DE1234841B

DE1234841B - Anordnung zur Erzielung eines sinusfoermigen Stromes in einem eisensaettigbaren induktiven Verbraucher

Info

Publication number: DE1234841B
Application number: DE1962L0041664
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Otto Mohr; Dr-Ing Heinz Guenter Lott
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1962-04-05
Filing date: 1962-04-05
Publication date: 1967-02-23
Also published as: GB1040244A; SE320727B; CH401247A

Description

Anordnung zur Erzielung eines sinusförmigen Stromes in einem eisensättigbaren induktiven Verbraucher Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Erzielung eines sinusförmigen Stromes in einem eisensättigbaren induktiven Verbraucher, der über einen im Schaltbetrieb arbeitenden Wechselrichter gespeist wird. Als eisensättigbare induktive Verbraucher kommen vor allem Wechselstrommotoren in Betracht. Mit Rücksicht auf die Laufruhe der Motoren ist die Speisung des Ständers mit einem sinusförmigen Strom sehr wichtig. Die Abweichung von der Sinusform ist im wesentlichen die Folge der Sättigung des Maschineneisens sowie bestimmter Oberwellen, die in der speisenden Spannung enthalten sind. Bei der Speisung eines Motors über einen frequenzveränderlichen, im Schaltbetrieb arbeitenden Wechselrichter sind die Einflüsse, die zu einer Verzerrung des Motorstromes führen, besonders groß. Das liegt einerseits daran, daß die Induktion mit sinkender Frequenz bei gleichbleibender Spannung wächst und andererseits daran, daß durch die schaltende Arbeitsweise des Wechselrichters die Ausgangsspannung stark oberwellenhaltig ist.
Es ist bereits ein Verfahren zur Steuerung eines Wechselstrommotors bekannt, der über einen im Schaltbetrieb arbeitenden Wechselrichter gespeist wird, dessen Schaltfrequenz groß gegenüber der gewünschten Frequenz des Verbraucherstromes ist, wobei das Breitenverhältnis der Rechteckhalbwellen der höherfrequenten Spannung so gesteuert wird, daß eine überlagerte niederfrequente Wechselspannung entsteht, die nach Aussiebung der höherfrequenten Spannung über Siebmittel die gewünschte Ausgangsspannung niedriger Frequenz ergibt.
Es handelt sich bei diesem Verfahren jeweils um Rechteckblöcke, die im Fall einer positiven angesteuerten Sinushalbwelle nur oberhalb und im Fall einer negativen angesteuerten Sinushalbwelle nur unterhalb der Nullinie liegen.
Das bekannte Verfahren ist bei Speisung eines eisensättigbaren induktiven Verbrauchers über einen frequenzveränderlichen, im Schaltbetrieb arbeitenden Wechselrichter nicht dazu geeignet, einen sinusförmigen Verbraucherstrom ohne Rücksicht auf den Sättigungsgrad des Eisens der Induktivität zu erzielen. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Anordnung vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Schaltfrequenz des Wechselrichters sehr groß gegenüber der Frequenz des gewünschten sinusförmigen Stromes ist, daß das Breitenverhältnis der positiven und negativen Rechteckhalbwellen der Ausgangsspannung von den Augenblickswerten einer Wechselspannung gesteuert wird, die sich durch Bildung der Differenz der Augenblickswerte einer sinusförmigen Sollspannung und einer dem Verbraucherstrom proportionalen Spannung ergibt, und daß zwischen dem Wechselrichterausgang und dem Verbraucher Siebmittel vorgesehen sind, die die hochfrequente Spannung vom Verbraucher zurückhalten.
In F i g. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Der im Schaltbetrieb arbeitende Wechselrichter 1 wird von der Gleichspannungsquelle 2 gespeist. Die Ausgangsspannung des Wechselrichters ist über eine Längsinduktivität 4 und eine Querkapazität 5 an die eine Ständerwicklung 3 a eines Drehstrommotors 3 angeschlossen. Die beiden anderen Ständerwicklungen sind, ohne daß dies in der Zeichnung dargestellt ist, an gleichartige Anordnungen angeschlossen, deren Ausgangsspannungen lediglich um 1201 el. bzw. 2401 el. gegenüber der Ausgangsspannung der dargestellten Anordnung verschoben sind. Die Schaltfrequenz des Wechselrichters 1 ist konstant und sehr groß gegenüber der Frequenz des geforderten sinusförmigen Motorstromes. Diese hochfrequente Ausgangsspannung U" ist in F i g. 2 dargestellt. Da das Verhältnis t,1t, der positiven und negativen Rechteckhalbwelle Eins beträgt, ist U" eine reine Wechselspannung. Wegen ihrer hohen Frequenz wird sie durch die Induktivität 4 vom Verbraucher ferngehalten; letzterer ist außerdem noch durch die Kapazität 5 gegenüber hochfrequenten Spannungen kurzgeschlossen. Das Breitenverhältnis tilt" kann nun aemäß der Erfindung gesteuert werden. Der Mittelwert der Ausgangsspannung U" ist dann nicht mehr Nlull. In F i g. 3 ist der Mittelwert für verschiedene Werte von t 1/t2 gestrichelt eingetragen. Wenn dieser Mittelwert relativ niederfrequent schwankt, dann wird er nicht von den Siebmitteln zurückgehalten, sondern liegt als Speisespannung am Verbraucher 3 a. Werden nun die Augenblickswerte einer dem Verbraucherstrom proportionalen Spannung ul, die z. B. an einem Widerstand 6 abgegriffen wird, mit den Augenblickswerten einer sinusförmigen Spannung u, am Punkt 7 (F i g. 1) verglichen und die Differenzwerte über die Steuerleitung 8 zur Steuerung des Breitenverhältnisses tIlt, verwendet, dann muß der Verbraucherstrom, abgesehen von einer kleinen bleibenden Regelabweichung, die Form der Sollspannung u, annehmen. Die vom Wechselrichter gelieferte Mittelwertspannung Um ist dabei natürlich nicht sinusförmig. Sie nimmt die Form an, die erforderlich ist, um über den infolge der Sättigung nicht linearen Verbraucherwiderstand einen sinusförinigen Strom zu treiben. In F i g. 4 sind die Sollspannung u, und die dem Verbraucherstrom proportionale Spannung ul dargestellt. Die zum Ausdruck kommende starke Verzerrung des Verbraucherstromes wird bis auf eine geringfügig bleibende Regelabweichung der sinusförmigen Sollspannung U, angeglichen.
Die Frequenz sowie die Größe des dem Motor aufgezwungenen sinusförinigen Stromes können durch die Frequenz bzw. die Größe der Sollspannung u, vorgegeben werden.

Claims

Patentanspruch: Anordnung zur Erzielung eines sinusförmigen Stromes in einem eisensättigbaren induktiven Verbraucher (Wechselstrommotor), der über einen im Schaltbetrieb arbeitenden Wechselrichter gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltfrequenz des Wechselrichters(1) sehr groß ist gegenüber der Frequenz des gewünschten sinusförmigen Stromes, daß das Breitenverhältn'S (t11t2) der positiven und negativen Rechteckhalbwellen der Ausgangsspannung von den Augenblickswerten einer Wechselspannung gesteuert wird, die sich durch Bildung der Differenz der Augenblickswerte einer sinusförinigen Sollspannung (u") und einer dem Verbraucherstrom proportionalen Spannung (ul) ergibt, und daß zwischen dem Wechselrichterausgang und dem Verbraucher (3 a) Siebmittel (4, 5) vorgesehen sind, die die hochfrequente Spannung vom Verbraucher zurückhalten. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1065 080.