DE1413495C - Wechselrichter mit zwei in Reihe geschalteten steuerbaren Gleichrichtern - Google Patents

Description

3 4

Die zusätzliche Induktivität liegt mit dem Kommu- findung. Denn dadurch ergibt sich eine höhere zutierungskondensator in Reihe am Verbraucher. Wenn lässige Betriebsfrequenz ohne Verschlechterung des dann der gesperrte steuerbare Gleichrichter gezündet Wirkungsgrades gegenüber dem bekannten Wechselwird, kann das Potential des Mittelabgriffs der Korn- richter.

mutierungszeitstrombegrenzungsinduktivität sprung- 5 Durch die britische Patentschrift 422 809 ist bereits artig von seinem ursprünglichen Wert (dem Zweifachen ein Wechselrichter bekannt, bei dem ebenfalls eine der Betriebsgleichspannung) bis genau auf die Hälfte zusätzliche Induktivität in Reihe zum Kommutierungsabnehmen. Diese halbe Betriebsgleichspannung liegt kondensator liegt, die für wesentlich höhere Frequendann an beiden Wicklungshälften der Kommutierungs- zen der Reihenschaltung ausgelegt ist als die dort vorzeitstrombegrenzungsinduktivität. Die Differenz zwi- io gesehene Betriebsfrequenz. Dort ist die mit einer sehen dem vorhergehenden Wert und dem neuen Wert Mittelanzapfung versehene Induktivität jedoch die des Mittelabgriffpotentials erscheint sofort an der zu- Primärwicklung des Verbrauchertransformators. Der sätzlichen Induktivität und bestimmt die Anfangs- Kommutierungszeitstrom (d. h: der Strom, der bei Steigung der Zunahme des Kondensatorentladungs- gleichzeitigem Leiten der beiden steuerbaren Gleichstroms in der Kommutierungsschaltung. Die Ver- 15 richter aus der Gleichspannungsquelle über diese braucherspannung ändert sich während des Betriebs Gleichrichter fließt) wird dort durch eine zusätzliche bei diesem Wechselrichter in zwei Stufen: zu Beginn Drosselspule klein gehalten. Der Anschluß der Gleichdes Kommutiemngsintervalls nimmt sie sprungartig sparmungsquelle und der dort parallelliegenden steuervom positiven Maximalwert bis auf den Wert Null ab, baren Gleichrichter ist dort grundsätzlich anders vorden sie bis zum Ende des Kommutierungsintervalls 20 genommen. Schließlich fehlen dort noch antiparallele beibehält, um sich dann wieder sprungartig bis auf Dioden.

mindestens den maximalen negativen Wert zu ändern. Ein durch die französische Patentschrift 1 259 902 Dies ist ein wesentlicher Unterschied gegenüber dem bekannter Wechselrichter entspricht in seiner Schalbekannten Wechselrichter, bei dem die Verbraucher- tungsanordnung etwa der zuletzt genannten bekannten spannung entsprechend dem Verlauf einer Viertel- 25 Anordnung, jedoch sind dort antiparallele Dioden sinusschwingung allmählich zwischen den gleichen vorhanden, dagegen fehlt dort eine den Kommutie-Grenzwerten vom einen zum anderen Grenzwert über- rungszeitstrom klein haltende besondere Drosselspule, geht. Durch diese beiden Anordnungen ist es lediglich be-

Aus diesem Unterschied ergibt sich der Vorteil, daß kannt, die steuerbaren Gleichrichter in ähnlicher Weise die zusätzliche Induktivität eine allmähliche Änderung 30 wie bei der erfindungsgemäßen Anordnung zu schonen, der über die steuerbaren Gleichrichter fließenden Das Problem, bei in Reihe an dei Gleichspannung Ströme gewährleistet, während sich die gleichen liegenden steuerbaren Gleichrichtern den Kommutie-Größen bei dem bekannten Wechselrichter demgegen- rungszeitstrom durch die Drosselspule mit Mittelüber sprungartig ändern. So wird der »ausgehende« anzapfung zu begrenzen, ist dort nicht angesprochen. Gleichrichter nicht sprungartig gesperrt, wenn die 35 Eine Weiterbildung besteht darin, daß parallel zur Kommutierung beginnt, sondern der über ihn fließende Gleichspannungsquelle eine Reihenschaltung liegt, Strom nimmt allmählich vom Wert des Verbraucher- bestehend aus einer Wicklung, die induktiv mit der Stroms aus ab, während der Kommutierungsstrom Kommutierungszeitstrombegrenzungs'induktivität gesinusförmig von Null aus ansteigt. Der über diesen koppelt ist, und aus einer in Richtung des Pluspols Gleichrichter fließende Strom wird nicht eher Null, als 40 leitenden Diode.

bis derjenige Teil des Kommutierungsstroms, der über Bei Stromrichtern (auch Wechselrichtern) ist es an

die mit dem leitenden Gleichrichter verbundene sich bekannt (deutsche Patentschrift 657 384), die

Hälfte der Kommutierungsstromzeitbegrenzungsinduk- Kommutierungsenergie entweder in einem ohmschen

tivität fließt, einen Wert erreicht, der größer als der Widerstand zu vernichten oder der Gleichspannungs-

Verbraucherstrom ist, so daß vor diesem Zeitpunkt 45 quelle wieder zuzuführen. Eine Ausführungsform der

keine Sperrspannung an den Gleichrichter gelegt wer- Rückspeise-Einrichtung gemäß der Erfindung ist dort

den kann. Die Anfangssteigung der Zunahme des über jedoch nicht beschrieben,

den zweiten steuerbaren Gleichrichter fließenden In den Zeichnungen ist

Stroms ist dementsprechend begrenzt. Infolgedessen F i g. 1 ein genaues Schaltbild eines Einphasenwerden die steuerbaren Gleichrichter sowohl beim 50 Wechselrichters gemäß der Erfindung,
Sperren als auch beim Leitendwerden nicht über- F i g. 2 ein genaues Schaltbild einer Ausführungsbeansprucbt. Die Resonanzfrequenz der Kommutie- form eines Einphasenwechselrichters gemäß der Erfinrungsstromimpulse und mithin die Periodendauer der dung, die bevorzugt in Verbindung mit induktiven Kondensatorentlade- und -aufladeschwingung wäh- Verbrauchern verwendet wird,
rend der Kommutierung bzw. Sperrung des Gleich- 55 F i g. 3 ein genaues Schaltbild einer dritten Ausrichters ist eine Funktion der zusätzlichen Induktivität, führungsform eines Einphasenwechselnchters gemäß die mit diesem Gleichrichter zusammenwirkt. der Erfindung,

Die dem noch leitenden Gleichrichter zur Verfügung F i g. 4 ein genaues Schaltbild eines Dreiphasen-

stehende Abschaltzeit beginnt eine endliche Zeit nach Wechselrichters, der eine Schaltung verwendet, die der

der Zündung des zweiten Gleichrichters. Sie erstreckt 60 des Einphasenwechselrichters nach F i g. 1 ähnlich

sich jedoch dann über mehr als die Hälfte des gesamten ist und der einen induktiv gekoppelten Rückführungs-

