DE1438471C - Steuerungsverfahren für eine zweiphasige Stromrichterbrückenschaltung - Google Patents

Description

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einerseits, 2 und 2' andererseits, gemeinsam gesteuert. bekannte Doppelimpuls nicht notwendig. Bei den drei-Es sei der Zündverzögerungswinkel von 1 und Γ mit phasigen Schaltungen ist er bekanntlich erforderlich, Ot₁, derjenige von 2 und 2' mit <x₂ bezeichnet. Es wird um bei beliebiger Spannung aus dem stromlosen beispielsweise zunächst die Ventilgruppe 2, 2' voll Zustand anfahren zu können. Bei der erfindungsoffen gefahren und die Ventilgruppe 1, V mit zuneh- 5 gemäßen unsymmetrisch gesteuerten zweiphasigen mender Zündverzögerung K₁ betrieben. Dieser Betriebs- Stromrichterbrückenschaltung ist die Gleichzeitigkeit zustand entspricht dem Gleichrichterbetrieb. In F i g. 2 der Impulse, im Gegensatz zur symmetrisch gesteuerten sind die Stromfiußdauern der Ventilströme (Linien- zweiphasigen Stromrichterbrückenschaltung, jedoch züge III), die resultierende abgegebene Spannung nicht mehr gegeben. Deshalb sind hier, ähnlich wie bei (Kurvenbilder II) und der Stromfluß der Phasen- io der Dreiphasen-Brückenschaltung, Doppelimpulse erströme (Kurvenbilder I) angedeutet. Die Spannungs- forderlich. Daher werden diejenigen Ventile, welche kurvenform gleicht den Verhältnissen mit Nullanode. mit dem kleineren et-Wert, d. h. kleinerer Verzögerung, Überraschend ist jedoch, daß man trotz unsymmetri- gezündet werden, mit einem zweiten Impuls beaufscher Steuerung ohne zusätzliche Hilfsmittel eine sym- schlagt. Dieser wird gleichzeitig mit dem späteren metrische Belastung auf der Primärseite erhält. In den 15 Impuls der mit dem größeren α-Wert betriebenen, d. h. Kurvenbildern IV der F i g. 2 ist die auf der positiven weiter zurückgesteuerten Ventilgruppe gegeben.
Ventilseite (1, 2 in F i g. 1) angesteuerte Spannung aus- Es ist erwünscht, daß alle Ventile im Mittel gleiche gezogen, die auf der negativen Ventilseite (Γ, 2' in Ventilbrenndauer haben. Das ist nicht ohne weiteres F i g. 1) angesteuerte Spannung gestrichelt gezeichnet. gegeben, da die Ventilgruppe mit der kleineren Zünd-Mit Ip₁ und I_P2 ist der Verlauf des Transformator- 20 verzögerung die größere Brenndauer aufweist. Deshalb stromes bezeichnet. F i g. 2a zeigt die Verhältnisse bei wird zweckmäßig bei periodischem Betrieb bei Beginn K₁ = 45°, Oi₂ = 0° und Fig. 2b bei A₁ = 150°, jeder Periode oder bei Einstromrichterschaltungen OC₂ = 0°. Läßt man nun beispielsweise A₁ bei einem jeweils beim Übergang vom Gleichrichter- zum Wert von 150° stehen und läßt «₂ von 0 bis beispiels- Wechselrichterbetrieb die Zuordnung der Gruppen weise 150° anwachsen, so wird eine negative Gleich- 25 (1, Γ oder 2, T) zu dem zuerst zurückgesteuerten spannung angestsuert (Wechselrichterbetrieb), und die (»vorgesteuerten«) oder dem im Wechselrichterbetrieb Stromflußdauer nimmt proportional mit der übertra- zurückgesteuerten (»nachgesteuerten«) Impuls vergenen Leistung wiederum zu. F i g. 2c zeigt dieseVer- tauscht. Hierzu werden beide Steuersätze so ausgeführt, hältnisse bei Oi₁ = 150°, <x₂ = 120°. daß sie potentialgetrennte Doppelimpulse zu liefern

