DE1488122C - Self-guided series change afterwards - Google Patents

Self-guided series change afterwards

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DE1488122C
DE1488122C DE19641488122 DE1488122A DE1488122C DE 1488122 C DE1488122 C DE 1488122C DE 19641488122 DE19641488122 DE 19641488122 DE 1488122 A DE1488122 A DE 1488122A DE 1488122 C DE1488122 C DE 1488122C
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Manfred Dr Ing Skudelny Hans Christoph Dr Ing 6800 Mannheim Depenbrock
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Brown, Boven & Cie AG, 6800 Mann heim
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tierungsdrossel 10 verbunden. Die Klemmen der Sekundärwicklung 21 des Rückspeiseübertragers 20 führen zu einer symmetrisch aufgebauten Gleichrichtereinrichtung 22, beispielsweise einem Zweiweggleichrichter oder einem Brückengleichrichter in Graetzschaltung. Der in F i g. 1 dargestellte Zweiweggleichrichter ist ausgangsseitig mit der Klemme 1 der Gleichspannungsquelle 3 verbunden, während eine Mittelanzapfung der Sekundärwicklung 21 den Eingang darstellt und an die andere Klemme 2 angeschlossen ist.control throttle 10 connected. The terminals of the secondary winding 21 of the feedback transformer 20 lead to a symmetrically constructed rectifier device 22, for example a full-wave rectifier or a bridge rectifier in Graetz circuit. The in F i g. 1 is the full-wave rectifier shown on the output side with terminal 1 the DC voltage source 3 connected, while a center tap of the secondary winding 21 den Represents the input and is connected to the other terminal 2.

Bei dem bekannten Serienwechselrichter nach F i g. 1 sind die Rückstromventile 16 und 17 stromdurchflossen, wenn das jeweils diagonal angeordnete Halbleiterventil 6 bzw. 7 gelöscht und das andere Halbleiterventil 7 bzw. 6 gerade gezündet ist. Die zugehörige Teilwicklung 7 bzw. 9 der Kommutierungsdrossel 10 treibt dann einen Rückspeisestrom, der in einem von dem betreffenden Rückstromventil, der zugehörigen primären Teil wicklung 18 bzw. 19 des Rückspeiseübertragers 20 und von dem gezündeten Halbleiterventil 6 bzw. 7 gebildeten Stromkreis fließt. Der Rückspeisestrom induziert in der Sekundärwicklung 21 des Rückspeiseübertragers 20 einen Wechselstrom gleicher Kurvenform, der von der Gleichrichtereinrichtung 22 gleichgerichtet und in die Gleichspannungsquelle 3 zurückgespeist wird.In the known series inverter according to FIG. 1 the non-return valves 16 and 17 have current flowing through them, if the respectively diagonally arranged semiconductor valve 6 or 7 deleted and the other Semiconductor valve 7 or 6 is just ignited. The associated partial winding 7 or 9 of the commutation reactor 10 then drives a feedback current that is in one of the relevant backflow valve, the associated primary part winding 18 or 19 of the Feedback transformer 20 and the circuit formed by the ignited semiconductor valve 6 and 7 flows. The feedback current is induced in the secondary winding 21 of the feedback transformer 20 an alternating current of the same waveform, which is from the rectifier device 22 is rectified and fed back into the DC voltage source 3.

Zum besseren Verständnis für das eingangs geschilderte Versagen einer Steuerung des bekannten Wechselrichters nach dem Unterschwingungsverfahren ist in F i g. 2 ein Diagramm der impulsförmigen Ausgangsspannung U während der Zeit* eines nach diesem Verfahren gesteuerten Wechselrichters dargestellt. Der Wechselrichter wird dabei abwechselnd zwischen der positiven (+ Ug) und negativen (— Ug) Gleichspannung getastet, wobei die Pulsbreite bei jeder Tastung periodisch verstellt wird.For a better understanding of the initially described failure of a control of the known inverter according to the undershoot method, FIG. 2 shows a diagram of the pulse-shaped output voltage U during the time * of an inverter controlled according to this method. The inverter is keyed alternately between the positive (+ Ug) and negative (- Ug) DC voltage, the pulse width being adjusted periodically with each keying.

