DE1488944C - Selbstgefuhrter Pulswechselrichter mit Kondensatorloschung - Google Patents

Description

Es sind selbstgeführte Pulswechselrichter bekanntgeworden, bei denen die Kommutierung durch Kondensatoren zwangsweise herbeigeführt wird, so daß sie unabhängig von der Spannung des Verbrauchers ist. Es ist ebenfalls bekannt* Wechselrichter im Pulsbetrieb arbeiten zu lassen, derart, daß aus einer festen Gleichspannung eine Wechselspannung oder Drehspanining variabler Frequenz und variabler Spannung erzeugt werden kann. Derartige Wechselrichter dienen beispielsweise zum Betrieb von Drehstrommotoren. durch alle vier Quadranten mit Frequenzen bis zu 100 Hz oder mehr.

Ein weiterhin bekanntgewordener Pulswechselrichter mit Kdndensatorlöschung ist dadurch gekennzeichnet, daß jeder der vorgesehenen Löschkondensuloren in der Diagonalen einer den Leistungsstrom führenden Brücke und in jedem der vier Brückenzweige ein steuerbares Halbleiterventil vorgesehen ist, wobei alle Ventile gleiche Durchlaßrichtung haben und im Gegentakt arbeiten.

Es werden also die Löschkondensatoren einer Brückenschaltung von vier Löschthyristoren gesteuert, derart, daß beide Laderichtungen des Kon- · densators zu je einem Löschvorgang ausgenutzt werden. ■

Bei derartigen Pulswechselrichtern unterliegen nun die vorgesehenen Halbleiterventile, insbesondere die steuerbaren Leistungsveiitile der Viererschaltung, erhöhten Beanspruchungen. Die Aufgabe der vor-, liegenden Erfindung besteht darin, diese — insbesondere die Schaltarbeit und Überspannung in den vorgesehenen Halblciterventilcn — zu verringern. Die Erfindung bezieht sich auf einen selbstgeführten Pulsvvechselrichter mit Kondensatorlöschung, bei dem jeder der vorgesehenen Löschkondensatoren in der Diagonalen einer den Leistungsstrom führenden Brücke liegt und- in jedem der vier Brückenzweige ein steuerbares Halbleiterventil vorgesehen ist (Viererschaltung), wobei alle Ventile gleiche Durchlaßrichtung haben und im Gegentakt arbeiten. Erfindiingsgemäß sind bei diesem Pulsvvechselrichter zum Schutz der Ilalbleiterventile der Viererschaltung zwei Drosseln vorgesehen, deren eine in Reihe mit der Viererschaltung zusätzlich zu einer Querdrossel und deren andere in an sich bekannter Weise in Reihe mit dem Löschkondensator liegt. Nach der Erfindung werden also die unerwünschten Beanspruchungen der Ventile dadurch gemildert oder verhindert, daß die Schaltvorgänge bei der Zwangs- ■ ■■ löschung bzw. bei der Wiederzündung der einzelnen Phasen durch Drosseln verzögert werden.

An Hand einer Zeichnung sei ein schematisches Ausfiihrungsbeispiel der Erfindung beschrieben, worin

Fig. 1 einen Wechselrichter in dreiphasiger Biückenschaltung zeigt, während ,'"",.·

F i μ. 2 und 3 baulich vorteilhafte Schaltungsmöj'lidikciten der verwendeten Induktivitäten veranschaulichen.

Der in der Fig. I dargestellte Wechselrichter in dieiphasiger Briickenschaltung gestattet, aus einer Gleichspannung eine Drelispaiinung der Phasen RST veränderlicher Frequenz, und veränderlicher Spannung zu machen. Die Löschkondensatoren C liegen in einer aus vier steuerbaren Ventilen, beispielsweise Halbleikrventilen I bis 4 (Thyristoren), gebildeten Biückenschaltung. Diese Schaltung arbeitet in lnh'cndcr Weise: 1 tiiitl 2 seien gezündet, so daß der Lustslroin über diese beiden Ventile fließt. Soll die Phase gelöscht werden, wird zunächst das Ventil 3 gezündet, der Kondensator legt Rückspannung an 1 und löscht letzteres. Soll die Phase wieder eingeschaltet werden, so wird außer 3 auch 4 gezündet; der Laststrom fließt jetzt über 3 und 4. Beim folgenden Löschvorgang wird i bzw. 2 gezündet und dadurch 3 bzw. 4 gelöscht. Ist die Drehstromlast, beispielsweise ein Asynchronmotor oder ein Synchronmotor, induktiv, so bieten die ungesteuerten Ventile 5 und 6 dem Blindstrom Gelegenheit, beim Sperren der Ventile der Brückenschaltungen ungehindert in die Gleichstromquelle zu fließen. Das gleiche tritt auch bei der Eriergierücklieferung aus. dem Drehstromverbraucher in das Gleichstromnetz auf. Es läßt sich nun der Löschvorgang durch Drosseln L" vor dem Kondensator zeitlich derart verzögern, daß keine zu steilen Spannungsanstiege an den steuerbaren Zellen auftreten, daß ferner keine unzulässig großen Rückströme durch die Ventile auftreten und dadurch die Schaltarbeit an den ■ beteiligten Zellen in erträglichen Grenzen gehalten wird.

