseconds proved.

Die mit der Erfindung vermiedenen Kreisströme treten an sich nur im rückspeisenden Betrieb einer Gleichrichterschaltung der vorstehend genannten Art auf, so dass mit dem vorstehend beschriebene Steuerverfahren auch nur im rückspeisenden Betrieb der erfindungsgemäße Effekt erzielt wird. Zur Vereinfachung des Steuerverfahrens wird die verzögerte oder ausgesetzte Ansteuerung der Thyristoren des oder jeden nicht-rückspeisefähigen Gleichrichters bevorzugt dennoch auch im Lastbetrieb der Gleichrichterschaltung aufrechterhalten. Diese Verfahrensvariante hat insbesondere den Vorteil, dass steuerungstechnisch nicht zwischen dem rückspeisenden Betrieb und dem Lastbetrieb unterschieden werden muss. Die steuerungstechnischen Mittel zur Durchführung des Verfahrens können daher deutlich vereinfacht werden. Insbesondere hat sich gezeigt, dass das erfindungsgemäße Ansteuerverfahren den Lastbetrieb der Gleichrichterschaltung nicht spürbar beeinträchtigt.The avoided with the invention circular currents occur only in the regenerative Operation of a rectifier circuit of the aforementioned type on, so that with the control method described above also only in the recovering Operation of the effect of the invention is achieved. To simplify the tax procedure, the delayed or exposed control of the thyristors of the or each non-regenerative rectifier still preferred in load operation of the rectifier circuit maintained. This variant of the method has in particular the Advantage that control technology not between the regenerative Operation and the load operation must be distinguished. The control technology Means of implementation of the method therefore be significantly simplified. In particular, it has been shown that the driving method according to the invention the load operation of the rectifier circuit is not appreciably affected.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorteilhaft auch bei Gleichrichterschaltungen mit mehreren rückspeisefähigen Gleichrichtern und/oder mehreren nicht-rückspeisefähigen Gleichrichtern einsetzbar. Im letzteren Fall werden alle nicht rückspeisefähigen Gleichrichter nach dem erfindungsgemäßen Verfahren angesteuert.The inventive method is also advantageous in rectifier circuits with multiple regenerative rectifiers and / or several non-regenerative rectifiers used. In the latter case, all non-regenerative rectifiers according to the inventive method driven.

Die obige Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Thyristor-Steuereinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 6 zur Ansteuerung der Thyristoren eines nicht-rückspeisefähigen Thyristor-Gleichrichters der oben beschriebenen Art. Die Steuereinheit, bei der es sich wahlweise um eine analoge elektronische Schaltung oder eine logische Schaltung, insbesondere einen Mikroprozessor, handeln kann, ist hierbei schaltung- und/oder programmtechnisch derart eingerichtet, dass sie das vorstehend beschriebenen Verfahren in einer seiner Varianten automatisch durchführt.The The above object is still solved by a thyristor control unit with the features of claim 6 for driving the thyristors of a non-regenerative thyristor rectifier of type described above. The control unit, where it is optional an analogue electronic circuit or a logic circuit, In particular, a microprocessor, can act, this is circuit- and / or program technically set up so that they are the above described method automatically performs in one of its variants.

Die Thyristor-Steuereinheit ist insbesondere Teil einer Gleichrichterschaltung der oben genannten Art, wobei die Steuereinheit hierbei mit den Thyristoren des nicht-rückspeisefähigen Gleichrichters zur Ansteuerung derselben verschaltet ist.The Thyristor control unit is in particular part of a rectifier circuit the above-mentioned type, wherein the control unit in this case with the Thyristors of the non-regenerative rectifier is connected to control the same.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:One embodiment The invention is explained below with reference to a drawing. In this demonstrate:

1 in einem schematischen Blockschaltbild eine Gleichrichterschaltung mit einem rückspeisenden Gleichrichter und einem diesem parallelgeschalteten nicht-rückspeisefähigen Thyristor-Gleichrichter, sowie mit einer Steuereinheit zur Ansteuerung der Thyristoren des nicht-rückspeisefähigen Gleichrichters, 1 1 is a schematic block diagram of a rectifier circuit having a regenerative rectifier and a non-regenerative thyristor rectifier connected in parallel thereto, as well as a control unit for controlling the thyristors of the non-regenerative rectifier,

2 in einem schematischen Diagramm den zeitlichen Verlauf der Netzspannungen eines der Gleichrichterschaltung vorgeschalteten dreiphasigen Stromnetzes sowie den zeitlichen Verlauf der verketteten Netzspannung, 2 in a schematic diagram of the time course of the mains voltages of the rectifier circuit upstream three-phase power system and the time course of verket teten mains voltage,

3 in sechs zeitlich synchronen Diagrammen die zeitliche Abfolge der von der Steuereinheit an die Thyristoren des nicht-rückspeisefähigen Gleichrichters abgegebenen Zündpulssequenzen, und 3 in six chronologically synchronous diagrams, the time sequence of the output from the control unit to the thyristors of the non-regenerative rectifier ignition pulse sequences, and

4 in einem schematischen Diagramm den zeitlichen Verlauf des während einer positiven Halbwelle der Phasenspannung einer Netzphase in einem dieser Netzphase zugeordneten Leistungsschalter des rückspeisefähigen Gleichrichters fließenden Strom im Vergleich zu dem durch einen derselben Netzphase zugeordneten Thyristor des nicht-rückspeisefähigen Gleichrichters fließenden Strom. 4 in a schematic diagram, the time course of the current during a positive half wave of the phase voltage of a phase phase in a power phase associated circuit breaker of the regenerative rectifier current flowing compared to the current through one of the same phase phase associated thyristor of the non-regenerative rectifier current flowing.

Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.each other corresponding parts and sizes are always provided with the same reference numerals in all figures.

Die in 1 dargestellte Gleichrichterschaltung 1 ist einem Stromnetz 2 und einem Gleichstromkreis 3 zwischengeschaltet. Das Stromnetz 2 umfasst drei (Netz-)Phasen L1, L2 und L3, in denen zeitlich wechselnde Phasenspannungen U1, U2 und U3 anliegen. Der Gleichstromkreis 3, bei dem es sich beispielhaft um den Zwischenkreis einer Umrichterschaltung handelt, umfasst eine Hochpotentialschiene 4 sowie eine Niederpotentialschiene 5, zwischen denen eine zeitlich zumindest näherungsweise konstante Zwischenkreisspannung Uz anliegt. Die Gleichrichterschaltung 1 umfasst in Parallelschaltung zueinander einen rückspeisefähigen Gleichrichter 6 sowie einen nicht-rückspeisefähigen Gleichrichter 7.In the 1 illustrated rectifier circuit 1 is a power grid 2 and a DC circuit 3 interposed. The power grid 2 includes three (power) phases L1, L2 and L3, in which temporally changing phase voltages U1, U2 and U3 are present. The DC circuit 3 , which is exemplified by the intermediate circuit of a converter circuit, comprises a high-potential rail 4 and a low potential rail 5 , between which a temporally at least approximately constant DC link voltage Uz is applied. The rectifier circuit 1 comprises in parallel to each other a regenerative rectifier 6 and a non-regenerative rectifier 7 ,

Der rückspeisefähige Gleichrichter 6 umfasst drei Halbbrücken 8a, 8b und 8c, die in Parallelschaltung zueinander zwischen die Hochpotentialschiene 4 und die Niederpotentialschiene 5 des Gleichstromkreises 3 geschaltet sind. Über einen Mittelabgriff 9a, 9b bzw. 9c ist jede Halbbrücke 8a–8c mit jeweils einer zugeordneten Netzphase L1 (im Falle der Halbbrücke 8a), L2 (im Falle der Halbbrücke 8b) bzw. L3 (im Falle der Halb brücke 8c) verbunden. Zwischen den Mittelabgriff 9a–9c jeder Halbbrücke 8a–8c und die Hochpotentialschiene 4 ist jeweils ein hochpotentialseitiger Leistungsschalter 10a, 10b bzw. 10c geschaltet. Zwischen den Mittelabgriff 9a–9c und die Niederpotentialschiene 5 ist innerhalb jeder Halbbrücke 8a–8c jeweils ein niederpotentialseitiger Leistungsschalter 11a, 11b bzw. 11c geschaltet. Die Leistungsschalter 10a–10c und 11a–11c sind durch IGBTs (insulted gate bipolar transistors) realisiert. Parallel zu jedem der hochpotentialseitigen Leistungsschalter 10a–10c ist jeweils eine hochpotentialseitige Freilaufdiode 12a, 12b bzw. 12c geschaltet. Ebenso ist jedem der niederpotentialseitigen Leistungsschalter 11a–11c eine niederpotentialseitige Freilaufdiode 13a, 13b bzw. 13c parallel geschaltet. Die Freilaufdioden 12a–12c und 13a–13c sind jeweils in Sperrrichtung bezüglich des zwischen der Hochpotentialschiene 4 und der Niederpotentialschiene 5 gebildeten Spannungsgefälles geschaltet. Sie sind somit jeweils antiparallel zu den Leistungsschaltern 10a–10c und 11a–11c angeordnet.The regenerative rectifier 6 includes three half-bridges 8a . 8b and 8c , which are connected in parallel to each other between the high potential rail 4 and the low potential rail 5 of the DC circuit 3 are switched. About a middle tap 9a . 9b respectively. 9c is every half bridge 8a - 8c each with an associated network phase L1 (in the case of the half-bridge 8a ), L2 (in the case of the half-bridge 8b ) or L3 (in the case of the half bridge 8c ) connected. Between the middle tap 9a - 9c every half bridge 8a - 8c and the high-potential rail 4 each is a high potential side circuit breaker 10a . 10b respectively. 10c connected. Between the middle tap 9a - 9c and the low potential rail 5 is within each half bridge 8a - 8c in each case a low potential side circuit breaker 11a . 11b respectively. 11c connected. The circuit breakers 10a - 10c and 11a - 11c are realized by IGBTs (insulted gate bipolar transistors). Parallel to each of the high potential side circuit breakers 10a - 10c is in each case a high-potential side freewheeling diode 12a . 12b respectively. 12c connected. Likewise, each of the low potential side circuit breakers 11a - 11c a low potential side freewheeling diode 13a . 13b respectively. 13c connected in parallel. The freewheeling diodes 12a - 12c and 13a - 13c are each in the reverse direction with respect to the between the high potential rail 4 and the low potential rail 5 switched voltage gradient switched. They are thus each antiparallel to the circuit breakers 10a - 10c and 11a - 11c arranged.