Die dem Gleichspannungsmittelwert jedes Impulses entsprechende Spannungszeitfläche ist infolge der Pulsbreitenverstellung von den Spannungszeitflächen der benachbarten Impulse verschieden, so daß die Summe der einzelnen Gleichspannungsmittelwerte eine periodisch sich ändernde Spannungskurve der gewünschten Frequenz (in F i g. 2 mit gestrichelten Linien eingezeichnet) ergibt.The voltage time area corresponding to the mean DC value of each pulse is due to the Pulse width adjustment of the voltage time areas of the adjacent pulses different, so that the Sum of the individual DC voltage mean values a periodically changing voltage curve of the desired frequency (shown in Fig. 2 with dashed lines) results.

Nimmt man an, daß der Rückspeiseübertrager während eines Spannungsimpulses mit positiver Zeitfläche aufmagnetisiert wird, so erfolgt die Abmagnetisierung während des folgenden Spannungsimpulses mit negativer Zeitfläche. Da die beiden Zeitflächen jedoch unterschiedliche Beträge aufweisen, wird der Rückspeiseübertrager des bekannten Wechselrichters nicht vollständig entmagnetisiert.. Die verbleibenden Restmagnetisierungen addieren sich auf, wodurch nach kurzer Zeit eine vollständige Sättigung des Rückspeiseübertragers des bekannten Wechselrichters eintritt.It is assumed that the feedback transformer during a voltage pulse with a positive time area is magnetized, the demagnetization takes place during the following voltage pulse with a negative time area. Since the two time surfaces but have different amounts, the regenerative transformer of the known inverter not completely demagnetized .. The remaining residual magnetizations add up, whereby After a short time, the regenerative transformer of the known inverter is completely saturated entry.

Eine derartige Sättigung wird bei der erfindungsgemäßen Anordnung nach Fi g. 3 vermieden. Wie man erkennt, ist der erfindungsgemäße Serienwechselrichter ähnlich aufgebaut wie der bekannte Wechselrichter (für gleiche Teile sind daher auch gleiche Bezugszeichen gewählt), jedoch mit dem einen erfindungs- wesentlichen Unterschied, daß an Stelle eines Rückspeiseübertragers 20 zwei Gleichstromwandler vorgesehen sind. Die erfindungsgemäßen Gleichstromwandler 23 bzw. 23' weisen die Primärwicklungen 24 und 25 auf. Die entsprechenden SekundärwicklungenSuch saturation is achieved in the arrangement according to the invention according to FIG. 3 avoided. How one recognizes, the series inverter according to the invention is constructed similarly to the known inverter (The same reference numerals are therefore chosen for the same parts), but with the one inventive The main difference is that instead of a feedback transformer 20, two direct current converters are provided are. The direct current converters 23 or 23 ′ according to the invention have the primary windings 24 and 25 on. The corresponding secondary windings

ίο 26 und 27 sind gegensinnig zu den Primärwicklungen 24 bzw. 25 angeschlossen, so daß die Stromrichtung bezüglich der Anschlüsse der Primär- und Sekundärwicklungen die gleiche ist. Die Sekundärwicklungen sind ferner mit ihren Anschlüssen zwischen denίο 26 and 27 are opposite to the primary windings 24 or 25 connected so that the current direction with respect to the connections of the primary and secondary windings is the same. The secondary windings are also with their connections between the