Eine ähnliche Wirkung erreicht man durch die Drosseln L', die vor die Brückenschaltungen eingefügt sind. Diese Drosseln verhindern einen allzu schnellen Übergang des Stromes aus den Blindstromdioden 5 bzw. 6 in die aus den Zellen 1,2,3, 4 bestehenden Brückenzweige. Die Drosseln L" bzw. L' können als Luftdrosseln oder auch als Drosseln mit wirbelstromarmen Eisenkernen ausgeführt werden. Sie müssen so klein bleiben, daß bei den auftretenden Sehwingungsvorgängen die Spannungen nicht nennenswert über die Gleichspannung hinausschwingen. In praktischen Fällen genügt eine Induktivität in der Größenordnung von Mikro-Hcnry. Die Drosseln können durch Widerstände r (Fig. 1) überbrückt werden, gegebenenfalls auch durch eine Reihenschaltung von r mit einer Diode geeigneter Polarität, um eventuelle Schwingungen zu dämpfen.

Die QuerdrosselnL in Fig. 1 erfüllen den Zweck, das zu schnelle Abfließen der Kondensatorladung über die ungesteuerten Ventile 5 bzw. 6 zu verhindern. F i g. 2 zeigt eine Abart dieser Querdrosseln, bei der die erh'ndungsgemäßen Drosseln L' von F i g. 1 mit der Drossel vereinigt sind, wodurch sich unter Umständen Vorteile und Einsparungen ergeben. Auch die Querdrosseln können durch Dämpfungswiderstände überbrückt werden.

Fig. 3 zeigt eine Variation der Schaltung von F i g. 2, nämlich die Auftrennung der angezapften Drosseln L/L' in zwei nicht miteinander verkettete Hälften L₁ und L₂. Diese Aufteilung hat unter Umständen den Vorteil, daß Schaltvorgänge, die sich im linken Teil der Wechselrichterphase abspielen, nicht auf den rechten Teil einwirken. Andererseits bedingt diese Aufteilung jedoch eine geringfügige Vergrößerung der Bauleistung der Drosseln.

Die Et findung ist besonders von Bedeutung bei selbstgeführten Wechselrichtern, die im Pulsbetrieb arbeiten, d. h., die während der Brennzeit der einzelnen Phasen periodisch ein- und ausschalten und dadurch bei fester Gleichspannung die Größe der erzeugten Drehspannung zu steuern gestatten. Die dabei auftretende Pulsfrequenz kann bis zu 5000 Hz erreichen. Bei derartig hohen Schaltzahlen ist die Anwendung der Erfindung zur Herabsetzung der Beanspruchung der Zellen besonders vorteilhaft.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Selbstgeführter Pulswechselrichter mit Kondensatorlöschung, bei dem jeder der vorgesehenen Löschkondensatoren in der Diagonalen einer den Leistungsstrom führenden Brücke liegt und in jedem der vier Brückenzweige ein steuerbares Halbleiterventil vorgesehen ist (Viererschaltung), wobei alle Ventile gleiche Durchlaßrichtung haben und im Gegentakt arbeiten, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schutz der Halbleiterventile der Viererschaltung zwei Drosseln vorgesehen sind, deren eine in Reihe mit der Viererschaltung zusätzlich zu einer Querdrossel und deren andere in an sich bekannter Weise in Reihe mit dem Löschkondensator liegt.

2. Selbstgeführter Wechselrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu jeder der zwei Drosseln ein Ohmscher Widerstand parallel geschaltet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen