Parallelivechselrichter mit .steuerbaren Ventilen
Beim Parallelwechselrichter mit steuerbaren Ventileng insbesondere
steuerbaren Siliziumzellen, und veränderlicher insbesondere
nicht
Ohmscher B4lastungs ist es zweckmäseigg die erzeugte
Weeheal-
richterBpannuund damit die Sperrspannung der Ventile zu be-
grenzen. Es iet bekannta: dies mit der in Figo la dargestellten
Alts=bxungefoxm einee Parallelwechselrichterst dem sogernannten
Blindwechselrichtere zu verwirklichen. _
lxz Figo la wird aus einer an die Klemmen 9 und 10 angeschlossenen
Gleschsp,annung F, eine an den Klemmen '31 und 12. der-Sekundärwick-
lung i2 einest Viechselx-ichtertrgnsformatärs 4 abgenommene
Wechsel-
spannung erzeugt. Zum; periodischen Umschalten des von der
Gleiche
spannungsquelle E bewirkten und über eine Gleichptromdrosseä
3
,fliessenden Stromes dienen steuerbare Ventile la und lba Die
Kom-
mutierung zwischen den beiden steuerbaren Ventilen la und -1b
wird
';mitteaa des Kondensators 5 erreicht. Eine Begrenzung der
an der
jeweiligen Hälfte der Primärwicklung 41 des Wechselrichtertransm
tormatora 4 auftretenden Wechselrichterspannung U wird mit
Hilfe
.4 #: . #
'V s . t i i1' _ # Q
S. b.#. icS7 ?. t# @Ä 2 :@. #` v k 3 . tl
i l) be'bii rk,t o
71 über der
Pa rch a7 L,R ändert
C.9 t' r1 #i # e, #`
- U 9@.#I ilden pi'#61.'?3.t#.@y'ade.,e@l,'111niSDf#Sr#LO.N#bJS
aü-
@. ,e': h 1e Ve c1
gt @ B ° @@ 3°@ e1.ae zit t : e @t Ü1.e. Span
raungshe;=:@@;@:@ng ,ib2r einen d' 131indstx'omex@t;i@'a@ 2'a
ode"° 2bfl ein.
1;t auf den Wart der Gleichspannung E. Zur
4,.@Y@::nwyr@Po
Die
zeit setzt ein.u erneute Kommutierung durch Zündung des gerade
nicht str omführen.r?"n oteiie@cbv.:c°en Ventilesp J a oder
l bg ein.
Be. dem Blindwechuel.ri'ohte:r gemäß Fig. 1 wird nicht nur
die Weoh--
z:_xid@hi@errapagax@an;@ auf den Wert der Gleichspannung E
begrenzt)
sondevn ea kann auch über die Blindstromventile 2a und 2b ein
Von der wechseletromaeitigen Belastung herrührender induktiver
1.: #la.a s -1 die K@# :'nss:n 9 und. 10 angeschlossene
Gleich=
ee .". 1:.;jl1ig@@,leh,7, d.urückgefbhrt 3'T.('J.en o
,Aua Vartitehendem folgt auch?
"s'i.:tJ -de der ßtvutrbaren Ventile In, und i b in
der
'.', t eIner
2 sia bat. . B'-
die ,#perrspannun g den. r haben.
i e in Fig. lb gezeig4hs hat die Vdecheelriohtsrepazanung U>keine
.deale Rechteckformp sondern durch die Wirkung des Kommutierunge-
kondensators .5 .sehr oller weniger Trapezfo2m. Dara3.ie ergibt
sich
ein nachfolgend beschriebener Nachteil. .
t
Es sei angenommen, dass zunächst das steuerbare Ventil la -Strom
führt. .Die Umlmdtenergie des Kondensators 5 wird in jeder
Halb-
periode während der Umladezeit (beispielsweise t = 0...tl g
Fis. - 1bb)
dem ,an die Klemmen, 9 und 10 angeschlossenen Gleichepannungsnetz
In der -
Jgenclen. t -- 0V (.:1 #:14 :t wird die:ze Umlade=
'F 1.: `,# #J @S
die 3, . da. g" mt-t..uerbare
@Jrr@@@t- lp. 2 uneryunBChten
Ixta.e@yrk@a-ac@-ter G*leiehstzc@c@@@`g~-..erx. @l@@x@@ax@z@@en
und in Verl.uetwärme
umgesetzt. -
7=;s i.et we tK^x-a@-e,xr l#:rei.to eine :in Fig., 2 dargestellte
ViecLsel-
xicte@t.-°I1s@?ttang t:eks.nntr bei. der eie von der
Gleichstromdrossel
3,PS@ @.:`h;r t. Ui-il adeenergi.e des Kondensators 5 -ztim
überwiegenden
Teil in d&e an dä.e Klemmen 9 und 10 angeschlossene Gleichspan-
rungon.atz zurückge3peiat wird. lm diesen: Wechselrichterechaltung
liegem die ß). ixids rx omventile 2a und 2b &n Anzapfungen
22 und 24
d.@;?@ Pritr @, r°;r:icl@l.Lng 41 des Wechselrichtertransformatorn
4. jede
Walfte 4"1 hat insge,orrt eine Bindungszahl wo
Der r,g@°@bei einer vom ritelpunkt 23 der
fx@märE@j i.f:I,.7.@äng c-;.xifa gerechneteyl Teilmzirctunttnzahl
ß > wo Die 'Enden
der 1. 1 eins mit 2 1 und ?5
o Diese Zahl s
i#3t ül.p=. ald3 1.
.,in Krelestxong der-in einer Kommutierungszeit (beispielsweise
durch die zwischen den Funkten 21; und 22 liegende Teil-
wicklung f1 i ess t er.°;@@J:i.z;. Jetzt infolge des Amperewindungsgleich-
gewichtes deg Weeknjelr.ehtertraneiormatoxe 4 einen gegen die
Netz-
gleichspunnung B flieetenden Strom in der anderen zwischen
den
Punkte.:. 23 und 22 liegenden Teilwicklung. Der V:eg dieses
Stromes
geht vom Minuspol. der Gleichspannungeyuelle (Klemme 110)
über- den.
tunkt 23p den Funkt 22 uznc). da, 9, .l 2a zum Pluspol
(Klemme 9 ) der Se-@_ z@,anrur@.gs well e Das Blindstromventil
2t
führt also sowohl einen Kreieeteom als aauoh
eiri#4 insbesondere
von einer indUktiven t;,echselstrogbelestung ,herrührenden
eterück-=-
etrom. .. " ,
Für einen Kreinetrom, der Über die ewiechen 'den Punkten
25 und 24
lieLenden Viieklung fliesst9 gilt Entsprechendes: Der Uberwiegende
Teil der Umlaadepnergie des Kondeneaators 5 geht somit nicht
mehr.
verloren, sondern wird in dig an die Klemmen 9 und 1®
angeaehlon--
sene ßleiehspannuegsquelle eurüakgelieth. Allerdings erzeugt
der Kreisstrom weiterhin Ohmsahe Verluste und belastet die
Von-
Die maximale teah®elrichterspaannung Ug die twiechen
den Punkten
21 und 25 bewe.25 und 25 liegt, hat jätet den Wert . Wann
die .
Gleicheptung E sehr groß imt' dann pircl"maan aa "atthlen,
dann
N
dis ventliporrsgannung ertrkglich blei. ` .9
insbe oidere, Brenn
y.
ande-renfaalle eine 1Reihenbahaltui7S
Von ent il@n f f os'derlioh we o
%enn tun ,aber ':n gros ' gewählt, at, d bhö ,gegin dewert
1 geht,
denn wider Krei®strom wieder nähr groß. Damit.wird
der über
die steuerbaren Ventile lg und '1b ilieeeende resultierende
Strom
t
während der ganzen Halbperiode der W'echselric@terepennurig
U nwhr
höab. Man Uneta es az@ Ida n to=xttorhhgekondeneätor 5 klein
brüten
und damit auch deri Kreiedtrom bggg-Pqn. biet f findet
jedoch eine
Grbnne in 'der durch die :VreiWOtteecit der steuerbureni Ventit
1a s
und 1b bedingten Mindestgröße des. Kox@detgrr@ .