Kommiitierungsstromintervalls. Infolgedessen kann kreis nach F i g. 2 besitzt,

bei vorgegebener, verfügbarer Abschaltzeit das Korn- F i g. 5 ein genaues Schaltbild eines Doppelweg-

mutierungsintervall nach der Erfindung wesentlich Wechselrichters gemäß der Erfindung, der als einen

kürzer als das Kommutierungsintervall bei dem be- 65 Teil den Einphasenwechselrichter nach F i g. 2 enthält,

kannten Wechselrichter sein, bei dem die Ausgleich- F i g. 6 ein genaues Schaltbild einer abgewandelten

vorgänge der Kommutierung langer andauern (vgl. Ausführungsform des Doppelwegwechselrichters nach

dort F i g. 8). Dies ist ein wesentlicher Vorteil der Er- F i g. 5,

5 6

F i g. 7 ein genaues Schaltbild einer dritten Aus- steuerte Siliziumgleichrichter 12 bleibt jedoch weiter

fiihrungsform eines Doppelwegwechselrichters gemäß leitend, da das »Abschalt«-Signal, das der Steuer-

der Erfindung, die aber keine Gleichspannungsquelle elektrode 12g zugeführt wird, keine Wirkung auf die

mit Mittelanzapfung benötigt und als maßgebendes Leitfähigkeit im gesteuerten Siliziumgleichrichter 12

Bauteil den Einphasenwechselrichter nach F i g. 3 5 hat, sondern nur zugeführt wird, damit der gesteuerte

verwendet, Siliziumgleichrichter 12 sicher abgeschaltet bleibt,

Fig. 8a und 8b Kurven, die den zeitlichen Ver- wenn er abgeschaltet ist. In diesem Augenblick leiten

lauf der Kennlinien für Spannung und Strom der beide gesteuerten Siliziumgleichrichter 12 und 13, so

Wechselrichter nach den vorangehenden Figuren für daß die volle Spannung Edc über beiden Wicklungs-

ohmsche Last zeigen, 10 hälften der Wicklung 11 liegt. Wie schon früher fest-

F i g. 9a und 9b Kurven, die den zeitlichen Ver- gestellt wurde, sind die beiden Wicklungshälften 11a

lauf der Kennlinien für Spannung und Strom der und Wb der Wicklung 11 mit Mittelanzapfung genau

Wechselrichter nach den vorangehenden Figuren für aufeinander abgeglichen, so daß ihre MittelanzapfungZ

induktive Last zeigen, dann ein Potential der halben Spannung Edc besitzt.

Fig. 10a und 10 b Kurven, die den zeitlichen 15 Der Punkt X besitzt auch das Potential Edc/2 ; desVerlauf der Kennlinien für Spannung und Strom nach halb fließt kein Strom mehr durch die Last 18, und den vorangehenden Figuren für kapazitive Last zeigen. der Laststrom sinkt auf Null ab: Da der »Kommutie-

Der Wechselrichter nach F i %. 1 enthält als rungs«-Kondensator 21 auf die volle Größe der

Kommutierungszeitstrombegrenzungsinduktivität eine Spannung Edc aufgeladen war, entlädt er sich jetzt

Wicklung 11 mit Mittelanzapfung, die aus zwei fest 20 über die Induktivität 22 in die MittelanzapfungZ.

gekoppelten Wicklungshälften 11a und Wb besteht. Dort teilt sich der Entladestrom (er wird auch als

Die beiden Wicklungshälften 11a und HA sind aus _{)>Kommutie ((}._{Strom ic beZ}ei_chnet). Die Hälfte-£ einem Grund, den man spater noch besser einsieht, ^b . ' 2

genau aufeinander abgeglichen. Die Wicklung 11 mit fließt durch die Wicklungshälfte Hc und den ge-

Mittelanzapfung ist mit zwei gesteuerten Gleichrich- 25 steuerten Siliziumgleichrichter 12 und die andere

tern 12 und 13, vorzugsweise gesteuerten Silizium- u-,^ u . . _,· ,,,· _It ·-,., ,,, . .

...... -D-u uu tr- t t ei· · Hälfte-=- durch die Wicklungshalfte Hb und den ge-

gleichnchtern, in Reihe geschaltet. Gesteuerte Silizium- 2 ^{b 6}

gleichrichter sind in der Industrie gut bekannt und steuerten Siliziumgleichrichter 13. Da die Wicklungen

wurden in der Literatur ausreichend beschrieben. 11« und Wb genau abgeglichen und fest gekoppelt

Bei dem Wechselrichter nach F i g. 1 sind die 30 sind, heben sich die Magnetflüsse auf, die einmal von gesteuerten Siliziumgleichrichter 12 und 13 in gleicher i_c , , , ,. .... ,, ...... „

Richtung über die Wicklung 11 mit Mittelanzapfung ^{dem Strom} Y' ^{der durch die} Wicklungshalfte Wa in Reihe geschaltet, wobei die sich ergebende Reihen- _{flie und zum anderen yon dem Strom} t
schaltung zwischen die Klemmen 14 und 15 der 2
Gleichspannungsquelle Edc geschaltet ist. Diese 35 die Wicklungshälfte 116 fließt, hervorgerufen werden. Gleichspannungsquelle ist in Wirklichkeit eine in der Deshalb wirkt die Wicklung 11 für den »Kommutie-Mitte angezapfte Spannungsquelle, die mit zwei in rungs«-Strom nicht wie eine Induktivität. Der Reihe geschalteten Spannungsteilerkondensatoren 16 »Kommutierungs«-Strom, der in der oberen Wick- und 17 verbunden ist. Der Mittelanzapfungspunkt X lungshälfte Wa fließt, wirkt dem Laststrom, der durch ist über einen Verbraucher 18 mit dem Mittelanzap- 40 den gesteuerten Siliziumgleichrichter 12 fließt, entfungspunkt Z der Wicklung 11 verbunden. Über der gegen. Dadurch sinkt der gesamte Strom durch den Spannungsquelle Edc liegen zwei in Reihe geschaltete Gleichrichter 12 auf Null ab, und jeder Überschuß an »Kommutierungs«-Kondensatoren 19 und 21, deren »Kommutierungs«-Strom fließt durch die Diode 23 in Mittelanzapfungspunkt Y über die »zweite« Induktivi- den »Kommutierungs«-Kondensator 19 zurück, um tat 22 mit dem Mittelanzapfungspunkt Z verbunden 45 ihn für die nächste Kommutierungszeit, während der ist. Um die Schaltung zu vervollständigen, sind zusatz- der gesteuerte Siliziumgleichrichter 13 abgeschaltet liehe Gleichrichter, nämlich die Dioden 23 und 24 je- ist, vorzubereiten. Der »Kommutierungs«-Strom, der weils direkt parallel zu den gesteuerten Siliziumgleich- in der unteren Wicklungshälfte Wb fließt, wird durch richtern 12 und 13 geschaltet, wobei die Kathode der den gesteuerten Siliziumgleichrichter 13 in den Kon-Diode mit der Anode des gesteuerten Siliziumgleich- 50 densator21 zurückgeführt. Dieser Strom ist so gerichters verbunden ist. Mit den Steuerelektroden 12g richtet, daß er den Kondensator 21 entlädt, wodurch und I3g der gesteuerten Siliziumgleichrichter 12 und 13 er für den nächsten Kommutierungszyklus vorbereitet ist ein Steuergerät (nicht dargestellt) verbunden, das wird, was den Wirkungsgrad der Schaltung stark erdie gesteuerten Siliziumgleichrichter ein- und aus- höht. Gleichzeitig erzeugt der Überschuß an »Komschaltet. 55 mutierungs<(-Strom, der durch die Diode 23 fließt, eine