ι s Klemmen 1 und 2 der Gleichspannungsquelle 3 angeordnet, wobei jeweils ein in den Sekundärstromkreis eingeschaltetes ungesteuertes Hilfsventil 28 bzw. 29 nur eine Stromflußrichtung durch die Sekundärwicklungen 24, 25 zuläßt.ι s terminals 1 and 2 of the DC voltage source 3 arranged, one uncontrolled auxiliary valve 28 connected to the secondary circuit in each case or 29 allows only one direction of current flow through the secondary windings 24, 25.

ao Fließt beispielsweise in der Primärwicklung 24 ein Rückspeisestrom, so wird das Hilfsventil 28 leitend, und an der. Sekundärwicklung 26 liegt die volle Gleichspannung 2 Ug der Gleichspannungsquelle 3. Diese Gleichspannung wird entsprechend dem Winas dungsverhältnis ü der Sekundärwicklungen 24 und 26 auf die Primärwicklung 24 mit gleicher Polarität rückübertragen und wirkt dort der den Rückspeisestrom treibenden Teilwicklung 8 entgegen. Der nach einer' Sinusfunktion aufgeschwungene Rück-Speisestrom wird durch die Gegenspannung ü · 2 Ug begrenzt und geht anschließend linear auf den Wert Null zurück. Durch die Gegenspannung U-2Ug wurde ferner der Kern des Gleichstromwandlers 23 aufmagnetisiert; es ist daher erforderlich, daß vor dem Beginn des nächstfolgenden Kommutierungsvorgangs eine Abmagnetisierung des Kerns erfolgt. Die Abmagnetisierung erfolgt durch die in dem Ausgangsübertrager 11 gespeicherte und noch nicht abgebaute Energie. Und zwar treibt die Spannung an der Primärwicklung des Ausgangsübertragers 11 einen Strom über die Mittelanzapfung der Kommutierungsdrossel 10, die Primärwicklung 24 und das Rückstromventil 16 in die Gleichspannungsquelle 3, welcher dem Magnetisierungsstrom der Primärwicklung 24 entgegenwirkt. Dieser entgegengesetzte Strom fließt so lange, bis die von der Spannung an der Primärwicklung des Ausgangsübertragers 11 überstrichene Zeitfläche betragsgleich ist mit der von der Gegenspannung ü-2Ug an der Primärwicklung24 erzeugten Spannungszeitfläche, was der Entmagnetisierung des Gleichstromwandlers 23 entspricht.ao If, for example, a feedback current flows in the primary winding 24, the auxiliary valve 28 becomes conductive, and at the. Secondary winding 26 is the full DC voltage 2 Ug of the DC voltage source 3. This DC voltage is transferred back to the primary winding 24 with the same polarity according to the winding ratio ü of the secondary windings 24 and 26 and counteracts the partial winding 8 driving the feedback current. The return feed current, which has swung up according to a sine function, is limited by the counter voltage ü · 2 Ug and then goes back linearly to the value zero. The core of the direct current converter 23 was further magnetized by the counter voltage U-2Ug; it is therefore necessary that the core is demagnetized before the start of the next commutation process. The demagnetization takes place through the energy stored in the output transformer 11 and not yet dissipated. The voltage on the primary winding of the output transformer 11 drives a current via the center tap of the commutation choke 10, the primary winding 24 and the non-return valve 16 into the direct voltage source 3, which counteracts the magnetizing current of the primary winding 24. This opposite current flows until the time area swept over by the voltage on the primary winding of the output transformer 11 is equal in amount to the voltage time area generated by the counter voltage ü-2Ug on the primary winding 24, which corresponds to the demagnetization of the DC converter 23.