.ßaarn@tal Polt;..
daso bei boher jrequene :immer eis großerroiaserf.iaoss_
t . ..j ,
Demgolki 40teifft die Windung einen ltflllciesobli.M> mit
-
aatemeftsren Ventilenr tie.aehetromd@roii.@:,£oeyaub dxe@-
Bator und tranafoematdrist"h an den -We'oha.elrlchterausgang
ange-
kOpelten Blindetrceventlleno Die Erfindung ist dadurch: Bekenn
eiehnet, .d440 ®41 4i8 jeweilige _Gleichetromdrossel
tranaßorma-
=torisch-ein ungdeteuextbs»Ytntil angekoppelt.Istg das von
der
Speiseälechepa=ung des Weoheelriehtere in Sperrichtung beaut-
schlägt ist.
Zur weiteren Eriüutierung der Erfindung dienen die Figuren
Sag 3b
und .4 e .
l
In Piga 3a ist eiii Paxallelwechselrichter ih Mittelpunktachaltung.
dargestellt.
Fig. 3b ne4gt eins mmuaehärige Spannungeform der er-zeugten
Wechsel-
ä
richterapannung Ü. ,
Drig. 4 zeigt einen ParLZlelwechs®lriqhter in Brückenschaltung:
Tu Figo_ 3a hat die Gleichstromdrossel 3 neben ihrer Wicklung
30 .
noch eine,,zw®ite Wicklung 31 erhalten, die über ein
ungesteuertee
gentil 6 --(Halbleiterdiode) im Gegeneinn an die Netzgleichspannung
.B änbeschloesen ist. Die Windungezahl der" Wicklung 30 sei
mit
tr@_ und die 'linda4ngegabl .der Zieldung 31 sei mit
131 bezeichnet.
1
-]las O_ bexaetzungaverhältnie 2, ßet somit w31 w30°
-e
Durch die Wü'kluni-31 und d*®`-Ventil 6 wird die Wechselrichter
. apannung fi bogrtnsto Die Wecheelrichterepannung U
-hat gemäß der
Darstellung in Nigo 3b den Maxm#lbetrag E + ülä , wobei
U, die
Spannung an der Y¢ieklung 30 der Gleichstromdrossel 3 ist.
Dien.
Spannung 1t, wird gut die Sekundärseite der Gleichstromdroeeel
3.,
dhß: atxf die Wicklung 31 übersetzt. und erhält dort den-Wert
ü: R Utt `Wenn, ciie dparinung U, negativ. wirdg na igt die
spannt«
i
ü# UL gegen das Ventil 6 gerichtet und hat deher keine
Wirkuzigo .
v
'i,enn dagegen die Spannung UZ positiv iats so kann
daae Spannung
u - U. 11 dun; nielib tiberschreltenn weil dann ein
die Spannung .
ler G'1.;lr;Lhii'J.rxiucllonseel. 3 begrenzender Ausgleiohstrom
Über das
VPtrtil rr) 1n die. an die Klemmen g. utld 10 angeschlossene
Speise=-
@;loichßi@r:x@:,uin@,;quelle flieaat o Folglich kann auch _
die Spannung
UL der<l 1Yert nicht überschreitenfl und es ist der Maximalwert
der Wechselrichterspannung U gleich Wenn ü
groß ist $.beispielsweise 50 0 10, dann überschreitet
die Wechsel=
riahtexspannung U nur wenig den Wert der Netzgleichspannung
E.
Entsprechend lat auch die Sperräpannung der steuerbaren Ventile
niedrig. . . '# - .
Dex° b@-s_2candexe vorteil der in Fis. 3a dargestellten erfindungage-
mü.#jetn Wcalioelrichte.rechaltung gegenüber der bekannten
WechsI-
richt,^riiehaltung nach fig. 2 liegt darinp dase der Kreiestromf
der- .
aoxist nach Volladung -des Kondensators 5 zum Fliessen
kommts prak=
tisch wvgfhllt,, da über die Bekundärwicklung 31 der Gleichstron-
aroe zel 3 deTv;i magnetische Energie direkt an die
Gleichspannungo=
wird. Dieser Vorteil 'kommt besonders
bei hoher Wechse&richterfrequenz und hoher Gleichspannung
Es bei
der a groß zu .jählen wäre g zur Geltung.