Der Wechselrichter arbeitet folgendermaßen: Ange- umgekehrte Vorspannung am gesteuerten Siliziumnommen, der gesteuerte Siliziumgleichrichter 12 sei gleichrichter 12, wodurch eine Abschaltung sicherleitend und der gesteuerte Siliziumgleichrichter 13 sei gestellt ist. Damit dies möglich ist, wird die zweite gesperrt, dann fließt der Strom durch den gesteuerten Induktivität 22 zusammen mit dem »Kommutierungs«- Siliziumgleichrichter 12 zu dem Verbraucher 18, und 60 Kondensator 21 in Reihe abgestimmt, so daß sie bei der »entgegengesetzte« Kondensator (der zu dem ande- einer Kommutierungsfrequenz schwingen, die wesentrcn gesteuerten Siliciumgleichrichter gehört), und zwar lieh höher als die Arbeitsfrequenz des Wechselrichters der Kondensator 21, wird auf den vollen Wert der liegt. Durch diese höhere Frequenz kann sich für eine Speisespannung line aufgeladen. Wenn unter diesen Periode ein sinusförmiger »Kommutierungs«-Strom Bedingungen der Steuerelektrode 13g ein »Einschalt«- 65 aufbauen, so daß der erste Sinuswellenimpuls des Signal und der Steuerelektrode 12g ein entsprechendes »Kommutierungs«-Stromes den Laststrom, der durch »Abschallc-Signal zugeführt wird, dann wird der gc- den gesteuerten Siliziumgleichrichter 12 fließt, für steuerte Siliciumgleichrichter 13 leitend. Der ge- einen Zeitraum übersteigt, der mindestens der Abschalt-

zeit des gesteuerten Siliziumgleichrichters 12 entspricht, wodurch der oben erwähnte Abschaltvorgang auftritt. Diese Kommutierungsfrequenz kann von etwa 2:1 bis ungefähr 50000 oder 100000:1 reichen, was natürlich von der Arbeitsfrequenz des Wechselrichters und der Abschaltzeit des gesteuerten Siliziumgleichrichters abhängt. Es ist selbstverständlich, daß die oben angeführten Verhältnisse keine Grenze bilden, sondern nur als Beispiele angeführt wurden.

In den F i g. 8 a und 8 b sieht man, daß sich während des Zeitraumes, währenddessen die beiden gesteuerten Siliziumgleichrichter 12 und 13 leiten, d. h., während der »Kommutierungszeit« (des Zeitabschnittes AT in Fig. 8 b) ein zusätzlicher Strom Ai mit konstantem Steigungsmaß entsprechend der Spannung Edc, die an der Wicklung 11 liegt, aufbaut. Der Strom A i wird auch als »Kommutierungszeit«-Strom bezeichnet. Man muß diesen Ausdruck von dem »Kommutierungs«-Strom (i_c) unterscheiden.

Die Wicklung 11 dient dazu, das Steigungsmaß des Gleichstromes, der durch die Schaltung während dieser Zeit fließt, zu begrenzen. Aus diesem Grund wird die Wicklung 11 als Reaktanzspule zur Begrenzung des »Kommutierungszeitstromes« bezeichnet und ist so aufgebaut, daß sie für den Laststrom eine geringe Impedanz darstellt, wohingegen sie während der Kommutierungszeit für den Aufbau des zusätzlichen Stromes A i eine große Impedanz darstellt. Das Steigungsmaß des Stromes A i hängt von der Induktivität der Wicklung 11 und dem Wert der Spannung Edc ab, wie es durch den Ausdruck

dz L₁₁

gegeben ist. Am Ende der Kommutierungszeit A T besitzt dieser zusätzliche Strom den Wert

Zl/ =

Edc

AT

(AI ist der größte Wert von Ai).

Während die Strom- und Spannungskurven in Fig. 8a und 8b für eine ohmsche Last 18 dargestellt sind, wird der zusätzliche KommutierungszeitstromZl/ unabhängig von der Art der Belastung aufgebaut.

In Fig. 8b gehört die durchgezogene Kurvella zu dem Strom, der durch die obere Wicklung 11a fließt. Vor der Zeit t_a fließt durch die Wicklung 11a im wesentlichen der Laststrom Il (durch den Verbraucher 18). In Wirklichkeit enthält der Strom durch die Wicklung 11a vor der Zeit t_a einen kleinen Anteil Ai; aber dieser Anteil ist nicht dargestellt, weil er vernachlässigbar klein ist. Die gestrichelte Kurve 11b gehört zu dem Strom durch die untere Wicklung 11b; in Wirklichkeit enthält der Strom, der durch die Wicklung 116 fließt, zusätzlich während des Zeitabschnittes Δ T den Strom A i; A i wurde aber nicht während A T in die Kurve Hb einbezogen. Wenn der zeitliche Verlauf von Ai zu der Kurve lib hinzuaddiert würde, dann würde die sich ergebende Kurve die Kurve i_c bei tb und Z₁ schneiden. Zu den Zeitpunkten Z& und Z₁, die den erforderlichen Zeitabschnitt Z₀₀ für die Sperrung des jeweiligen steuerbaren Gleichrichters begrenzen, ist der Strom i_c dem Strom durch die Wicklung Hb gleich.

Wenn der Kommutierungsstrom i_e zum Zeitpunkt Z& einen Wert erreicht, der dem Laststrom Il plus zweimal dem zusätzlichen Strom (2Ai) gleich ist, dann wird der Strom durch den gesteuerten Siliziumgleichrichter 12 umgekehrt, und das Abschalten beginnt. Der Kommutierungsstrom i_c wächst weiter an, und in ihm befindet sich der Umkehrstrom durch den gesteuerten Siliziumgleichrichter 12 für einen Zeitraum, der der Abschaltzeit des gesteuerten Siliziumgleichrichters 12 gleich ist. Während des Zeitraums wird die Diode 23 leitend. Sie nimmt den einen Anteil des

ίο Kommutierungsstromes i_c auf, während der gesteuerte Siliziumgleichrichter 12 in den Sperrzustand zurückgeführt wird. Während dieses Zeitraumes erreicht der Kommutierungsstrom i_c einen Maximalwert und beginnt bis zu dem Zeitpunkt Z₁, in dem der resultierende Strom in der oberen Wicklung Null wird, sinusförmig nach Null hin abzusinken, und die Diode 23 beginnt zu sperren. Es dauert jedoch eine endliche Zeit, bis die Diode 23 vollständig sperrt; der Kommutierungsvorgang wird also bis zum Zeitpunkt Z₂ dauern, in dem die Diode 23 sperrt. Dabei ist vorausgesetzt, daß die Wicklung 11 keine Streureaktanzen besitzt und daß der Strom in der oberen Wicklungshälftella augenblicklich unterbrochen werden kann. Dementsprechend hat sich in dem Augenblick, wo die Diode 23 sperrt, der Magnetfluß in dem Kern der Wicklung 11 mit Mittelanzapfung von einem Wert vor der Kommutierung JV₁₁₀ · Il zu einem Wert

