DE1513518A1 - Einrichtung zur Zwangslommutierung fuer einen selbstgefuehrten Stromrichter zur Steuerung der Drehzahl und Drehrichtung eines Drehstrommotors - Google Patents

Einrichtung zur Zwangslommutierung fuer einen selbstgefuehrten Stromrichter zur Steuerung der Drehzahl und Drehrichtung eines Drehstrommotors

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DE1513518A1
DE1513518A1 DE19651513518 DE1513518A DE1513518A1 DE 1513518 A1 DE1513518 A1 DE 1513518A1 DE 19651513518 DE19651513518 DE 19651513518 DE 1513518 A DE1513518 A DE 1513518A DE 1513518 A1 DE1513518 A1 DE 1513518A1
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Description

SIEMENS-SCHÜCKERTWERKE Aktiengesellschaft
Erlangen, den 27. AUG. 1965
Werner-von-Siemens-Str. 50
Dr. Expl.
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PLA 9/190/774
Einrichtung zur ZwangskomiHutierung für einen selbstgeführten Stromrichter zur Steuerung der Drehzahl und
Drehrichtung eines Drehstrommotors
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Zwangskommutierung für einen selbstgeführten Stromrichter mit gesteuerten Hauptventilen in Drehstrombrückenschaltung zur Steuerung der Drehzahl und Mrehriehtung eines Drehstrommotors, dessen Phasen je ein Kommutierungskondensator zugeordnet ist, der in Reihe mit je-
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weils einem Kommutierungeventil je einem der an die gleiche Motorphase angeschlossenen Hauptventile parallelgeschaltet ist.
Ea ist eine Anordnung zur Steuerung der Drehzahl und Drehrichtung einer Drehstrommaschine bekannt, die über einen eelbstgefiihrten Stromrichter mit gesteuerten Hauptventilen in Drenstrombrückenschaltung an eine Gleichspannungsquelle mit veränderbarer Spannung angeschlossen ist. Der Stromrichter liefert der Maschine Spannungen veränderbarer Größe, veränderbarer Frequenz unri umkehrbarer Phasenfolge. Im allgemeiner. wird mit der Spannung im Gleichstromzwischenkreis die Gruae der Maschinenspannung, mit der Taktfrequenz des WechseLr: :hters die Frequenz der Maschine und mit der Reihenfolge der Stromführung der Hauptventile die Drehrichtung bestimmt. Zu diesem Zweck ist der Stromrichter mit einer Kommutierungseinri n^ung er.sehen« di.e für jede Motorphase einen Kommutierungskon α .?η-sator enthält, der in Reihe mit jeweils einem gesteuerten ) Koiiimu tie rungs vent Ll je einem der an die gleiche Motorphast- ar,-ossenen Haupt.venti Ie paral lelgeschal te t ist. Ferne: ist der Hauptventile eine Reihenschaltung einer Kommutierungsdroasel oder einer Teildrossel einer solchen Kommuti erur./?sdrossel mit einem in Sperriehtung des Hauptventils gepolten Biindstromventil parallelgeschaltet. Zur Lieferung der Blindleistung für den oder die angeschlossenen Verbraucher dient ein dem Gleicnstromeingang paraLielgeschalteter Kondensator, der zugleich als Glättungskondensator ausgelegt sein kann. * xe
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Maschinellspannung wird wesentlich von diesem Kondensator bestimmt.
Die Erfindung geht nun aus von der Erkenntnis, daß die Kommutierungseinrichtung wesentlich vereinfacht werden kann, wenn die Kommutierungskondensatoren zur Lieferung der Kommutierungsblindleistung herangezogen werden. Biese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Stromrichter ein eingeprägter Strom vorgegeben ist und die Kommutierungskondensatoren ,ieweils mit der Induktivität der in Reihe liegenden Phase des? Motors einen Kommutierungskreis bilden. Der eingeprägte Strom stellt sich nach dem Drehmoment des angeschlossenen Motors ein und fließt unabhängig von der Kommutierung des Wechselrichters mit wenigstens annähernd gleicher Hohe und gleicher Richtung. Der Maschine wird nur noch der Strom vorgegeben. Es wurde nämlich erkannt, daß sich dann eine wenigstens annähernd sinusförmige Maschinenspannung etwa proportional der Drehzahl selbst einstellt. Es wird somit auch eine bessere Ausnutzung der Maschine erzielt. Die erforderliche Blindleistung wird den Kommutierungskondeneatoren entnommen, so daß der Eingangskondensator und die Blindstromdioden entfallen. Da die Umladung der Kommutierungskondensatoren IeIm Fommutierungsvorgang in Verbindung mit der Erfindung ausschließlich über die Induktivitäten der Maschine erfolgt, so sind auch Eommutierungsdrosseln überflüssig.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die ;> irnin:? r
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Bezug genommen. In Figur 1 ist ale Aueführungebeispiel die Schaltung eines Stromrichters mit einer Kommutierungseinrichtung nach der Erfindung dargestellt. In Figur 2 ist der Verlauf von Strom und Spannung während der Kommutierung in einem Diagramm schemata sch veranschaulicht.