Zur Begrenzung der an der Primärwicklung desTo limit the at the primary winding of the

Ausgangsübertragers anstehenden Spannung kann esVoltage present in the output transformer

■ von Vorteil sein, die Abmagnetisierung der Gleichstromwandler 23 und 23' mit Hilfe von weiteren Wicklungen 30 bzw. 31 vorzunehmen, die jeweils über ein weiteres Hilfsventil 32 bzw. 33 mit den Klemmen 1,2 der Gleichspannungsquelle 3 verbunden sind.■ The demagnetization of the direct current converter can be advantageous 23 and 23 'with the help of further windings 30 and 31, respectively Connected to terminals 1, 2 of the DC voltage source 3 via a further auxiliary valve 32 or 33 are.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (2)

Patentanspruch:Claim: Selbstgeführter Serienwechselrichter mit mindestens zwei steuerbaren Halbleiterventilen, welche abwechselnd einen Hauptstromweg von einer Gleichspannungsquelle zu einer Belastung in je einer Stromflußrichtung freigeben, mit einer aus wenigstens einer Kommutierungsdrossel und einem Kommutierungskondensator bestehenden Zwangslöscheinrichtung, mit antiparallel zu den steuerbaren Halbleiterventilen angeordneten ungesteuerten Rückstromventilen sowie mit einem vom Hauptstromweg getrennten Rückspeiseübertrager, welcher primärseitig in die Stromkreise der Rückstromventile eingeschaltet ist und sekundärseitig über ungesteuerte Hilfsventile die Rückspeisung von in der Belastung und in der Kommutierungsdrossel gespeicherten Energie in die Gleichspannungsquelle ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückspeiseübertrager durch zwei Gleichstromwandler (23, 23') ersetzt ist, deren gegensinnig zu den Primärwicklungen (24, 25) geschaltete Sekundärwicklungen (26, 27) in Reihe mit je einem der Hilfsventile (28 bzw. 29) mit der Gleichspannungsquelle (3) verbunden sind.Self-commutated series inverter with at least two controllable semiconductor valves, which alternate a main current path from a DC voltage source to a load release in one direction of current flow, with one of at least one commutation reactor and a commutation capacitor existing forced quenching device, with antiparallel to the controllable semiconductor valves arranged uncontrolled return flow valves and with a from the main current path separate feedback transformer, which is on the primary side in the electrical circuits the return flow valve is switched on and on the secondary side via uncontrolled auxiliary valves the return of the load and the commutation reactor allows stored energy in the DC voltage source, thereby characterized in that the feedback transformer is provided by two direct current converters (23, 23 ') is replaced, the opposite of the primary windings (24, 25) connected secondary windings (26, 27) in series with one of the auxiliary valves (28 or 29) with the DC voltage source (3) are connected. Die Erfindung bezieht sich auf einen selbstgeführten Serienwechselrichter mit mindestens zwei steuerbaren .Halbleiterventilen, welche abwechselnd einen Hauptstromweg von einer Gleichspannungsquelle zu einer Belastung in je einer Stromflußrichtung freigeben, mit einer aus wenigstens einer Kommutierungsdrossel und einem Kommutierungskondensator bestehenden Zwangslöscheinrichtung, mit antiparallel zu den steuerbaren Halbleiterventilen angeordneten ungesteuerten Rückstromventilen sowie mit einem vom Hauptstromweg getrennten Rückspeiseübertrager, welcher primärseitig in die Stromkreise der Rückstromventile eingeschaltet ist und sekundärseitig über ungesteuerte Hilfsventile die Rückspeisung von in der Belastung und in der Kommutierungsdrossel gespeicherten Energie in die Gleichspannungsquelle ermöglicht. Ein solcher Wechselrichter ist durch die schwedische Patentschrift 195003 bekannt.The invention relates to a self-commutated series inverter with at least two controllable ones .Semiconductor valves, which alternate a main flow path from a DC voltage source to release a load in each direction of current flow, with one consisting of at least one commutation reactor and one commutation capacitor Forced extinguishing device with antiparallel to the controllable semiconductor