Innerhalb jeder Netzphase L1–L2 ist den Halbbrücken 8a–8c jeweils eine induktive Netzdrossel 14a, 14b bzw. 14c vorgeschaltet. In Parallelschaltung zu den Halbbrücken 8a–8c umfasst der Gleichrichter 6 zudem einen Zwischenkreiskondensator 15 zur Glättung und Pufferung der Zwischenkreisspannung Uz.Within each network phase L1-L2 is the half bridges 8a - 8c one inductive mains choke each 14a . 14b respectively. 14c upstream. In parallel to the half bridges 8a - 8c includes the rectifier 6 also an intermediate circuit capacitor 15 for smoothing and buffering the intermediate circuit voltage Uz.

Der nicht-rückspeisefähige Gleichrichter 7 umfasst – ebenso wie der Gleichrichter 6 – drei in Parallelschaltung zwischen die Hochpotentialschiene 4 und die Niederpotentialschiene 5 geschaltete Halbbrücken 16a, 16b und 16c, an deren jeweiligen Mittelabgriff 17a, 17b bzw. 17c wiederum die Netzphasen L1, L2 bzw. L3 angeschlossen sind. Zwischen dem Mittelabgriff 17a–17c und der Hochpotentialschiene 4 ist innerhalb jeder Halbbrücke 16a–16c jeweils ein (hochpotentialseitiger) Thyristor 18a, 18b bzw. 18c angeordnet, während zwischen dem Mittelabgriff 17a–17c und der Niederpotentialschiene 5 innerhalb jeder Halbbrücke 16a–16c jeweils ein niederpotentialseitiger Thyristor 19a, 19b bzw. 19c angeordnet ist. Die Thyristoren 18a–18c und 19a–19c sind wiederum jeweils in Sperrrichtung bezüglich des Spannungsgefälles im Gleichstromkreis 3 gepolt.The non-regenerative rectifier 7 includes - as well as the rectifier 6 - Three in parallel connection between the high-potential rail 4 and the low potential rail 5 switched half bridges 16a . 16b and 16c , to their respective center tap 17a . 17b respectively. 17c in turn, the network phases L1, L2 and L3 are connected. Between the middle tap 17a - 17c and the high-potential rail 4 is within each half bridge 16a - 16c each one (high potential side) thyristor 18a . 18b respectively. 18c arranged while between the center tap 17a - 17c and the low potential rail 5 within each half bridge 16a - 16c in each case a low-potential side thyristor 19a . 19b respectively. 19c is arranged. The thyristors 18a - 18c and 19a - 19c are in turn in the reverse direction with respect to the voltage gradient in the DC circuit 3 poled.

Jeder Halbbrücke 16a–16c ist wiederum eine Netzdrossel 20a, 20b bzw. 20c unmittelbar vorgeschaltet. In Parallelschaltung zu den Halbbrücken 16a–16c ist zudem auch im Rahmen des Gleichrichters 7 ein Zwischenkreiskondensator 21 in den Gleichstromkreis 3 geschaltet.Every half bridge 16a - 16c is again a mains choke 20a . 20b respectively. 20c immediately upstream. In parallel to the half bridges 16a - 16c is also part of the rectifier 7 a DC link capacitor 21 in the DC circuit 3 connected.

Die Gleichrichterschaltung 1 umfasst des Weiteren eine Steuereinheit 22, die die Thyristoren 18a–18c und 19a–19c durch Ausgabe eines Spannungssignals auf den jeweiligen Steuereingang jedes Thyristors 18a–18c bzw. 19a–19c ansteuert. Die Steuereinheit 22 ist durch einen Mikrocontroller realisiert, in dem ein nachfolgend beschriebenes Steuerverfahren zur Ansteuerung der Thyristoren 18a–18c und 19a–19c in Form einer Software programmtechnisch implementiert ist. Alternativ hierzu könnte die Steuereinheit 22 aber auch durch eine analoge elektronische Schaltung realisiert sein.The rectifier circuit 1 further comprises a control unit 22 that the thyristors 18a - 18c and 19a - 19c by outputting a voltage signal to the respective control input of each thyristor 18a - 18c respectively. 19a - 19c controls. The control unit 22 is realized by a microcontroller, in which a subsequently described control method for driving the thyristors 18a - 18c and 19a - 19c is implemented programmatically in the form of a software. Alternatively, the control unit could 22 but also be realized by an analog electronic circuit.