Wenn man lückenlosen Gleichstrom und vollkom- 30 vermögen, die durch einen zusätzlichen Eingriff weg-

mene Glättung voraussetzt (die Belastung besteht aus genommen werden können. Letzteres kann bei einem

der Glättungsdrossel Zl und dem Anker des Gleich- Transistorsteuersatz beispielsweise dadurch geschehen,

Strommotors E), ferner die Überlappung während der daß zwei Endstufen vorgesehen werden und der weg-

Kommutierung vernachlässigt, so ergibt sich folgendes: zuschaltenden Stufe durch einen Schalttransistor die

Der Transformatorstrom (auf der Primärseite resul- 35 Betriebsspannung weggenommen wird. Bei magneti-

tierend wirksam It) ist jeweils die Differenz der Ströme sehen Steuersätzen kann man in bekannter Weise die

der beiden Ventile, die an die gleiche Phase angeschlos- Impulse über eine Ventilschaltung kurzschließen oder

sen sind. Mit den Bezeichnungen von F i g. 1 ist die Steuerspannung, vorzugsweise durch kontaktlose

τ τ j 1 , _ _A Schaltmittel, wegnehmen.

i-pi = Ji — /1 und . , . ° , _A ji-j

τ __ τ ___ τ1 40 Die richtige Folge der Aussteuerung der beiden

^{pz 2 2} Steuergeräte kann beispielsweise in folgender Weise Daraus ergibt sich, daß während einer Zeitspanne vorgenommen werden. In F i g. 4a ist ausgezogen die vom Betrage Ox₁-Oc₂) die Ventilströme I₂ und I₂' lineare Kennlinie U₂ = /(U₁) eines Transistorverstärüberlappen, also die Transformatorwicklung stromlos kers gezeigt, wobei das Vorzeichen der Spannung U₁, ist. F i g. 3 oben gibt nochmals schematisch die Strom- 45 welche den Verstärker aussteuert, als positiv betrachtet flußdauern der Ventile unter der Annahme an, daß ist. Erhält dieser Verstärker eine positive Vorspannung, zuerst 1 und Γ zurückgesteuert werden (Gleichrichter- so ergibt sich mit Bezug auf die Eingangsspannung die betrieb »GR«), Das stromlose Intervall ist hier wegen strichpunktierte Kennlinie, bei negativer Vorspannung ^a2 ⁼ 0 gleich A₁. Dann werden auch 2 und 2' zurück- die gestrichelte Kennlinie. Man kann also durch Angesteuert, wie aus F i g. 3 unten ersichtlich, so daß die 50 Ordnung von zwei Verstärkern mit passend gewählten Spannung gegen Null und in den Wechselrichterbetrieb negativen und positiven Vorspannungen, die vorzugs- »WR« geht. weise durch kontaktlose Mittel ab- und zugeschaltet

Man erhält mit diesem einfachen Verfahren nicht werden können, für zwei Verstärker die Kennlinien

nur gleiche Spannungskurvenform wie bei der Ver- nach F i g. 4 b erreichen und die Verstärker 1 und 2 die

Wendung von Nullanoden, sondern ohne Ventilmehr- 55 Rollen tauschen lassen.

aufwand die gleiche Verminderung an primärer Schein- Die beschriebene Anordnung ist besonders geeignet und Blindleistung bei Herabsteuerung des Gleich- und ohne weiteres anwendbar für zweiphasige Stromrichters. Es werden lediglich zwei Steuergeräte benö- richter, wie sie z. B. auf Triebfahrzeugen verwendet tigt, die in einer bestimmten Abhängigkeit nachein- werden. Die Zusammenfassung von drei zweiphasigen ander durchgesteuert werden müssen. Außerdem kann 60 Brückenschaltungen über eine dreiphasige Saugdrossel die auf der Gleichstromseite befindliche Glättungs- zu einer Schaltung mit sechsphasiger Welligkeit ist drossel kleiner gehalten werden, da sie jetzt nicht mehr ebenfalls möglich. Sie liefert bei stationären Antrieben Blindleistung in das speisende Wechselstromnetz großer Leistung und hoher Spannung gleiche Blindzurückzuliefern braucht. leistungsverhältnisse. Man erhält mit einer einfacheren,

