DE1463355B2 - Selbstgefuehrte wechselrichteranordnung zur speisung der staenderwicklungsstraenge eines drehstrommotors - Google Patents

Description

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine selbstgeführte Wechselrichteranordnung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß ohne Reihenschal-Die Erfindung bezieht sich auf eine selbstgeführte 30 tung der Halbleiterventile in den Brückenzweigen

1. Selbstgeführte Wechselrichteranordnung zur Speisung der Ständerwicklungsstränge eines Drehstrommotors mit veränderbarer Frequenz und Spannung, bestehend aus mehreren einphasigen Pulswechselrichtern in Brückenschaltung ohne Reihenschaltung der steuerbaren Halbleiterventile pro Brückenzweig, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der drei Ständerwicklungsstränge (I, II und III) in einzelne Abschnitte (L _w ι _x und L _w, -,, bzw. Ly₁₁₁₁ und Ly₁₁₁₂, bzw."L_mIII1 und Ly₁₁₁₁₂) unterteilt ist und jeder Wicklungsabschnitt durch je einen einphasigen Pulswechselrichter in Brückenschaltung gespeist ist.

2. Selbstgeführte Wechselrichteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den einzelnen Ständerwicklungsabschnitten Entkopplungsreaktanzen (L *) vorgeschaltet sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltzeitpunkte der Impulse der Pulsfrequenz der einzelnen Pulswechselrichter derart zueinander synchronisiert sind, daß sich auf der Gleichstromseite ein Vielfaches der Pulsfrequenz ergibt.

Wechselrichteranordnung zur Speisung der Ständerwicklungsstränge eines Drehstrommotors mit veränderbarer Frequenz und Spannung, bestehend aus mehreren einphasigen Pulswechselrichtern in Brückentrotzdem Drehstrommotoren großer Leistung betrieben werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeder der drei Ständerwicklungsstränge in

schaltung ohne Reihenschaltung der steuerbaren Halb- 35 einzelne Abschnitte unterteilt ist und jeder Wicklungsleiterventile pro Brückenzweig. Eine derartige Anordnung ist bekannt (deutsche Auslegeschrift 1,065,080).

Mit derartigen Wechselrichtern, bei denen die Arbeitsfrequenz in weiten Grenzen veränderlich ist, können Drehstrommotoren mit variabler Drehzahl dann besonders vorteilhaft betrieben werden, wenn gleichzeitig mit der Erhöhung der Arbeitsfrequenz auch die Spannung des Wechselrichters erhöht wird. Eine Anpassung der Spannung an die Frequenz kann bei selbstgeführten Wechselrichtern durch Pulsbetrieb, das heißt dadurch erfolgen, daß während der Brennzeit einer Phase die Spannung im Rhythmus einer gegenüber der Arbeitsfrequenz erhöhten Frequenz (Pulsfrequenz) zu- und abgeschaltet wird. Bei Brükkenschaltungen ist es dabei auch möglich, im Rhythmus der Pulsfrequenz Energielieferung Freilauf und Energierücklieferung vom Motor in das Gleichstromnetz miteinander abwechseln zu lassen.

Üblicherweise wird bei Wechselrichtern eine dreiphasige Brückenschaltung benutzt, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist. In dieser Fig. 1 ist schematisch angedeutet, wie ein Wechselrichter aus einer Gleichstromquelle der Spannung U_g mit dem Strom I_g gespeist wird. Vor den steuerbaren Halbleiterelementen, z. B. Thyristoren S und Dioden D der Wechselrichteran-Ordnung ist ein Pufferkondensator C geschaltet. Die Abgabe der Leistung des Wechselrichters erfolt von den Brückeninduktivitäten L. Im Falle einer Motorspeisung durch den Wechselrichter liegen dessen einzelne Phasen an der Spannung U_M. Ihre Induktivität ist schematisch mit L_v/ angedeutet. In ihnen fließt der Strom /.

Bei der in der F i g. 1 gezeigten dreiphasigen Brükabschnitt durch je einen einphasigen Pulswechselrich-¹ ter in Brückenschaltung gespeist ist.

Vorteilhafterweise ergibt sich dann eine Vervielfachung der mehrphasig verketteten Motorspannung. So beträgt z. B. die wirksame Motorspannung ca. 800 V. bei einer speisenden Gleichspannung von 400 V unter dem Einsatz von sechs einphasigen Wechselrichtern.

Anhand der Fig. 2 der Zeichnung wird ein schematisches Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.