N_n-AI+ N_na-Il

aufgebaut (N ist die Abkürzung für die Windungszahl, / ist die Abkürzung für den Strom). Wenn die Diode 23 sperrt, dann muß der Strom, der in der oberen Wicklungshälftella geflossen ist, auf die untere Wicklung life transformiert werden (oder auf eine Sekundärwicklung, wie noch später erwähnt wird). In dem Augenblick, in dem die Diode 23 sperrt, müssen zwei Hauptbedingungen erfüllt sein. Die erste Bedingung besteht darin, daß die Lenzsche Regel gelten muß, die aussagt, daß der Fluß in der Wicklung 11 auf dem Wert

N_n-AI+ N_Ua-h

gehalten werden muß. Die zweite Bedingung fordert, daß der Kommutierungsstrom i_e, der durch die Induktivität 22 fließt, während der vollständigen Kommutierungszeit aufrechterhalten wird. Dieser Strom dient dazu, den Kondensator 21 auf eine Spannung Edc aufzuladen, um ihn für den nächsten Kommutierungsvorgang vorzubereiten. Wenn die Diode 23 sperrt,

dann nimmt das Potential des Punktes Z von —~ auf

ein Potential ab, das durch die Lenzsche Regel, die oben erwähnt wurde, bestimmt ist. Wenn beispielsweise der Kommutierungszeitstrom AI vernachlässigbar klein ist, dann wird die Spannung des Punktes Z etwa auf das negative Gleichspannungspotential von Edc hingehen; dadurch wird ein Zustand erreicht, bei dem die meisten Vorgänge bei der Kommutierung im wesentlichen abgeschlossen sind, und es beginnt ein neuer halber Arbeitszyklus des Wechselrichters. Die in der Induktivität 22 und in der Wicklung 11 mit Mittelanzapfung gespeicherte Energie kann die Spannung am Punkt Z etwas zu Schwingungen anregen, aber solche Schwingungen werden durch die dämpfende Wirkung der ohmschen Last 18 rasch abklingen.

Wenn dagegen der Kommutierungszeitstrom AI verglichen mit dem Laststrom eine bestimmte Größe hat, dann nimmt der Laststrom ir. zunächst einen

209 682/89

9 10

Wert an, der der Forderung der Lenzschen Regel Hauptunterschied zwischen den beiden Schaltungen

genügt. Unter diesen Bedingungen sinkt das Potential besteht darin, daß in F i g. 2 an Stelle der beiden

des Punktes Z im Zeitpunkt Λ, unter das negative »Kommutieriings«-Kondensatoren 19 und 21 nach

Potential der Gleichspannungsquelle Edc- Wenn da- F i g. 1 ein gemeinsamer »Kommutierungse-Konden-

nach der Kommutierungszeitstrom ΛI auf Null ab- 5 sator31 verwendet wird. Der Kondensator 31 ist mit

nimmt, dann sinkt das Potential des Punktes Z auf der zweiten Induktivität 22 in Reihe geschaltet. Diese

das Potential des negativen Pols der Spannungsquelle Reihenschaltung liegt parallel zum Verbraucher 18

Edc (0 Volt), wodurch der Laststrom ii wieder an- und ist ebenfalls auf eine Reihenresonanzfrequenz als

wachsen kann, damit die Forderungen der Lenzschen Kommutierungsfrequenz abgestimmt, die wesentlich

Regel erfüllt werden. Wenn dieser Zustand erreicht io höher als die Betriebsfrequenz des Wechselrichters

wird, sinkt die Spannung des Punktes Z auf Null ab liegt. Dies wurde im Zusammenhang mit der Schaltung

(Fig. 8 a zeigt einen Wert unter Null), aber dies nach F i g. 1 erklärt.

gilt für das im nächsten Abschnitt angegebene Beispiel. Der zweite Hauptunterschied ist der Einbau einer Die Kommutierungsvorgänge sind jetzt im wesent- Sekundärwicklung 32, die mit der Wicklung 11 induklichen abgeschlossen, und es beginnt ein neuer halber 15 tiv gekoppelt ist. Die Sekundärwicklung 32 ist an Arbeitszyklus. Wenn wiederum angenommen wird, dem einen Ende mit der Anode einer Diode 33 und daß der Kommutierungszeitstrom ΔI nicht zu groß am anderen Ende mit der Kathode des gesteuerten im Vergleich zu dem Laststrom ist, dann kann das Siliziumgleichrichters 13 verbunden. Die Kathode der Potential des Punktes Z entsprechend der Energie Diode 33 ist mit der Anode des gesteuerten Siliziumschwingen, die bei der Unterbrechung von ΔI in der 20 gleichrichters 12 verbunden.

Induktivität 22 und der Wicklung 11 gespeichert ist. Die Ausführungsform der Erfindung nach F i g. 2

Die Schwingung kann aber durch die Wirkung der wird vorzugsweise zusammen mit induktiven Lasten

ohmschen Last gedämpft werden. verwendet, da sie besser die Blindkomponente des in

Wenn der Kommutierungszeitstrom ΔI sogar größer dem Verbraucher 18 fließenden Laststromes ebenso' als der Laststrom ist, wird das Potential des Punktes Z 35 wie die Uberschußenergie, die während der Kommubeträchtlich unter Null absinken. Dieses zu tiefe Ab- tierungszeit gespeichert wird, verarbeiten kann,
sinken kann eine übermäßige Spannung an den ge- Diese Fähigkeit ergibt sich durch den Einbau der steuerten Siliziumgleichrichtern 12 und 13 hervor- Sekundärwicklung 32 und der Sperrdiode 33 (die rufen. Damit dieser Zustand vermieden wird, kann ein natürlich auch in das Ausführungsbeispiel der in Widerstand 25, der in gestrichelten Linien dargestellt 30 F i g. 1 dargestellten Schaltung an Stelle des Widerist, parallel zur Wicklung 11 geschaltet werden. Der Standes 25 eingebaut werden könnte). Dieser Einbau Widerstand 25 nimmt in der Wicklung 11 gespeicherte ermöglicht es, daß Überschußenergie, die während Energie so weit auf, daß der Fluß in dem Kern der der Kommutierung aus der Gleichspannungsquelle Wicklung 11 auf einen Wert absinkt, der dem Wert entnommen wird, wieder in die Spannungsquelle direkt vor der Kommutierung entspricht (d. h., er ist 35 zurückfließt, wodurch die Energie erhalten wird und gleich N₁₁O · L·)· In diesem Fall wird der Fluß in dem sich der Wirkungsgrad des Wechselrichters verbessert. Kern primär durch den Laststrom bestimmt, und das Wenn die Schaltung in bezug auf die Kommutierungs-Potential des Punktes Z sinkt auf Null ab; es sind frequenz bei niedrigen Frequenzen arbeitet, wird der wieder die wichtigsten Kommutierungsvorgänge ab- Kondensator 31 während jedes Arbeitszyklus der gegeschlossen, und es beginnt ein neuer halber Arbeits- 40 steuerten Gleichrichter 12 oder 13 auf die halbe Spanzyklus. Es gibt ein anderes Verfahren, um das Problem nung Edc aufgeladen. Man kann z. B. annehmen, des zu tiefen Absinkens des Potentials am Punkt Z daß der gesteuerte Siliziumgleichrichter 12 leitet, zu lösen. Bei diesem Verfahren, das an Hand von Wenn der gesteuerte Siliziumgleichrichter 13 durch das F i g. 2 beschrieben wird, wird die in der Wicklung 11 Steuergerät leitend gesteuert wird und der gesteuerte gespeicherte Energie nicht aufgebraucht. 45 Siliziumgleichrichter 12 gesperrt wird, dann fließt der