L
gei an -die: Klemmen 11 und 12 angeschlossener induktiver
Belastung
den W$chselrichtera mUseen die Blindstromventile
2s und 2b vor--
handen sein. Bei induktiver Belastung des Wechselrichtern
fließt
nämlich zeitiviee ein Strom vom Wechselrichtorausgang durch
den
Wechselrichter zur GI4ichspannungaquelle zurück. Dieser günk-
etrom sollte aber nicht über die steuerbaren Hauptventile la
und
lb flieeeenn Dur Faktor a wird jetzt so gewählte dass eine
Span
nungebegreneung schon durch die Gleichstromdrossel 3 und nicht
erst durch die Blindstromventile 2a, und 2b erfolgt. Dann wird
!ein Kreieetrom unterdgtickt. tim die gewünschte Entlastung
der
steuerbaren Ventile 1a und. 11r zu erreiclierrflimuee also
sein
In Figo 4 ist ein Parallelwechselrichter mit in Brückenschaltung
anßedrdneten steuerbaren Ventilen 1a. o otd dargestellt. Äueserdem
sind Blindstromventile 7a9 7'b und 8aP 8b vorgesehen. Jett
sind
zwoi Gleichstromdrosseln (3a und 3b) er£orderllnh,
da sich ä®nit
der Kondensator 5 nach jeder Kömmutierung über ein Ventilpaar
entladen könnte. Die Zahl a ist durch das Verhältnis der zwischen
den punkten 21 und 24 liegenden Wicklung zu der zwischen
den
Funkten 21 und 25 liegenden Wicklung gegeben. Für den Punkt
22
gilt Entaprechenixeao
Anstatt der jeweiligen Gleichstromdpeeel 3 eine zweite wicklung
unterechiedlchen Leiterquerschnittes tu $ebeng kann auch nach
Art eines Spartranaformatore eine gemeinsame Wicklung mit An-
züpi'ung verwendet werden _ _
Parallel inverter with controllable valves
In the case of parallel inverters with controllable valves, in particular
controllable silicon cells, and more variable in particular not
It is expedient to use the generated Weeheal-
Richter voltage and thus the blocking voltage of the valves
limits. It is known: this with the one shown in Fig. La
Alts = bxungefoxm a parallel inverter only the so-called
To realize blind inverters. _
lxz Figo la is connected to terminals 9 and 10 from a
Gleschsp, annung F, one at the terminals '31 and 12.
ment i2 one Viechselx-entry formataries 4 accepted exchange
voltage generated. To the; periodic switching of the from the same
caused voltage source E and via a Gleichptromdrosseä 3
controllable valves la and lba serve for the flow of current.
mutation between the two controllable valves la and -1b
'; reached middleeaa of the capacitor 5. A limit on the
respective half of the primary winding 41 of the inverter transm
tormatora 4 occurring inverter voltage U is with the help
.4 #:. #
'V p. ti i1 ' _ # Q S. b . #. icS7 ?. t # @ Ä 2: @. # ` v k 3 . tl il) be'bii rk, to
71 above the
Parch a7 L, R changes
C.9 t ' r1 #i # e, # `
- U 9 @. # I il den pi '# 61.'? 3.t #. @ Y'ade., E @ l, '111niSDf # Sr # LO.N # bJS aü-
@. , e ': h 1e Ve c1
gt @ B ° @@ 3 ° @ e1.ae quote: e @t Ü1.e. Chip
raungshe; =: @@; @: @ ng, ib2r a d '131indstx'omex @ t; i @' a @ 2'a ode "° 2bfl a.
1; t for the DC voltage E. Zur
4,. @ Y @ :: nwyr @ Po
the
time sets in. Renewed commutation by igniting the
do not run current.r? "n oteiie @ cbv.: c ° en Valvesp J a or l bg a.
Be. the blind change.ri'ohte: r according to Fig. 1 not only the Weoh--
z: _xid @ hi @ errapagax @ an; @ limited to the value of the direct voltage E)
sondevn ea can also switch on via the reactive current valves 2a and 2b
Inductive load originating from the alternating troma side
1 .: # la.as -1 the K @ #: 'nss: n 9 and. 10 connected equal =
ee. ". 1:.; jl1ig @@, leh, 7, d.returned 3'T. ('J.en o , Aua Vartitehendem also follows?
"s'i.: tJ -d e of the usable valves In, and ib in the
'.', t one
2 sia bat. . B'-
the, # blocking voltage the. r have.
As shown in FIG. 1b, the Vdecheelriohtsrepazanung U> has none
.deal rectangular shape but due to the effect of the commutation
capacitor .5. very much less trapezoidal shape. Dara3.ie arises
a disadvantage described below. .
t
It is assumed that initially the controllable valve la current
leads. .The surrounding energy of the capacitor 5 is in every half
period during the reloading time (e.g. t = 0 ... tl g Fis. - 1bb)
the same voltage network connected to terminals 9 and 10
In the -
Jgenclen. t - 0V ( .: 1 #: 1 4: t becomes the: ze reload =
'Q 1 .: `, # #J @S
the 3, . there. g "mt-t..ubaren
@Jrr @@@ t- lp. 2 unconscious
Ixta.e @ yrk @ a-ac @ -ter G * leiehstzc @ c @@@ `g ~ - .. erx. @ l @@ x @@ ax @ z @@ en and in Verl.uetwärme
implemented. -
7 =; s i.et we tK ^ xa @ -e, xr l #: rei.to a: in Fig. 2 shown ViecLsel-
xicte @ t.- ° I1s @? ttang t: eks.nntr bei. the egg from the DC choke
3, PS @ @ .: `h; r t. Ui-il adeenergi.e of the capacitor 5 -ztim predominant
Part in d & e to the terminals 9 and 10 connected DC voltage
rungon.atz is backed up. In this: inverter circuit
lie the ß). ixids rx om valves 2a and 2b & n taps 22 and 24
d. @;? @ Pritr @, r °; r: icl@l.Lng 41 of the inverter transformer 4. each
Walfte 4 "1 has a total, locates a tie number where
The r, g @ ° @ at one of the ritelpunkt 23 der
fx @ märE @ j if: I, .7. @ äng c - ;. xifa calculated part district number ß> where the 'ends
the 1st 1 one with 2 1 and? 5
o This number s
i # 3t ül.p =. ald3 1.
., in Krelestxong der-in a commutation time (for example
by the between the points 21; and 22 horizontal partial
winding f1 i ess t er. °; @@ J: iz ;. Now as a result of the ampere-turn equal
gewichtes deg Weeknjelr.htertraneiormatoxe 4 one against the network
DC voltage B current flowing in the other between the
Points.:. 23 and 22 lying partial winding. The V: eg of this stream
goes from the negative pole. the DC voltage source (terminal 110) .
dots 23p the funct 22 uznc). da, 9, .l 2a to the positive pole
(Terminal 9) of the Se - @ _ z @, anrur @ .gs well e The reactive current valve 2t
So leads both a Kreieeteom and aauoh eiri # 4 in particular
t of an inductive,, echselstrogbelestung, originating eterück - = -
etrom. .. ",
For a Kreinetrom, the about the ewiechen 'the points 25 and 24
The same applies to the prevailing situation: the predominant one
Part of the Umlaadepnergie of the condenser 5 is therefore no longer possible .
is lost, but is transferred to terminals 9 and 1® in dig--
sene ßleiehspannuegsquelle eurüakgelieth. However, generated
the circulating current continues to have ohmic losses and loads the
The maximum teah®elrichterspaerung Ug the twiechen the points
21 and 25 move. 25 and 25 has the value of weeding. When the .
Equation E very large imt ' then pircl "maan aa" atthlen, then
N
dis ventliporrsgung bearable lead. `.9 in particular, Brenn
y.
other case a 1Reihenbahaltui7 S Von ent il @ n f f os' d erlioh we o
% enn do, but ': n gross' selected, at, d bhö, Gegin dewert 1 goes,
because against Krei®strom again close to large. With it . will the over
the controllable valves lg and '1b ilieeeende resulting current
t
during the entire half-period of the exchange ric @ terepennurig U nwhr
hey Man Uneta es az @ Ida n to = xttorhhgekondeneätor 5 brood small
and thus also the Kreiedtrom bggg-Pqn. however, bid f finds one
Grbnne in 'the through the: VreiWOtteecit der steuerbureni Ventit 1a s
and 1b conditional minimum size of the. Kox @ detgrr @ . .ßaarn @ tal Polt; ..
daso at boher j requene: always ice large roiaserf.iaoss_ t . ..j,
Demgolki 40times the turn with a ltflllciesobli.M> with -
aatemeftsren Ventilenr tie.aehetromd@roii. @ :, £ oeyaub dxe @ -
Bator and tranafoematdrist "h to the -We'oha.elrlchter exit-
kOpelten Blindetrceventlleno The invention is thereby: Confession
eiehnet, .d440 ®41 4 i8 respective _ equal-flow throttle tranassorma-
= toric-an undefined textbs »Ytntil coupled. Is that from the
Dining roomchepa = ung des Weoheelriehtere beaut-
beats is.