valves uncontrolled return flow valves as well as with a feedback transformer separated from the main flow path, which is switched on on the primary side in the circuits of the non-return valves and on the secondary side The feed back in the load and in the commutation reactor via uncontrolled auxiliary valves allows stored energy in the DC voltage source. Such an inverter is through the Swedish patent 195003 known. Es ist ferner bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 065 080, Fig. 3), selbstgeführte Wechselrichter nach dem sogenannten Unterschwingungsverfahren zu steuern. Bei diesem Verfahren werden die Wechselrichterventile im Impulsbetrieb unsymmetrisch ausgesteuert, wobei Wechselspannungen mit unterschiedlich langen positiven und negativen Gleichspannungskomponenten entstehen. Die veränderlichen Gleichspannungskomponenten sind dabei so gewählt, daß ihre Zusammensetzung eine sinusförmige Ausgangswechselspannung der gewünschten Frequenz ergibt. Der Vorteil des bekannten Unterschwingungsverfahrens besteht darin, daß an der Belastung des Wechselrichters außer der Grundschwingung nur Oberschwingungen der gewählten Impulsfolgefrequenz auftreten. Da die Impulsfolgefrequenz etwa um das zehn- bis zwanzigfache höher ist als die Frequenz der Grundschwingung, erhält man eine außerordentlich gute Annäherung der Ausgangs-. spannung an die gewünschte Sinusform.It is also known (German Auslegeschrift 1 065 080, Fig. 3), self-commutated inverter according to to control the so-called undershoot method. In this procedure, the inverter valves driven asymmetrically in pulsed operation, with alternating voltages with different long positive and negative DC voltage components arise. The changeable ones DC voltage components are chosen so that their composition is sinusoidal Output AC voltage of the desired frequency results. The advantage of the well-known undershoot method is that the load on the inverter other than the fundamental only harmonics of the selected pulse repetition frequency occur. Since the pulse repetition rate is about ten to twenty times higher than the frequency of the fundamental oscillation, one obtains an extraordinarily good approximation of the original. voltage to the desired sinusoidal shape. Die für eine Reihe technischer Anwendungen erwünschte Steuerung des bekannten Serienwechselrichters nach dem Unterschwingungsverfahren scheitert jedoch daran, daß infolge der unterschiedlich großen negativen und positiven Spannungszeitflächen während einer Periode der iinpulsförmigen Ausgangswechselspannung der Rückspeiseübertrager The control of the well-known series inverter required for a number of technical applications after the undershoot method fails, however, because of the different large negative and positive voltage time areas during a period of the pulse-shaped output alternating voltage of the feedback transformer ίο nicht vollständig abmagnetisiert wird, so daß der Übertragerkern gesättigt wird und eine Rückspeisung von Energie nicht erfolgen kann.ίο is not completely demagnetized, so that the The transformer core is saturated and energy cannot be fed back. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen selbstgeführten Serienwechselrichter der eingangs genannten Art zu schaffen, der nach dem bekannten Unterschwingungsverfahren, d.h. unsymmetrisch im Impulsbetrieb gesteuert werden kann.The object of the invention is to provide a self-commutated series inverter of the initially to create the type mentioned, which is based on the known undershoot method, i.e. asymmetrical in the Impulse operation can be controlled. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Rückspeiseübertrager durch zweiThis object is achieved in that the feedback transformer by two so Gleichstromwandler ersetzt ist, deren gegensinnig zu den Primärwicklungen geschalteten Sekundärwicklungen in Reihe mit je einem der Hilfsventile mit der ( Gleichspannungsquelle verbunden sind.so dc converter is replaced, its opposite to Secondary windings connected to the primary windings in series with one of the auxiliary valves each with the ( DC voltage source are connected. Die Erfindung wird mit ihren Einzelheiten und Vorteilen an Hand des in den Zeichnungen veran^- schaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert; es zeigt .The invention with its details and advantages is shown in the drawings. Illustrative embodiment explained in more detail; it shows . F i g. 1 einen bekannten Serienwechselrichter nach der schwedischen Patentschrift 195 003,F i g. 1 a known series inverter according to the Swedish patent specification 195 003, Fig.Fig. 2 Zeitdiagramme der Ausgangswechselspannung eines nach dem Unterschwingungsverfahren gesteuerten Wechselrichters sowie des Mittelwerts der Ausgangswechselspannung,2 AC output voltage timing diagrams of an inverter controlled according to the undershoot method as well as the mean value of the AC output voltage, F i g. 3 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Serienwechselrichters.F i g. 3 shows an exemplary embodiment of a series inverter according to the invention. Der bekannte Serienwechselrichter nach der schwedischen Patentschrift 195 003 ist in F i g. 1 dargestellt. Zwischen den Klemmen 1 und 2 der mit einem Mittelpunkte versehenen Gleichspannungsquelle 3 sind die beiden Hauptventilzweige 4 und 5 mit je einem steuerbaren Halbleiterventil 6 bzw; 7 sowie einer Teilwicklung 8 bzw. 9 der mittelangezapften Kommutierungsdrossel 10 angeordnet. Zwischen ( die Anzapfung der Kommutierungsdrossel 10 und den Mittelpunkte der Gleichspannungsquelle3 ist der Ausgangsübertrager 11 geschaltet, welcher die Belastung des Serienwechselrichters darstellt. Die Halbleiterventile 6 und 7 werden abwechselnd von einer nicht dargestellten Steuereinrichtung gezündet und durch die jeweils zugehörige Kommutierungseinrichtung 12 bzw. 13 zwangsgelöscht. Die Kommutierungseinrichtungen 12 bzw. 13 bestehen aus der Teilwicklung 8 bzw. 9 der Kommutierungsdrossel 10 sowie je einem zwischen der Anzapfung der Kommutierungsdrossel 10 und der betreffenden Klemme 1 bzw. 2 der Gleichspannungsquelle 3 angeordneten Kommutierungskondensator 14 bzw. 15. Zur Rücklieferung der während eines Kommutierungsvorganges in dem Ausgangsübertrager 11 und der betreff enden Teilwicklung 8 bzw. 9 der Kommutierungsdrossel gespeicherten Energie in die Gleichspannungsquelle 3 sind antiparaliel zu den Halbleiterventilen 6 bzw. 7 die ungesteuerten Rückstromventile 16, 17 angeordnet. Die Rückstromventile 16 und 17 sind dabei nicht unmittelbar zu den Halbleiterventilen 6 bzw. 7 antiparallel geschaltet, sondern sind über je eine primäre Teilwicklung 18 bzw. 19 eines Rückspeiseübertragers 20 mit der Anzapfung der Kommu-The known series inverter according to the Swedish patent 195 003 is shown in FIG. 1 shown. Between the terminals 1 and 2 of the DC voltage source 3, which is provided with a central point, the two main valve branches 4 and 5, each with a controllable semiconductor valve 6 or; 7 and a partial winding 8 and 9 of the center-tapped commutation reactor 10 are arranged. Between (the tap of the commutating reactor 10 and the middle points of the Gleichspannungsquelle3 is connected to the output transformer 11, which represents the load of the series inverter. The semiconductor valves 6 and 7 are alternately ignited by an unillustrated control means and compulsorily cleared by the respectively associated commutating device 12 and 13 respectively. The commutation devices 12 and 13 consist of the partial winding 8 or 9 of the commutation choke 10 and a commutation capacitor 14 or 15 arranged between the tap of the commutation choke 10 and the relevant terminal 1 or 2 of the DC voltage source 3 The energy stored in the output transformer 11 and the relevant partial winding 8 or 9 of the commutation choke in the DC voltage source 3 is arranged in antiparallel to the semiconductor valves 6 and 7, the uncontrolled non-return valves 16, 17. The backflow valves 16 and 17 are not connected directly in antiparallel to the semiconductor valves 6 and 7, but are connected to the tapping of the commu-
DE19641488122 1964-08-28 1964-08-28 Self-guided series change afterwards Expired DE1488122C (en)

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