Die Gleichrichterschaltung 1 umfasst ferner auch eine Steuereinheit zur Ansteuerung der Leistungsschalter 10a–10c und 11a–11c, die aus Vereinfachungsgründen in 1 nicht dargestellt ist. Bei dieser Steuereinheit handelt es sich ebenfalls vorzugsweise um einen Mikrocontroller. Insbesondere kann die Steuereinheit 22 (in nicht dargestellter Weise) auch zur Ansteuerung der Leistungsschalter 10a–10c und 11a–11c mitgenutzt werden.The rectifier circuit 1 also includes a control unit for controlling the power switch 10a - 10c and 11a - 11c , which for reasons of simplicity in 1 not shown. This control unit is likewise preferably a microcontroller. Especially can the control unit 22 (not shown) also for controlling the circuit breaker 10a - 10c and 11a - 11c be co-used.

Wie in 2 dargestellt, hat die in jeder Netzphase L1–L3 jeweils anliegende Netzspannung U1–U3 einen sinusartigen zeitlichen Verlauf. Entsprechend gliedert sich – wie in 2 am Beispiel der Phasenspannung U1 dargestellt – ein Zyklus der Netzspannungen U1–U3 jeweils in eine positive Halbwelle 23 und eine negative Halbwelle 24. Der zeitliche Ablauf eines jeden Zyklus der Phasenspannungen U1–U3 kann äquivalent auch durch einen Phasenwinkel beschrieben werden. Der Zyklus dauer tz entspricht hierbei ein Phasenwinkelintervall von 0° bis 360°. Konventionsgemäß erstreckt sich die positive Halbwelle 23 der Phasenspannung U1 zwischen 0° und 180° des Phasenwinkels, während sich die negative Halbwelle 24 der Phasenspannung U1 zwischen 180° und 360° des Phasenwinkels erstreckt.As in 2 shown, in each network phase L1-L3 respectively applied mains voltage U1-U3 has a sinusoidal time course. Accordingly divided - as in 2 shown on the example of the phase voltage U1 - a cycle of the mains voltages U1-U3 each in a positive half-wave 23 and a negative half wave 24 , The timing of each cycle of the phase voltages U1-U3 can be equivalently described by a phase angle. The cycle duration tz corresponds to a phase angle interval of 0 ° to 360 °. By convention, the positive half-wave extends 23 the phase voltage U1 between 0 ° and 180 ° of the phase angle, while the negative half-wave 24 the phase voltage U1 extends between 180 ° and 360 ° of the phase angle.

Wie aus 2 erkennbar ist, ist jede Phasenspannung U1–U3 für einen Teilabschnitt ihrer positiven Halbwelle 23 maximal. Dieser Teilabschnitt ist nachfolgend als positiver Kommutierungszeitraum kp bezeichnet. Für einen Teilabschnitt ihrer negativen Halbwelle 24 ist dagegen jede Phasenspannung U1–U3 minimal. Dieser Teilabschnitt ist nachfolgend als negativer Kommutierungszeitraum kn der jeweiligen Phasenspannung U1–U3 bezeichnet. Die Kommutierungszeiträume kp und kn sind in 2 beispielhaft für die Phasenspannung U1 eingetragen.How out 2 can be seen, each phase voltage U1-U3 for a subsection of its positive half-wave 23 maximum. This subsection is referred to below as the positive commutation period kp. For a section of its negative half wave 24 on the other hand, each phase voltage U1-U3 is minimal. This subsection is referred to below as the negative commutation period kn of the respective phase voltage U1-U3. The commutation periods kp and kn are in 2 entered as an example for the phase voltage U1.

In 2 ist ferner die verkettete Netzspannung Uv der Phasenspannungen U1–U3 eingetragen, die sich durch die Differenz der jeweils maximalen Phasenspannung U1–U3 und der jeweils minimalen Phasenspannung U1–U3 ergibt: Uv = max{U1, U2, U3} – min{U1, U2, U3} In 2 Furthermore, the concatenated mains voltage Uv of the phase voltages U1-U3 is entered, which results from the difference between the respective maximum phase voltage U1-U3 and the respective minimum phase voltage U1-U3: Uv = max {U1, U2, U3} - min {U1, U2, U3}

Die Gleichrichterschaltung 1 arbeitet in der Regel überwiegend im Lastbetrieb, in welchem die Zwischenkreisspannung Uz den Betrag der verketteten Netzspannung Uv unterschreitet, und somit elektrische Leistung von dem Stromnetz 2 über beide Gleichrichter 6 und 7 in den Gleichstromkreis 3 eingespeist wird.The rectifier circuit 1 As a rule, it operates predominantly in load operation, in which the intermediate circuit voltage Uz falls below the magnitude of the chained mains voltage Uv, and thus electric power from the power grid 2 over both rectifiers 6 and 7 in the DC circuit 3 is fed.

Wenn dagegen die Zwischenkreisspannung Uz den Betrag der verketteten Netzspannung Uv überschreitet, arbeitet die Gleichrichterschaltung 1 im rückspeisenden Betrieb. In diesem Fall wird über den rückspeisefähigen Gleichrichter 6 elektrische Leistung von dem Gleichstromkreis 3 in das Stromnetz 2 zurückgespeist.If, on the other hand, the intermediate circuit voltage Uz exceeds the amount of the linked mains voltage Uv, the rectifier circuit operates 1 in the regenerative mode. In this case, the regenerative rectifier is used 6 electrical power from the DC circuit 3 in the power grid 2 fed back.

Die Leistungsschalter 10a–10c und 11a–11c des Gleichrichters 6 werden jeweils während des zugehörigen Kommutierungszeitraums kp bzw. kn der zugeschalteten Netzphase L1–L3 aufgesteuert und verbinden somit die jeweilige Netzphase L1–L3 elektrisch leitend mit der Hochpotentialschiene 4 bzw. der Niederpotentialschiene 5 des Gleichstromkreises 3. Dabei werden die hochpotentialseitigen Leistungsschalter 10a–10c stets während des positiven Kommutierungszeitraumes kp der zugeschalteten Netzphase L1–L3 aufgesteuert, während die niederpotentialseitigen Leistungsschalter 11a–11c stets während des negativen Kommutierungszeitraums kn der zugeschalteten Netzphase L1–L3 aufgesteuert werden. Wie 2 zu entnehmen ist, werden also

– der Leistungsschalter 10a im Phasenwinkelintervall 30° bis 150°,
– der Leistungsschalter 10b im Phasenwinkelintervall 150° bis 270°,
– der Leistungsschalter 10c im Phasenwinkelintervall 270° bis 30°,
– der Leistungsschalter 11a im Phasenwinkelintervall 210° bis 330°,
– der Leistungsschalter 11b im Phasenwinkelintervall 330° bis 90° und
– der Leistungsschalter 11c im Phasenwinkelintervall 90° bis 210°

aufgesteuert.The circuit breakers 10a - 10c and 11a - 11c of the rectifier 6 are respectively turned on during the associated Kommutierungszeitraums kp or kn the switched-Netzphase L1-L3 and thus connect the respective network phase L1-L3 electrically conductive with the high-potential rail 4 or the low-potential rail 5 of the DC circuit 3 , In the process, the high-potential-side circuit breakers become 10a - 10c always turned on during the positive commutation period kp of the switched-on mains phase L1-L3, while the low-potential-side power switches 11a - 11c always during the negative Kommutierungszeitraums kn switched the switched-network phase L1-L3 are turned on. As 2 can be seen, so be

- the circuit breaker 10a in the phase angle interval 30 ° to 150 °,
- the circuit breaker 10b in the phase angle interval 150 ° to 270 °,
- the circuit breaker 10c in the phase angle interval 270 ° to 30 °,
- the circuit breaker 11a in the phase angle interval 210 ° to 330 °,
- the circuit breaker 11b in the phase angle interval 330 ° to 90 ° and
- the circuit breaker 11c in the phase angle interval 90 ° to 210 °

turned on.

Die Thyristoren 18a–18c und 19a–19c des nicht-rückspeisefähigen Gleichrichters 7 werden während des zugehörigen Kommutierungszeitraums kp, kn der jeweils zugeschalteten Netzphase L1–L3 von der Steuereinheit 22 mittels zweier zeitlich voneinander getrennter Zündpulssequenzen S1 und S2 (3) angesteuert. Jede Zündpulssequenz S1, S2 besteht aus einer Abfolge von zeitlich kurzen Spannungspulsen mit einer typischen Pulsfrequenz von 10 kHz von der Steuereinheit 22 auf den Steuereingang des jeweiligen Thyristors 18a–18c und 19a–19c gegeben werden. Jede Zündpulssequenz S1 und S2 hat dabei etwa eine einem Phasenwinkelintervall von 30° entsprechende Länge. Zwi schen den beiden innerhalb desselben Kommutierungszeitraums kp und kn auf denselben Thyristor 18a–18c und 19a–19c gegebenen Zündpulssequenzen S1 und S2 hält die Steuereinheit 22 hierbei eine Pulspause ein, die wiederum etwa einem Phasenwinkelintervall von 30° entspricht.The thyristors 18a - 18c and 19a - 19c of the non-regenerative rectifier 7 during the associated commutation period kp, kn of the respectively connected network phase L1-L3 from the control unit 22 by means of two ignition pulse sequences S1 and S2 ( 3 ). Each firing pulse sequence S1, S2 consists of a sequence of temporally short voltage pulses with a typical pulse frequency of 10 kHz from the control unit 22 to the control input of the respective thyristor 18a - 18c and 19a - 19c are given. Each ignition pulse sequence S1 and S2 has approximately a length corresponding to a phase angle interval of 30 °. Between the two within the same Kommutierungszeitraums kp and kn on the same thyristor 18a - 18c and 19a - 19c given Zündpulssequenzen S1 and S2 holds the control unit 22 in this case, a pulse pause, which in turn corresponds approximately to a phase angle interval of 30 °.