Eine andere Abwandlung der Schaltung, die bei der Kommutierungsstrom i_e aus dem Kondensator 31 Grund-Wechselrichterschaltung nach F i g. 1 wegen und durch beide Wicklungshälften 11a und Ub der ähnlicher Schutzmaßnahmen verwendet werden kann, Wicklung 11 in entgegengesetzten Richtungen, um den besteht in zwei Reihenschaltungen aus einem Wider- gesteuerten Siliziumgleichrichter 12, ähnlich wie in stand26 und einem Kondensator27, die jeweils 50 Fig. 1, zu sperren. Auf ähnliche Weise wird ein parallel zu einem der gesteuerten Siliziumgleichrichter zusätzlicher Strom
12 und 13 liegen. Jede dieser Reihenschaltungen bildet AF- ^^DC · Λ Τ
dann einen Stromweg, wenn die Dioden 23 und 24 ~~ "^ '
sperren, und vermindert die Spannung an dem gesteuerten Siliziumgleichrichter 12 bzw. 13, die durch 55 während der Kommutierungszeit wie in F i g. 1 entStreu-Induktivitäten induziert wird. Der Nachteil stehen, weil die volle Spannung Edc an der Wicklung dieser Schutzmaßnahme liegt außer den zusätzlichen 11 liegt. Hierbei wird wieder die Steigung dieses zusätz-Bauteilen in einem Energieverlust im Widerstand 26. liehen Stroms ΔI vermindert, weil die Wicklung 11 Bei niedrigen Frequenzen ist dieser Energieverlust so ausgelegt ist, daß sie eine möglichst kleine Impedanz nicht schwerwiegend; wenn aber die Wechselrichter- 60 für den Laststrom, aber eine möglichst große Impedanz frequenz anwächst, dann werden die Verluste bedeu- für das Anwachsen des zusätzlichen Stromes ΔI tend, und es ergeben sich zusätzlich Wärmeprobleme. während der Kommutierungszeit bildet.

Eine zweite Ausführungsform gemäß der Erfindung, Wenn der Wechselrichter mit einer induktiven Last die als Einphasen -Wechselrichter verwendet werden zusammenarbeitet, wird er bei der Kommutierung am kann, ist in F i g. 2 dargestellt. Sie gleicht in vieler 65 stärksten beansprucht, da der Kommutierungsstrom Hinsicht der Schaltung nach Fig. 1. Aus diesem bei einer induktiven Last nicht nur den leitend geGrunde wurden sich entsprechende Teile in den beiden steuerten Siliziumgleichrichter sperren muß (wie bei Schaltungen mit gleichen Bezugszeichen versehen. Ein ohmscher Last oder bei Leerlauf), sondern auch wäii-

11 12

rend eines Teiles der Kommutierungszeit die Last lungshälfte Hb und wächst auf ein Maximum an,

speisen muß. Dies ist durch das Wesen der induktiven bevor er anfängt, sinusförmig nach Null hin abzu-

Last bedingt. Die F i g. 9a und 9b zeigen die züge- nehmen, und zwar mit einer Frequenz, die annähernd

hörigen Spannungs- und Stromkurven, die man wäh- der Kommutierungsfrequenz gleich ist. In dem Augen-

rend der Kommutierungszeit der Schaltung nach 5 blick, in dem der Kommutierungsstrom i_c den Wert Ii

F i g. 2 erhält. In F i g. 9b sieht man, daß bei Beginn erreicht und anfängt,' von diesem Wert abzunehmen,

der Kommutierungszeit der Laststrom Il der Last beginnt die in der Lastinduktivität 18 gespeicherte

zugeführt wird. Während sich der Kommutierungs- Energie, einen Strom durch die Rückführungsdiode 24

strom/c von Null an aufbaut, fließt/c teilweise in die und die untere Wicklungshälfte life in die Last

Last, wodurch sich der Strom, der vom gesteuerten io zurückzutreiben. Dieser Strom in umgekehrter Rich-

Siliziumgleichrichter 12 geliefert werden soll, vermin- tung durch die untere Wicklungshälfte Hb verlangt,

dert. Wenn dann dieser Teilstrom von i_e gerade gleich daß die Sekundärwicklung 32 noch mehr Strom führt

dem Laststrom/l ist» zieht die Last keinen Strom aus als vorher, um den Fluß in der Wicklung 11 mit

dem gesteuerten Siliziumgleichrichter 12, und der Mittelanzapfungaufrechtzuerhalten.AusdiesemGrund

Strom durch den gesteuerten Siliziumgleichrichter 12 15 bleibt die Diode 33 leitend, bis der Fluß im Kern der

wird durch einen weiteren Teilstrom von /_c auf die Wicklung 11 so stark vermindert worden ist, daß er

Hälfte des Laststromes vermindert (wenn man Zl / primär durch den Laststrom bestimmt ist. Sobald der

vernachlässigt). Der Strom in dem gesteuerten Silizium- Spulenkern der Wicklung 11 zurückgestellt worden

gleichrichter 13 wächst durch einen entsprechenden ist, sind die Hauptvorgänge bei der Kommutierung

Teilstrom von i_e auf die Hälfte des Laststromes an, 20 vollendet, und der Laststrom fließt zu der Last über

so daß der Fluß der Wicklung 11 mit Mittelanzapfung die Rückführungsdiode 24. Dieser Strom nimmt

nach der Lenzschen Regel erhalten bleibt. Wenn die linear mit der Zeit ab, wie es in F i g. 9 b dargestellt

Kommutierungszeit weiter fortschreitet, wächst der ist, bis die Energie in der induktiven Last aufgebraucht

Kommutierungsstrom i_c an, bis i_e dreimal so groß ist. Zu diesem Zeitpunkt kehrt dann der Strom um und

wie der Laststrom /χ, plus dem in der Kommutierungs- 35 fängt an, durch den gesteuerten Siliziumgleichrichter 13

zeit angewachsenen Strom Zl 1 ist. Zu diesem Zeit- zu fließen, wobei er während des nächsten halben

punkt tb kehrt sich der Strom im gesteuerten Silizium- Arbeitszyklus des Wechselrichters bis zum nächsten

gleichrichter 12 um, und das Sperren beginnt. Der Kommutierungsvorgang anwächst. Aus den obigen

Kommutierungsstrom i_c fließt weiter und hält den Betrachtungen sieht man, daß die Nachwirkungen der

Umkehrstrom durch den gesteuerten Siliziumgleich- 30 Kommutierung, die kurz im Zusammenhang mit der

richter 12 für eine Zeit aufrecht, die der Sperrzeit J₀₀ ohmschen Belastung erwähnt wurden, in dem Fall

des gesteuerten Siliziumgleichrichters 12 entspricht. einer induktiven Last sehr deutlich werden. Wie schon

Die Diode 23 ist während dieser Zeit leitend und kurz erörtert wurde, dämpft eine ohmsche Last den

nimmt den Kommutierungsstrom auf, während der oszillierenden Strom, der sich dann ergibt, wenn die

gesteuerte Siliziumgleichrichter 12 gesperrt wird. Eben- 35 Diode 23 oder 24 sperrt und die zusätzlich gespeicherte

falls während dieser Zeit erreicht der Kommutierungs- Energie des Kondensators 31 (oder 19, 21) entladen

strom i_e einen Maximalwert und nimmt dann sinus- wird. Bei induktiver Belastung werden diese Schwin-

förmig nach Null hin ab. Im Zeitpunkt J₁ ist der Teil gungen stärker als bei ohmscher Belastung, ent-

des Kommutierungsstroms /„ durch die obere Wick- sprechend der zusätzlich in den Schaltelementen ge-

lungshälfte 11a gleich dem Strom Ai, so daß die 40 speicherten Energie, die von dem induktiven Laststrom

Diode zu sperren beginnt. Im Zeitpunkt i₂ ist die herrührt.