Bei der symmetrisch gesteuerten zweiphasigen Strom- 65 übersichtlicheren und betriebssicheren Steuerung ein

richterbrückenschaltung erhalten zwei in Reihe lie- besseres Blindleistungsverhalten als mit der üblichen

gende Ventile den Impuls gleichzeitig. Deshalb ist dort unsymmetrischen Steuerung dreiphasiger Mittelpunkt-

der von den dreiphasigen Brückenschaltungen her schaltungen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche: phasige Saugdrossel zu einer Schaltung mit mindestens sechsphasiger Welligkeit verbunden sind.

1. Steuerungsverfahren für eine zweiphasige Stromrichterbrückenschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die an der ersten Transformatorphase angeschlossenen Ventile (1, 1') mit untereinander gleichem Zündverzögerungswinkel ((X₁) und die an der zweiten Transformatorphase angeschlossenen Ventile (2, 2') ebenfalls mit untereinander gleichem, jedoch gegenüber den an der ersten Transformatorphase angeschlossenen Ventilen (1, 1') im allgemeinen verschiedenem Zünd-Verzögerungswinkel (ä₂) steuerbar sind und daß die Steuergeräte zu jedem Steuerimpuls einen weiteren Steuerimpuls, der vom ersten potentialgetrennt ist, zu liefern vermögen und daß diejenigen Ventile (z. B. 2, 2'), die mit dem kleineren Zündverzögerungswinkel steuerbar sind, von dem Steuergerät der mit dem größeren Zündverzögerungswinkel gesteuerten Ventile (z. B. 1,1') einen zweiten Steuerimpuls erhalten.

2. Steuerungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Gleichrichterbetrieb die an der ersten Transformatorphase angeschlossenen Ventile (1,1') mit einem bis auf 180° el. anwachsenden Zündverzögerungswinkel ((X₁) und die an der zweiten Transformatorphase angeschlossenen Ventile (2, 2') voll offen (a₂ = 0) steuerbar sind und daß im Wechselrichterbetrieb die an der ersten Transformatorphase angeschlossenen Ventile (1,1') mit einem Zündverzögerungswinkel ((X₁) von nahezu 180° el. und die an der zweiten Transformatorphase angeschlossenen Ventile (2, 2') mit zunehmender Wechselrichtergegenspannung mit einem bis auf nahezu 180° el. zunehmenden Zündverzögerungswinkel (a₂) steuerbar sind.

3. Steuerungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Steuersätze vorhanden sind, die so ausgeführt sind, daß die Doppelimpulse (Zweitimpulse) wahlweise bei dem einen oder anderen Steuergerät abschaltbar sind.

4. Steuerungsverfahren nach einem der Ansprüehe Ibis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die richtige Folge der Aussteuerung der beiden Steuergeräte durch Ab- und Zuschalten von positiven und negativen Vorspannungen von Regelverstärkern durch kontaktlose Schaltmittel vorgenommen wird.

5. Steuerungsverfahren nach einem der Ansprüehe 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechsei zwischen der im Gleichrichterbetrieb zurückgesteuerten Ventilgruppe und der im Gleichrichterbetrieb voll offenen Ventilgruppe bei periodischem Betrieb bei Beginn jeder Periode automatisch vorgenommen wird und dazu Vorspannungen zu den Regelverstärkern sowie Doppelimpulse der Steuergeräte ab- und zugeschaltet werden.

6. Steuerungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechsei der im Gleichrichterbetrieb zurückgesteuerten und der im Gleichrichterbetrieb voll offenen Ventilgruppe jeweils beim Übergang vom Gleichrichterzum Wechselrichterbetrieb vorgenommen wird.

7. Steuerungsverfahren nach einem der Ansprüehe 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch 3 teilbare Anzahl von unsymmetrisch gesteuerten zweiphasigen Brückenschaltungen über eine mehr-Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuerungsverfahren für eine zweiphasige Stromrichterbrückenschaltung.

In der deutschen Patentschrift 640 958 (A b b. 3) ist unter anderem auch ein Steuerungsverfahren für eine zweiphasige Stromrichterbrückenschaltung beschrieben. Bei dem in dieser Patentschrift zur Verminderung der Blindleistungsaufnahme beschriebenen Steuerungsverfahren werden im Prinzip mindestens zwei in Reihe geschaltete Gruppen von Ventilen gebildet und unabhängig voneinander ausgesteuert. Der Leistungsfaktor der gesamten Stromrichteranlage wird dabei dadurch erhöht, daß die Regelung der Spannung nur jeweils in einer der in Reihe geschalteten Ventilgruppen erfolgt, während die übrigen Ventilgruppen mit einem Leistungsfaktor, der annähernd gleich 1 ist, gesteuert werden. Bei einer zweiphasigen Stromrichterbrückenschaltung (A b b. 3) bedeutet das, daß jeweils die Ventile mit gemeinsamem Kathodenpotential mit untereinander gleichem Zündverzögerungswinkel und die Ventile mit gemeinsamem Anodenpotential ebenfalls mit untereinander gleichem, jedoch gegenüber den Ventilen mit gemeinsamem Kathodenpotential im allgemeinen verschiedenem Zündverzögerungswinkel gesteuert werden. Aufgabe der Erfindung ist es, ein blindleistungssparendes Steuerungsverfahren für eine zweiphasige Stromrichterbrückenschaltung anzugeben, die im Hinblick auf die strom- und sperrspannungsmäßige Belastung der Ventile besonders günstig ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die an der ersten Transformatorphase angeschlossenen Ventile 1, Γ mit untereinander gleichem Zünd-Verzögerungswinkel Oc₁ und die an der zweiten Transformatorphase angeschlossenen Ventile 2, 2' ebenfalls mit untereinander gleichem, jedoch gegenüber den an der ersten Transformatorphase angeschlossenen Ventilen 1,1' im allgemeinen verschiedenem Zündverzögerungswinkel <x₂ gesteuert werden und daß die Steuergeräte zu jedem Steuerimpuls einen weiteren Steuerimpuls, der vom ersten potentialgetrennt ist, zu liefern vermögen und daß diejenigen Ventile, z. B. 2. 2', die mit dem kleineren Zündverzögerungswinkel gesteuert werden, von dem Steuergerät der mit dem größeren Zündverzögerungswinkel gesteuerten Ventile, z. B. 1, 1, einen zweiten Steuerimpuls erhalten.

Dieses Steuerungsverfahren weist den wesentlichen Vorteil auf, daß die stärker zurückgesteuerten Ventile strommäßig entlastet werden und daß der Sperrspannungsverlauf der zurückgesteuerten Ventile günstiger ist. Der Sperrspannungsverlauf, der mitbestimmend für die Rückzündungshäufigkeit ist, ist am zurückgesteuerten Ventil so wie bei einem voll offengefahrenen Ventil. Unter idealisierten Verhältnissen steigt die Sperrspannung von Null mit geringer Steilheit gemäß dem Verlauf der verketteten Spannung an.

Die weitere Erläuterung erfolgt an Hand der Figuren, wobei die im folgenden angewandten Bezeichnungen sich auf F i g. 1 beziehen.

In F i g. 1, die eine zweiphasige Stromrichterbrückenschaltung zeigt, werden jeweils die an einer Transformatorphase angeschlossenen Ventile, nämlich 1 und 1'

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