Jeder der Thyristoren 18a–18c und 19a–19c wird innerhalb des ihm zugeordneten Kommutierungszeitraumes kp bzw. kn angesteuert. Die hochpotentialseitigen Thyristoren 18a–18c werden also – wie aus 3 erkennbar ist – während des positiven Kommutierungszeitraumes kp der jeweils zugeschalteten Netzphase L1–L3 angesteuert, während die niederpotentialseitigen Thyristoren 19a–19c während des negativen Kommutierungszeitraumes kn der zugeschalteten Netzphase L1–L3 angesteuert werden. Die jeweils erste Zündpulssequenz S1 innerhalb des Kommutierungszeitraumes kp bzw. kn wird hierbei stets zu Beginn des Kommutierungszeitraumes kp bzw. kn gestartet. Die jeweils zweite Zündpulssequenz S2 wird etwa zum zeitlichen Mittelpunkt des jeweiligen Kommutierungszeitraumes kp bzw. km, also um eine Phasenwinkeldifferenz von etwa 60° nach dem Beginn des Kommutierungszeitraumes kp bzw. kn gestartet.Each of the thyristors 18a - 18c and 19a - 19c is controlled within the commutation period kp or kn assigned to it. The high-potential-side thyristors 18a - 18c So be - like 3 can be seen - during the positive Kommutierungszeitraumes kp of each switched mains phase L1-L3 driven, while the low-potential side thyristors 19a - 19c during the negative commutation period kn of the switched-network phase L1-L3 are controlled. The respective first firing pulse sequence S1 within the commutation period kp or kn becomes always kp or kn started at the beginning of the commutation period. The respective second ignition pulse sequence S2 is started approximately at the time center of the respective commutation period kp or km, ie by a phase angle difference of approximately 60 ° after the start of the commutation period kp or kn.

Wie 3 zu entnehmen ist, wird hierbei die jeweils zweite Zündpulssequenz S2 nicht exakt zum zeitlichen Mittelpunkt des jeweiligen Kommutierungszeitraumes kp bzw. kn gestartet, sondern gegenüber diesem Mittelpunkt verzögert um eine vorgegebenen Pulsruhezeit tv. Die zweite Zündpulssequenz S2 ist dabei um die Pulsruhezeit tv gegenüber der ersten Zündpulssequenz S1 verkürzt.As 3 can be seen, in each case the second firing pulse sequence S2 is not started exactly at the time center of the respective commutation kp or kn, but delayed relative to this center by a predetermined pulse rest time tv. The second ignition pulse sequence S2 is shortened by the pulse rest time tv compared to the first ignition pulse sequence S1.

Die Verzögerung der jeweils zweiten Zündpulssequenz S2 dient zur Vermeidung von Kreisströmen 26 (4) innerhalb der Gleichrichterschaltung 1. Wie 1 zu entnehmen ist, ist über die einander entsprechenden Zweige der Gleichrichter 6 und 7 jeweils ein geschlossener Parallelkreis 25a, 25b bzw. 25c zwischen der jeweiligen Netzphase L1–L3 und der Hochpotentialschiene 4 bzw. Niederpotentialschiene 5 des Gleichstromkreises 3 gebildet. Wie aus 4 hervorgeht, fließt über jeden dieser Parallelkreise 25a–25c im rückspeisenden Betrieb der Gleichrichterschaltung 1 jeweils dann ein solcher Kreisstrom 26, wenn während des Kommutierungszeitraumes kp, kn einer Netzphase L1–L2 ein Kommutierungswechsel in den jeweils übrigen Netzphasen L2 und L3 stattfindet, sofern der diesem Kommutierungszeitraum kp bzw. kn zugeordnete Thyristor 18a–18c und 19a–19c zum Zeitpunkt des Kommutierungswechsels leitend ist.The delay of the respective second ignition pulse sequence S2 serves to avoid circulating currents 26 ( 4 ) within the rectifier circuit 1 , As 1 can be seen, is about the corresponding branches of the rectifier 6 and 7 in each case a closed parallel circuit 25a . 25b respectively. 25c between the respective mains phase L1-L3 and the high-potential rail 4 or low-potential rail 5 of the DC circuit 3 educated. How out 4 shows, flows over each of these parallel circles 25a - 25c in the regenerative operation of the rectifier circuit 1 in each case then such a circulating current 26 if, during the commutation period kp, kn of a network phase L1-L2, a commutation change takes place in the respective remaining network phases L2 and L3, provided the thyristor assigned to this commutation period kp or kn 18a - 18c and 19a - 19c at the time of commutation change is conductive.