Diode 23 vollständig gesperrt, so daß der Laststrom- Nach den F i g. 10a und 10b arbeitet der Wechselanteil des Netzes jetzt vollständig durch die untere richter mit kapazitiver Last ziemlich ähnlich wie bei Wicklungshälfte 116 fließt. Im Zeitpunkt J₂ ist der Leerlauf. Wegen der kapazitiven Last wird der Last-Strom, der durch die untere Wicklungshälfte 116 45 strom gerade vor der Kommutierung durch die Rückfließt, durch die Differenz zwischen dem Kommutie- führungsdiode 23 fließen. Bei Beginn des Kommutierungsstrom ic und dem Laststrom /l bestimmt. Dieser rungsvorganges wird der gesteuerte Siliziumgleich-Laststrom wurde aufgebaut, da diese beiden Ströme, richter 13 leitend, und eine Hälfte des Kommutierungsentsprechend den Induktivitäten in jedem Zweig nach Stroms i_e fließt über die Diode 23 in die Wicklungsden Forderungen der Lenzschen Regel aufrecht- 50 half te 11a, wobei sich diese Hälfte zu dem Laststrom erhalten werden müssen, wenn die Diode 23 sperrt. In addiert. Die andere Hälfte des Kommutierungs-F i g. 9 b sieht man, daß der Strom durch die untere stromes i_c fließt wie üblich über die untere Wicklungs-Wicklung 116 im Zeitpunkt t_t kleiner als h ist. Un- hälfteU6 und den gesteuerten Siliziumgleichrichter mittelbar vor der Kommutierung war der Fluß der 13. In diesem Fall ist der Teil des Kommutierungs-Wicklung 11 mit Mittelanzapfung gleich N_ua · Il. 55 Stroms i_c, der in der oberen Wicklungshälfte 11a und Weil der Fluß entsprechend der Zunahme des Korn- der Diode 23 fließt, überflüssig, da der gesteuerte mutierungszeitstromes Zl/während des ZeitraumesZlT Siliziumgleichrichter 12 schon durch den Laststrom angewachsen ist, wird bei Wegfall von Zl / in der durch die Diode 23 kurz vor der Kommutierung umSekundärwicklung 32 ein Strom induziert, so daß der gekehrt durch eine Sperrspannung vorgespannt ist. Fluß der Wicklung 11 mit Mittelanzapfung aufrecht- 60 Wie man in Fig. 10b sieht, wird der resultierende erhalten werden kann. Dabei muß das Potential des Strom in der oberen Wicklungshälfte 11a nicht bis Punktes Z unter Null absinken, während die Diode 33 zum Zeitpunkt J₁ auf Null vermindert, da der Strom leitend wird. Wenn das Potential des Punktes Z unter in der oberen Wicklungshälfte 11a gerade gleich dem Null liegt, dann nimmt die Spannung zwischen den angewachsenen Strom Zl/ ist. Zu diesem Zeitpunkt Punkten X und Z zu, wodurch mehr Kommutierungs- 65 beginnt die Diode 23 zu sperren und beendet damit die strom ie aus dem Kondensator 31 gezogen wird. Dies Kommutierungszeit. Davor wurde der gesteuerte geschieht zwischen den Zeitpunkten t₂ und J₃. Dieser Siliziumgleichrichter 12 natürlich entsprechend der zusätzliche Strom fließt auch in der unteren Wick- Wirkung der umgekehrten Vorspannung über die

13 14

Diode 23 gesperrt, als der gesteuerte Siliziumgleich- der Einphasendoppelwegwechselrichter nach F i g. 2 richter 13 zu leiten begann. Man sieht, daß die Korn- durch einen zweiten Satz von in Reihe geschalteten mutierungszeit. J T bei kapazitiver Last beträchtlich gesteuerten Siliziumgleichrichtern 12' und 13''.und gegenüber anderen Lasten anwächst. eine Wicklung 1Γ mit Mittelanzapfung ersetzt, die -Fig. 3 stellt ein drittes Ausführungsbeispiel eines 5 auf der linken Seite der Schaltung dargestellt sind. Der Einphasenwechselrichters gemäß der Erfindung dar. Doppelwegbrückenwechselrichter nach F i g. 5 arbei-Dieses Ausführungsbeispiel ist in jeder Beziehung dem tet im wesentlichen genauso wie zwei Einwegwechsel-Wechselrichter nach F i g. 1 ähnlich, mit der Aus- richter, aber er benötigt ein Steuergerät, das den nähme, daß die einzelne induktivität 22 der Schaltung Steuerelektroden der gesteuerten Siliziumgleichrichter nach F i g. 1 durch zwei getrennte Induktivitäten 39 10 solche Steuersignale zuführt, daß man eine Doppel- und 41 in dem Wechselrichter nach F i g. 3 ersetzt Wegarbeitsweise erreicht. Da der Wechselrichter nach ist. Die Induktivität 39 und der in Reihe damit ge- F i g. 5 einen gemeinsamen Kommutierungskondenschaltete Kondensator 19 sind ebenso wie die Induk- sator31 verwendet, ist es notwendig, daß die gesteuertivität 41 und der Kondensator 21 bei Reihenresonanz ten Siliziumgleichrichter genau gesteuert werden, um auf die Kommutierungsfrequenz des Wechselrichters 15 Schwierigkeiten beim Betrieb der Schaltung zu verabgestimmt. Außerdem ist eine Sekundärwicklung 32 meiden.

mit der Wicklung 11 mit Mittelanzapfung direkt ge- Die Schaltung nach F i g. 6 .muß nicht so genau

koppelt und in Reihe mit einer Diode 33 an die Gleich- gesteuert werden. Der Doppelwegwechselrichter nach

Spannungsquelle angeschlossen. In dieser Anordnung Fig. 6 ist dem Wechselrichter nach F i g. 5 ähnlich,

dient die Hilfsschaltung, die aus der Wicklung 32 und 20 mit der Ausnahme, daß zwei Kommutierungsschaltun-

der Diode 33 besteht, dazu, die überschüssige Energie gen, die den Kondensator 31 und die zweite Indukti-

der Wicklung 11 in die Gleichspannungsquelle so, wie vität 32 und den Kondensator 31' und die zweite

es an Hand von F i g. 2 beschrieben wurde, zurück- Induktivität 22' enthalten, an Stelle einer einzigen

zuleiten. Die Schaltung nach F i g. 3 arbeitet in jeder Kommutierungsschaltung, die in dem Ausführungs

anderen Hinsicht so ähnlich wie die nach Fig. 1, so 25 beispiel nach F i g. 5 verwendet wird, vorgesehen

daß es nicht notwendig ist, sie wieder in allen Einzel- sind. Bei dem Doppelwegbrückenwechselrichter nach

heiten zu beschreiben. F i g. 6 sind zwei in Reihe geschaltete Spannungs-

F i g. 4 stellt einen Dreiphasenwechselrichter gemäß teilerkondensatoren 16 und 17 mit der Gleichspan-

der Erfindung dar. Der Dreiphasenwechselrichter nach nungsquelle E_DC verbunden, wobei der Mittelpunkt

F i g. 4 besteht praktisch aus drei Einphasenwechsel- 30 zwischen den Spannungsteilerkondensatoren über eine

richtern nach Fig. 1, und daher wird jeder dieser Reihenschaltung, die aus dem Kondensator31 und

Einphasenwechselrichter mit denselben Bezugszeichen der zweiten Induktivität 22 besteht, mit dem Mittel-

wie in Fig. 1 gekennzeichnet. Da jeder der drei Ein- punkt der Wicklung 11 verbunden ist. Auf ähnliche

phasenwechselrichter, die in der Schaltung nach Weise ist der Mittelpunkt der Spannungsteilerkonden-

F i g. 4 verwendet werden, in Aufbau und Wirkungs- 35 satoren 16 und 17 über eine zweite Reihenschaltung,

weise vollständig einem Teil der Schaltung nach die aus dem Kondensator 3Γ und der zweiten Induk-

F i g. 1 gleich sind, werden sie jetzt nicht wieder in tivität 22' besteht, mit dem Mittelanzapfungspunkt

allen Einzelheiten beschrieben. Die Ausgangsklem- der Wicklung W verbunden. Der Verbraucher 18 ist

men der drei Einphasenwechselrichter sind mit einem zwischen die Mittelanzapfungspunkte der Wicklungen

in Dreieck geschalteten Verbraucher verbunden. Dabei 40 H und 1Γ geschaltet.

ist die Dreieckschaltung so aufgebaut, daß ein Ver- Der Doppelwegbrückenwechselrichter nach F i g, 6 braucher 18 zwischen den Mittelanzapfungspunkten arbeitet im wesentlichen ähnlich wie zwei Einphasender Wicklungen 11 und 11', ein Verbraucher 18' wechselrichter nach F i g. 2, die in einer Brückenzwischen den Mittelanzapfungspunkten der Wicklung schaltung zusammenwirken, so daß sie ein Doppel-11' und 11" und ein Verbraucher 18" zwischen den 45 wegausgangssignal erzeugen. Da für jede Wicklung 11 Mittelanzapfungspunkten der Wicklungen 11 und 11" und W mit Mittelanzapfung getrennte Kommutieliegt. Es wäre auch möglich, an die Ausgangsklemmen rungsschaltungen vorhanden sind, müssen die vereinen in Stern geschalteten Verbraucher anzuschließen, schiedenen gesteuerten Siliziumgleichrichter nicht mehr dessen Sternpunkt geerdet sein kann oder mit dem so genau beim Entsperren und Sperren synchronisiert Nullpunkt der Gleichspannungsquelle verbunden ist. 50 werden, wie es bei dem Wechselrichter nach Fig. 5 Durch die Zusammenschaltung der einzelnen Ver- notwendig ist.

braucher der Einphasenwechselrichter aus irgendeiner Der Doppelwegbrückenwechselrichter nach F i g. 7 der oben angegebenen Arten können die Ausgänge der besteht aus zwei Einphasenwechselrichtern nach Wechselrichter so zusammengeschaltet werden, daß Fig. 3, die durch einen gemeinsamen Verbraucher 18 sie einen Dreiphasenausgang bilden. Es ist natürlich 55 miteinander verbunden sind, so daß eine Doppelwegnotwendig, daß die Entsperr- und Sperrsignale, die ausgangsgröße entsteht. Da sich der Doppelwegden Steuerelektroden der verschiedenen gesteuerten brückenwechselrichter nach F i g. 7 in Wirkungs-Siliziumgleichrichter zugeführt werden, richtig durch weise und Aufbau nur unwesentlich von zwei Eindas Steuergerät synchronisiert werden. Aus diesem phasenwechselrichtern unterscheidet, wie sie F i g. 3 Grund muß das Steuergerät besonders für Dreiphasen- 60 darstellt, sind die verschiedenen Teile der Schaltung betrieb geeignet sein. mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet, so daß sich F i g. 5 stellt einen Einphasendoppelwegbrücken- eine weitere Beschreibung der Schaltung erübrigt. Bei wechselrichter gemäß der Erfindung dar. Dieses Aus- dem Doppeiwegbrückenwechselrichter nach Fig. 7 führungsbeispicl verwendet zwei der Einphasendoppel- werden keine Kapazitäten 16, 17 benötigt; vielmehr wegwechselrichter nach Fig. 2, die so abgewandelt 65 werden zwei zusätzliche »zweite« Induktivitäten 39', sind, daß sie eine Doppclwegarbeitsweise gestatten. 41' und zwei zusätzliche Kondensatoren 19', 21' ver-Beim Doppelwegbrückenwechselrichter nach F i g. 5 wendet,
sind die Spannungsteilcrkondcnsatoren 16 und 17 Bei den Wechselrichtern nach den F i g. 5 bis 7

sind die Steuergeräte zum Einschalten der gesteuerten Siliziumgleichrichter etwas komplizierter als bei den Einphasenwechselrichtern nach den F i g. 1 bis 3. Steuergeräte, die für Doppelwegbrückenwechselrichter verwendet werden können, sind an sich bekannt. Da in den Schaltungen nach den Fig. 6 und 7 getrennte Kommutierungsschalüingszweige verwendet werden, können diese Schaltungen zusammen mit einem phasen-* gesteuerten Steuergerät verwendet werden, um den Phasenwinkel der Zündung der gesteuerten Siliziumgleichrichter in dieser Schaltung zur Steuerung der Spannung beliebig zu ändern. Da solche Geräte zur Steuerung der Brückenwechselrichter bekannt sind, wird von deren Beschreibung abgesehen.

Vorstehend ist angegeben, daß die Kommiitierungsfrequenz wesentlicher höher als die Arbeitsfrequenz liegen soll. Diese Frequenz kann auch so definiert werden, daß sie in dem Teil des Frequenzspektrums liegt, in dem eine Halbperiode der Kommutierungsfrequenz nicht mehr als ein Zehntel einer Halbperiode der Betriebsfrequenz des Wechselrichters ist. Wenn der Wechselrichter in einem Frequenzbereich arbeiten soll, bei dem die Halbperiode der Kommutierungsfrequenz von etwa der Hälfte bis neun Zehntel einer Halbperiode der Betriebsfrequenz reicht, dann wird der Betrieb komplizierter. Wenn man unter diesen zum Schluß angenommenen Bedingungen arbeilet, dann wird die Vernichtung der in der Wicklung 11 zur

ίο Begrenzung des Kommutierungszeitstroines gespeicherten Energie über einen wesentlichen Teil (d. h. von der Hälfte bis neun Zehntel) der Betriebshalbperiode reichen. Wenn dementsprechend die Ausgleichsvorgänge, die zu der Kommutierung gehören, über einen wesentlichen Teil der Betriebshalbperiode reichen, dann wird voraussichtlich die Kurvenfoiin des Ausgangssignals nicht ganz so gut sein, wie man es erreichen könnte, wenn man unter anderen, nicht so strengen Bedingungen arbeiten könnte.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