Figures 3b serve to explain the invention further
and .4 e.
l
In Piga 3a there is a parallel inverter in the middle.
shown.
Fig. 3b shows a similar voltage shape of the generated alternating
Ä
judge evacuation Ü. ,
Drig. 4 shows a ParLZlelwechsel®lriqhter in a bridge circuit:
Tu Figo_ 3a has the direct current choke 3 next to its winding 30.
still get a, second winding 31, which is via an uncontrolled
gentil 6 - (semiconductor diode) in opposition to the DC mains voltage
.B is changed. The number of turns of the "winding 30 is with
tr @ _ and the 'linda4ngegabl. der target 31 is designated with 131 .
1
-] read O_ bexaetzungaverhaltnie 2, thus ßet w31 w30 °
-e
Through the Wü'kluni-31 and d * ®` valve 6 the inverter
. apension fi bogrtnsto The inverter voltage U -has according to the
Representation in Nigo 3b the maximum amount E + ü lä , where U, the
Voltage at the yoke 30 of the direct current choke 3 is. Service
Voltage 1t, will well be the secondary side of DC throttle 3. ,
dhß: atxf the winding 31 translated. and receives the value there
ü: R Utt `If, ciie dparinung U, negative. it is going to be tense «
i
ü # UL directed against the valve 6 and therefore has no effect.
v
'i, however, the voltage UZ hen positive IAT so daae voltage can
u - U. 11 dun; nielib overdrive because then the tension.
ler G'1.;lr;Lhii'J.rxiucllonseel. 3 limiting compensation current Via the
VPtrtil rr) 1n the. to the terminals g. utld 10 connected food = -
@; loichßi @ r: x @ :, uin @ ,; quelle flieaat o Consequently, _ the tension
UL does not exceed <l 1 value and it is the maximum value
the inverter voltage U equals If ü
large is $. for example 50 0 10, then the change exceeds =
riahtexspannung U only slightly corresponds to the value of the DC mains voltage E.
The blocking voltage of the controllable valves is also correspondingly
low. . . '# -.
Dex ° b @ -s_2candexe advantage of the in Fis. 3a illustrated invention
mü. # jetn Wcalioelrichte.rechaltung compared to the known exchange
Richt, ^ riiehaltung according to fig. 2 lies in the circuit flow.
aoxist after full charge of the capacitor 5 comes to flow prak =
table wvgfhllt, since the secondary winding 31 of the direct current
aroe zel 3 deTv; i magnetic energy directly to the direct voltage o =
will. This advantage 'comes particularly
at high inverter frequency and high DC voltage
the a large to .jappening would apply to g.
L.
gei to -the: terminals 11 and 12 connected inductive load
the inverter must be provided with the reactive current valves 2s and 2b -
be at hand. If there is an inductive load on the inverter
namely a temporary current from the inverter output through the
Inverter back to DC voltage source. This günk-
However, etrom should not have the controllable main valves la and
lb fllieeeenn major factor a is now chosen so that a span
Not limited by the direct current choke 3 and not
only takes place through the reactive current valves 2a and 2b. Then it will be
! a circle tome suppressed. tim the desired relief of the
controllable valves 1a and. 11r to be reachable thus
In Figo 4, a parallel inverter is in a bridge circuit
anßedrdneten controllable valves 1a. o otd shown. Also
reactive current valves 7a9 7'b and 8aP 8b are provided. Jett are
two direct current chokes (3a and 3b) are ordered, since they are not
the condenser 5 after each commutation via a pair of valves
could discharge. The number a is given by the ratio of between
the points 21 and 24 lying winding to the between the
Spots 21 and 25 are given lying winding. For point 22
applies Entaprechenixeao
Instead of the respective DC pee 3 a second winding
Lower different conductor cross-sections can also be used according to
Type of a Spartranaformatore a common winding with an
züpi'ung be used _ _