Die Wechselrichteranordnung wird aus einer Gleichstromquelle der Spannung U_g gespeist. Dabei ist ebenfalls — vergleichbar zur Anordnung der Fig. 1 — ein Pufferkondensator C vorgesehen. Die Abgabe der Leistung der einzelnen einphasigen Wechselrichter erfolgt wieder über Brückeninduktivitäten. Nach der Erfindung sind nun die einzelnen Ständerwicklungsstränge I, II und III in einzelne Abschnitte L_Mn und Ly₁₁₂ bzw. Ly₁₁₁₁ und Ly₁₁₁₂ bzw. L_Mllll und Ly₁₁₁₁₂ unterteilt. Jeder Wicklungsabschnitt wird, wie in der Figur dargestellt, durch je einen einphasigen Pulswechselrichter in Brückenschaltung gespeist. Es ist unter Umständen erforderlich, die einzelnen einphasigen Wechselrichter sowohl auf ihrer Eingangs- als auch auf ihrer Ausgangsseite zu entkoppeln, das heißt zu verhindern, daß sie sich in ihrer Arbeitsweise gegenseitig unzulässig stark beeinflussen. Auf der Ausgangsseite (Motorseite) kann, wie in der Figur angedeutet, eine Entkopplung durch Beschälten der Motorwicklungen mit unverkoppelten Entkopplungsreaktanzen L' erfolgen. Auf der Eingangsseite ist eine Entkopplung dadurch möglich.

daß der Pufferkondensator C in den einzelnen einphasigen Wechselrichtern vorgeschaltete Einzelkondensatoren aufgeteilt wird, wobei dann in der Verbindung der Wechselrichter zum Gleichstromnetz weitere Entkopplungsreaktanzen vorzusehen sind.

Die Pulsfrequenz wählt man zweckmäßigerweise gleich oder größer als 1000 Hz. Bei kleineren Pulsfrequenzen werden die Pufferkondensatoren sehr groß, außerdem auch die mit der Regelung verbundenen Schwankungen des Stromes. Eine Erhöhung der wirksamen Pulsfrequenz auf der Gleichstromseite kann dadurch erreicht werden, daß die Wechselrichter der einzelnen Phasen nicht gleichzeitig im Takt der Pulsfrequenz geschaltet werden, sondern statistisch gegeneinander versetzt. Die Schaltzeitpunkte der einzelnen einphasigen Wechselrichter werden derart zueinander synchronisiert, daß sich auf der Gleichstromseite im Strom ein Vielfaches der Pulsfrequenz jedes einzelnen Wechselrichters ergibt.

Das in der F i g. 2 verwendete Symbol eines Ventils mit zwei Steueranschlüssen entspricht der in Fig. 1 gestrichelt eingerahmten Schaltung. Sie besteht aus drei steuerbaren Halbleiterventilen, die durch eine Gegentaktschaltung gelöscht werden. Der Löschkondensator C_K wird abwechselnd im Rhythmus der Pulsfrequenz auf die drei parallelliegenden Thyristoren geschaltet, und zwar mit negativer Spans' nungsrichtung, so daß letztere gelöscht werden. ! Nimmt man an, daß die sieben steuerbaren Zellen sämtlich von gleicher Größe sind, so lassen sich mit vier Löschthyristoren drei parallele Hauptthyristoren löschen. Bei den heute auf dem Markt vorhandenen

ίο Thyristoren kann mit einer dreifachen Parallelschaltung von Hauptthyristoren ein Gleichstrom von 3.250 A = 750A beherrscht werden, so daß der Wechselrichter nach Fig. 1 für eine Leistung von ca. 300kW ausreicht. In der Schaltung nach Fig. 2 ergibt sich bei gleichem Motorstrom I wie in der Fig. 1 ein Gleichstrom 4.I_S statt des Gleichstromes Ig in der Fig. 1. Infolgedessen erhöht sich die Leistung der Wechselrichteranordnung auf ca. 120OkV. Man erkennt, daß die Wechselrichteranordnung nach der Erfindung den Weg zu großen Leistungen freimacht. Die Wicklungen der Motoren behalten dabei ihre übliche Form, lediglich werden statt drei nunmehr zwölf Leitungen aus dem Motor herausgeführt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   ίο

   15 kenschaltung besteht eine Schwierigkeit darin, daß bei einer Gleichspannung von beispielsweise 400 V die verkettete Motorspannung nur etwa 220 V ist. Eine Erhöhung der Gleichspannung über 400 V würde bei dem heutigen Stand der für selbstgeführte Wechselrichter infrage kommenden gesteuerten Halbleiterventile Reihenschaltungen dieser Ventile verlangen, die wegen der damit verbundenen technischen Probleme nur ungern angewendet werden. Andererseits besteht mit wachsender Motorgröße die Notwendigkeit, die Motorspannung zu erhöhen, da anderenfalls die Wicklung des Motors nicht ausführbar ist.

   Bei der in Fig. 1 gezeigten Wechselrichteranordnung sind die Motorwicklungsstränge verkettet (Sternschaltung) ausgeführt.

   Es ist aber auch bekannt, die einzelnen unverketteten Motorwicklungsstränge eines Mehrphasenmotors durch je einen einphasigen Pulswechselrichter in Brükkenschaltung zu speisen. Bei dieser bereits eingangs genannten Anordnung (deutsche Auslegeschrift 1,065,080) werden einphasige Wechselrichter offensichtlich deshalb eingesetzt, weil man von gegebenen Motoren ausgebt, bei denen die Wicklungsstränge der einzelnen Phasen durch Anschlüsse herausgeführt sind. Es ist daher naheliegend, bei diesen Motoren für jede Phase einen Wechselrichter vorzusehen.