209 682/89

Claims (3)

1 2 Ein derartiger Wechselrichter ist aus den »AIEE- Patentanspriiche: Transactions«, Part. I, November 61, S. 531 bis 542, F i g. 7 und 10, bekannt. Bei diesen bekannten

1. Wechselrichter mit zwei in Reihe geschalteten, Wechselrichtern liegt die Kommutierungszeitstromsteuerbaren Gleichrichtern, die über eine mittig 5 begrenzungsinduktivität zwischen zwei in Reihe an der angezapfte Kommutierungszeitstrombegrenzungs- Gleichspannung liegenden steuerbaren Gleichrichtern, induktivität an einer Gleichspannungsquelle liegen, Die Kommutierungszeitstrombegrenzungsinduktivität

■ mit zwei Dioden; die jeweils zu einem der Steuer- ist mit einem Mittelabgriff versehen. Zwischen dem

baren Gleichrichter antiparallel geschaltet sind, Mittelabgriff und dem Mittelpunkt der Gleichspan-

mit einer Kommutierungsschaltung, die mindestens io nungsquelle liegt der Kommutierungskondensator

einen Kommutierungskondensator zum abwech- direkt oder über einen Transformator am Verbraucher,

selnden Sperren der steuerbaren Gleichrichter ent- Die Wicklungshälften der Kommutierungszeitstrom-

hält, und mit einer Vorrichtung zum Durchsteuern begrenzungsinduktivität sind miteinander induktiv ge-

des jeweils gerade nicht leitenden steuerbaren koppelt.

Gleichrichters zur Entladung des Kommutierungs- 15 Bei diesem bekannten Wechselrichter ist zu Beginn

kondensators und zum Anlegen einer Sperr- des Kommutierungsintervalls bzw. der Kommutie-

spannung-an den gerade leitenden steuerbaren rungszeit eine sprungartige Änderung des Kommutie-

Gleichrichter, um ihn zu sperren, dadurch rungskondensatorentladestroms vorhanden, weil zu

gekennzeichnet, daß die Dioden (23,24) diesem Zeitpunkt der erste steuerbare Gleichrichter

direkt dem jeweiligen steuerbaren Gleichrichter 20 durch eine hohe Gegenspannung sofort gesperrt wird

antiparallel geschaltet sind, daß die Kommutie- und der Kondensator sofort durch die andere Hälfte

rungsschaltung eine in Reihe geschaltete, zusatz- der Kommutierungszeitstrombegrenzungsinduktivität

liehe Induktivität (22 oder 39, 41) enthält, die über einen gleich großen Strom entsprechend dem bisherigen

die eine Hälfte der Kommutierungszeitstrom- Laststrom liefern muß. Der zweite steuerbare Gleich-

begrenzungsinduktivität (11) und abwechselnd 25 richter wird also sofort voll belastet. Eine hohe anfäng-

über den einen und den anderen der steuerbaren liehe Änderungsgeschwindigkeit des durch den zweiten

Gleichrichter (12, 13), während dieser leitend ist, steuerbaren Gleichrichter fließenden Stroms kann je-

mit der Gleichspannungsquelle verbunden ist, so doch zu einer Zerstörung seiner Gleichrichterwirkung

daß der Kommutierungskondensator (19; 21; 31) führen. Danach erhöht sich die Stromstärke des über

während der Dauer des leitenden Zustands des je- 30 den zweiten steuerbaren Gleichrichter fließenden, vom

weils gerade leitenden, steuerbaren Gleichrichters Kondensator gelieferten Stroms wegen des Abbaus

auf eine vorbestimmte Energie aufgeladen wird, der an der zugehörigen Induktivitätshälfte liegenden

und daß die aus dem Kommutierungskondensator Spannung. Diese Erhöhung wird aber durch die ge-

und der zusätzlichen Induktivität bestehende nannte Induktivitätshälfte begrenzt, so daß sie allmäh-

Reihenschaltung auf eine Reihenresonanz-Kommu- 35 Hch erfolgt. Anschließend finden noch weitere Aus-

tierungsfrequenz abgestimmt ist, die wesentlich gleichvorgänge, auch über die dem zweiten steuerbaren

höher als die Betriebsfrequenz des Wechselrichters Gleichrichter zugeordnete Diode, statt, die längere

ist. ■ Zeit in Anspruch nehmen und eine teilweise Rück-

2. Wechselrichter nach Anspruch 1, dadurch ge- speisung der Kommutierungsenergie bewirken (vgl. kennzeichnet, daß parallel zur Gleichspannungs- 40 dort F i g. 8). Eine lange Kommutierungszeit verquelle eine Reihenschaltung liegt, bestehend aus ringen jedoch einerseits die obere Grenzfrequenz und einer Wicklung (32), die induktiv mit der Kommu- wegen der während der Kommutierungszeit auftierungszeitstrombegrenzungsinduktivität (11) ge- tretenden Verluste den Wirkungsgrad des Wechselkoppelt ist und aus einer in Richtung des Pluspoles richters.

leitenden Diode (33 in F i g. 2 bis 7). 45 Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei

3. Wechselrichter nach Anspruch 1, dadurch ge- einem derartigen Wechselrichter die Anfangsändekennzeichnet, daß die zusätzliche Induktivität (22) rungsgeschwindigkeit des über die steuerbaren Gleichin Reihe mit dem Kommutierungskondensator (31) richter fließenden Stroms zu verringern und gleichparallel zum Verbraucher (18) liegt (F i g. 2, 5). zeitig die obere Grenzfrequenz, ohne Verschlechterung

50 des Wirkungsgrades, zu erhöhen.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch ge-

löst, daß die Dioden direkt dem jeweiligen steuerbaren

Gleichrichter antiparallel geschaltet sind, daß die Kommutierungsschaltung eine in Reihe geschaltete,

Die Erfindung betrifft einen Wechselrichter mit zwei 55 zusätzliche Induktivität enthält, die über die eine in Reihe geschalteten steuerbaren Gleichrichtern, die Hälfteder Kommutierungszeitstrombegrenzungsindukübereine mittig angezapfte Kommutierungszeitstrom- tivität und abwechselnd über den einen und den andebegrenzungsinduktivität an einer Gleichspannungs- ren der steuerbaren Gleichrichter, während dieser quelle liegen, mit zwei Dioden, die jeweils zu einem der leitend ist, mit der Gleichspannungsquelle verbunden steuerbaren Gleichrichter antiparallel geschaltet sind, 60 ist, so daß der Kommutierungskondensator während mit einer Kommutierungsschaltung, die mindestens der Dauer des leitenden Zustands des jeweils gerade einen Kommutierungskondensator zum abwechselnden leitenden, steuerbaren Gleichrichters auf eine vorbe-Sperren der steuerbaren Gleichrichter enthält, und mit stimmte Energie aufgeladen wird, und daß die aus dem einer Vorrichtung zum Durchsteiiern des jeweils gerade Kommutierungskondensator und der zusätzlichen Innicht leitenden steuerbaren Gleichrichters zur Ent- 65 duktivität bestehende Reihenschaltung auf eine Reihenladung des Kommutierungskondensators und zum resonanz-Kommutierungsfrequenz abgestimmt ist, die Anlegen einer Sperrspannung an den gerade leitenden wesentlich höher als die Betriebsfrequenz des Wechselsteuerbaren Gleichrichter, um ihn zu sperren. richters ist.