Das Auftreten der Kreisströme 26 ist in 4 am Beispiel des positiven Kommutierungszeitraumes kp der ersten Netzphase L1, und entsprechend am Beispiel des über die hochpotentialseitigen Zweige der Gleichrichter 6 und 7 gebildeten Parallelkreises 25a erläutert. In der Darstellung gemäß 4 bezeichnet I_IGBT den durch den Leistungsschalter 10a in Rückspeiserichtung fließenden Transistorstrom, während I_THYR den in der Gegenrichtung durch den Thyristor 18a fließenden Thyristorstrom bezeichnet.The occurrence of the circulating currents 26 is in 4 using the example of the positive commutation period kp of the first network phase L1, and correspondingly using the example of the high-potential-side branches of the rectifier 6 and 7 formed parallel circle 25a explained. In the illustration according to 4 I_IGBT indicates that through the circuit breaker 10a transistor current flowing in the reverse direction, while I_THYR in the opposite direction through the thyristor 18a referred to as flowing thyristor current.

4 ist zu entnehmen, dass im rückspeisenden Betrieb während des Kommutierungszeitraumes kp durch den Leistungsschalter 10a ein von null verschiedener Transistorstrom I_IGBT in das Stromnetz 2 zurückfließt, wobei dieser Transistorstrom I_IGBT bei einem Phasenwinkel von 90° sprunghaft abfällt. Dieser Einbruch des Transistorstroms I_IGBT ist darauf zurückzuführen, dass – wie 2 zu entnehmen ist – bei einem Phasenwinkel von 90° ein Kommutierungswechsel zwischen den Phasen L2 und L3 stattfindet, indem der negative Kommutierungszeitraum kn der Phase L2 endet und der negative Kommutierungszeitraum kn der Phase L3 beginnt. Entsprechend wird zu diesem Zeitpunkt der Leistungsschalter 11b im negativen Zweig der Halbbrücke 8b gesperrt, und der Leistungsschalter 11c im negativen Zweig der Halbbrücke 8c aufgesteuert. Der einbrechende Stromfluss durch den negativen Zweig des Gleichrichters 6 wird hierbei insbesondere durch die induktive Trägheit der Netzdrossel 14c verursacht, aufgrund welcher sich der Stromfluss in der Phase L3 nach dem Aufkommutieren erst allmählich aufbauen kann. 4 It can be seen that in the regenerative operation during the commutation period kp by the circuit breaker 10a a non-zero transistor current I_IGBT in the power grid 2 flows back, with this transistor current I_IGBT abruptly drops at a phase angle of 90 °. This collapse of the transistor current I_IGBT is due to the fact that - how 2 can be seen - takes place at a phase angle of 90 °, a commutation change between the phases L2 and L3 by the negative commutation period kn of the phase L2 ends and the negative commutation period kn begins the phase L3. Accordingly, at this time, the circuit breaker 11b in the negative branch of the half-bridge 8b locked, and the circuit breaker 11c in the negative branch of the half-bridge 8c turned on. The incoming current flow through the negative branch of the rectifier 6 This is in particular due to the inductive inertia of the mains choke 14c causes due to which the flow of current in the phase L3 after the Aufkommutieren can build up gradually.

Infolge des einbrechenden Transistorstroms I_IGBT wird andererseits in der Netzdrossel 14a ein Induktionsspannungsstoß erzeugt, der dem Einbruch des Transistorstroms I_IGBT entgegenwirkt. Ist der Thyristor 18a zu diesem Zeitpunkt elektrisch leitend, wird infolge dieses Induktionsspannungsstoßes ein Stromfluss erzeugt, der als Kreisstrom 26 über den Thyristor 18a in den Leistungsschalter 10a zurückfließt. Dies äußert sich in 4 in dem sprunghaften Anstieg des Thyristorstroms I_THYR beim Phasenwinkel 90°.On the other hand, due to the oncoming transistor current I_IGBT, in the mains choke 14a generates an induced voltage surge, which counteracts the collapse of the transistor current I_IGBT. Is the thyristor 18a electrically conductive at this time, a current flow is generated as a loop current as a result of this induced voltage surge 26 over the thyristor 18a in the circuit breaker 10a flowing back. This manifests itself in 4 in the sudden increase of the thyristor current I_THYR at the phase angle 90 °.

Infolge der um die Pulsruhezeit tv verzögerten Zündung der Thyristoren 18a–18c und 19a–19c ist jeder der Thyristoren 18a–18c und 19a–19c zu dem Zeitpunkt, zu dem ein Kommutierungswechsel in den jeweils nicht mit diesem Thyristor 18a–18c und 19a–19c verschalteten Netzphasen L1–L3 stattfindet, gesperrt. Die Ausbildung von Kreisströmen 26 wird hierdurch auf einfache aber effektive Weise unterbunden. Am Beispiel des positiven Kommutierungszeitraums kp der Netzphase L1 ist dies in 4 durch eine gepunktet angedeutete Fortsetzung des Thyristorstroms I_THYR angedeutet. Durch die Unterdrückung der Kreisströme 26 wird die Rückspeisefähigkeit des Gleichrichters 6 verbessert.As a result of the pause resting time tv delayed ignition of the thyristors 18a - 18c and 19a - 19c is each of the thyristors 18a - 18c and 19a - 19c at the time a commutation change in each case does not happen with this thyristor 18a - 18c and 19a - 19c switched network phases L1-L3 takes place, locked. The formation of circulating currents 26 is thereby prevented in a simple but effective way. Using the example of the positive commutation period kp of the network phase L1, this is in 4 indicated by a dotted indicated continuation of the thyristor current I_THYR. By suppressing the circulating currents 26 becomes the regenerative capability of the rectifier 6 improved.

Bei üblichen Netzspannungen U1–U3 mit einer Netzfrequenz von typischerweise 50 Hz bzw. 60 Hz hat sich eine Pulsruhezeit tv von 300 μsec als besonders vorteilhaft herausgestellt. Zweckmäßige Ergebnisse werden aber auch noch für davon abweichende Pulsruhezeiten tv zwischen 200 μsec und 1 msec erzielt.At usual Mains voltages U1-U3 with a mains frequency of typically 50 Hz or 60 Hz has a pulse rest time tv of 300 μsec proved to be particularly advantageous. But useful results will be also for deviating pulse rest times tv between 200 μsec and 1 msec achieved.

Versuche haben gezeigt, dass durch die Verzögerung der zweiten Zündpulssequenz S2 um die vorstehend genannten Pulsruhezeiten tv die Effizienz der Gleichrichterschaltung 1 im Lastbetrieb nicht, oder nur in hinnehmbar geringer Weise beeinträchtigt wird. Die verzögerte Ansteuerung der Thyristoren 18a–18c und 19a–19c wird daher auch im Lastbetrieb der Gleichrichterschaltung 1 aufrechterhalten. Die Steuereinheit 22 muss hierdurch nicht zwischen dem rückspeisenden Betrieb und dem Lastbetrieb unterscheiden, wodurch die Implementierung des Steuerverfahrens hardware- und softwaretechnisch wesentlich vereinfacht wird.Experiments have shown that the delay of the second Zündpulssequenz S2 to the above-mentioned pulse rest periods tv the efficiency of the rectifier circuit 1 in load operation is not affected, or only in acceptably small way. The delayed control of the thyristors 18a - 18c and 19a - 19c is therefore also in load operation of the rectifier circuit 1 maintained. The control unit 22 does not have to distinguish between the regenerative operation and the load operation, whereby the implementation of the control method hardware and software technology is greatly simplified.

Claims

Method for controlling a multiphase AC network ( 2 ) and a DC circuit ( 3 ) intermediate rectifier circuit ( 1 ), which has a regenerative rectifier ( 6 ) and a non-regenerable thyristor rectifier connected in parallel therewith ( 7 ) during a commutation period (kp, kn) within each phase voltage half cycle ( 23 . 24 ) a network phase (L1-L3) a thyristor associated therewith ( 18a - 18c . 19a - 19c ) of the non-regenerative rectifier ( 7 ) is controlled by means of at least one ignition pulse sequence (S1, S2), and wherein at least in the regenerative operation of the rectifier circuit ( 1 ) the ignition pulse sequence (S1, S2) or at least one of the Zündpulssequenzen (S1, S2) at the beginning of the commutation period (kp, kn) in a further network phase (L1-L3) for the duration of a pulse rest time (tv) is suspended or delayed.

The method of claim 1, wherein each thyristor ( 18 - 18c . 19a - 19c ) is controlled during the associated commutation period (kp, kn) by means of two mutually spaced ignition pulse sequences (S1, S2), of which the first Zündpulssequenz (S1) is started approximately at the beginning of the commutation period (kp, kn), and wherein the second Zündpulssequenz (S2) is started by the duration of the pulse rest time (tv) with respect to the time center of the commutation period (kp, kn) delayed.

The method of claim 2, wherein each of the two Zündpulssequenzen (S1, S2) about a temporal length of 1/12 of the cycle time (tz) of the phase voltage (U1-U3).

Method according to one of claims 1 to 3, wherein the pulse rest time (tv) between 200 μs and 1 ms, preferably about 300 μs is.

Method according to one of claims 1 to 4, wherein the suspension or delay of the ignition pulse sequence or at least one of the Zündpulssequenzen (S1, S2) even in non-regenerative operation of the rectifier circuit ( 1 ) is maintained.

Thyristor control unit ( 22 ) for driving the thyristors ( 18a - 18c . 19a - 19c ) of a non-regenerative thyristor rectifier ( 7 ) in a multiphase AC network ( 2 ) and a DC circuit ( 3 ) intermediate rectifier circuit ( 1 ) connected in parallel with the non-regenerative rectifier ( 7 ) a regenerative rectifier ( 6 ), wherein the control unit ( 22 ) is arranged to carry out the method according to one of claims 1 to 5.

Rectifier circuit ( 1 ) for switching between a multiphase AC network ( 2 ) and a DC circuit ( 3 ), with a regenerative rectifier ( 6 ) and in parallel with a non-regenerative thyristor rectifier ( 7 ), and with a thyristor control unit ( 22 ) according to claim 6 for driving the thyristors ( 18a - 18c . 19a - 19c ) of the non-regenerative rectifier ( 7 ).