Nach Figur 1 ist ein Drehstrommotor 2, der in Verbindung mit der Erfindung sowohl ein Drehstromasynchron- als auch ein Drehstromsynchronmotor sein kann, über einen selbstgeführten Stromrichter 3 mit gesteuerten Hauptventilen 4 bis 9 in DrehstrombrUekenschaltung an einen Gleichrichter 22 mit veränderbarer Ausgangsspannung angeschlossen, der aus einem Drehstrom» netz mit den Phasen R, S und T gespeist wird. Den Phasen des Drehstrommotors 2 ist jeweils ein Kominutierungskondensator 10 bzw. 11 bzw. 12 zugeordnet. Der Kommutierungskondensator 10 ist in Reihe mit einem gesteuerten Kommutierungeventil 13 dem Hauptventil 4 und in Reihe mit einem gesteuerten Komaiutierungsventil 16 dem Hauptventil 7 parallelgeachaltet. In entsprechender Weioe sind die Kondensatoren 11 und 12 Jeweils in Reihe mit einem gesteuerten Kommutierungsventil 14, 15 und 17, 18 einem der übrigen Hauptventile des Stromrichters 3 parallelgeschaltet. Die gesteuerten Hauptventile 4 bis 9 eowie die KommutJerungsventile 13 bis 18 können vorzugsweise Thyristoren sein. Es wurde nun erkannt, daß die Spannung der Kommutierungekond?.nsatoren unter Umständen die Eingangs spannung des Stromrichters 3 überschreiten kann und dadurch an den Thyristoren gefährliche Überspannungen entstehen können. Die Verhinderung
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solcher Überepannungen durch die üblichen Beschaltungselemente mit kapazitiven Speichergliedern kann unwirtschaftlich sein. In Verbindung mit der Erfindung können deehalb vorteilhaft die Eingangsleitungen des Stromrichters "5 durch ein in Sperrichtung des eingeprägten Gleichstromes I gepoltes Hilfsventil 20 Überbrückt werden, das auch gesteuert sein kann, falls Bremsbetrieb für den angeschlossenen Motor erforderlich ist.
Zur Vorgabe des eingeprägten Gleichstromes I kann der Gleichrichter 22 vorzugsweise mit einer Zwangskommutierung versehen sein, weicher die Einstellung eines erforderlichen Stromwertes für den eingeprägten Eingangsstrom L durch beliebige Änderung sowohl der Zünd- als auch der Löschzeitpunkte der Ventile dea Gleichrichtete nahezu unabhängig von den NuI!durchgängen der Spaüiuiig des Wechsel · oder Drehstromnetzea ermöglicht* Dien ist \«sonders vorteilhaft beim Anschluß des Gleichrichters 22 an eint Einphasenwechselstromnetz wegen der Länge der Halbwellen, insbesondere bei niedriger Frequenz von beispielaweii-e l£ 2/'j Hz. In Verbindung mit der Erfindung kann deshalb ein Gleichrichter 22 beispielsweise in halbgenteuerter Brückenachaltang mit iöschbarei. Vr ;. M I en 23 bin 25 in einer BHi<■'!·<<;nhfci fte ufni uiißt Mt·iner ten r"tiY:ileii 2G biίί 28 in der and.n-.n BrUcP.t nhht ι t« vorgufjc-nen nein. Aiii Auo/raiig «lea Gl ei chrich ttf< ι .V kann ä;Wi-c<icii ö 1^ eine Glatt !.ngafr-iiicifhtuii^ mit einem Koruit fi,jf> tor «"i utu\ tHättianfttjdroaai-i/i -<.' und '*>! angeordnet Άύ\ν.· Per Kond* in.at, r 2f1 und t.n e i>roeßel '50 ii ie ilen zur '/erm1 ndp f .-ng diia Ober wo U un;.'ehal tee ;i · ^ Htror ύ 'Ufi Auy^Hi'ig -'tjn GieicLr!· Mh.m 22. !'>u . i n>J deinen*.-
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sprechend nach der Pulsfrequenz der Ventile 23 bis 25 bemessen. Die Drossel 31 liefert in Verbindung mit der Drossel 30 den eingeprägten Strom I für den Stromrichter 3. Die mehrfache Löschung der Ventile 23 bis 25 während einer Halbwelle der speisenden Wechselspannung ermöglicht eine höhere Frequenz der Stromführung dieser Ventile und damit einen besser geglätteter, eingeprägten Strom I mit geringerem Aufwand an Giättungsmitteln.
Anstelle der löschbaren Ventile 23 bis 25 können auch Thyristoren mit Löscheinrichtungen nach Art der elektronischen Gleichstromsteller verwendet werden.
Nach Figur 2a wird dem Eingang des Stromrichters 3 ein eingeprägter Gleichstrom I mit geringer Welligkeit vorgegeben. Da dm· Stromfluß nicht durch eine Speicherkapazität gestört wird, kann sich die Spannung im Gleichstromkreis in jedem Augenblick nahezu trägheitelos der hMK des angeschlossenen Motors anpassen* Der OberschwingungagenaLt dee Motorstromes iat <^-- n ag, da die! den Strom treibende Spannung, nämlich die Pi'T zwischen dt η Mo tor-EMK und der Spannung im Gleicha l.romkr*.-:. s , ..: .eh de4. Erfindung konstnnt pfi-r Len werden kann. :5ur Z?.;-. '^ ?r»lleri die Hauptventi Le 4 und ♦ .nd die Phasen U und W .;* ■ tfotors 2 stromführend sein. Am Ki m wt ierungsventi i 1b ]!■■·:. rii'gatLvii Sperrspannung, die si<h aus der Differenz ier -'ι · " Hung" ftg- <ier Kondensatoren und ü*.r Sraanung zwischen ik·;; , it^ A und 0 iiß Glelchfttroiukie i s iuo.i%ermet,zt. Wird z'·- Zeit ''. tius Komma ti ei ungsven LiI '3 ^ezUr^iet, .so ^nMÄdt eich >! .· '■' ■;'■■
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tierungskondensator 10, dessen dem Hauptventil 4 zugewandte Seite positive Ladung hat, über das Hauptventil 4 und das Kommutierungeventil 13. D.bei kommutiert der eingeprägte Strom I vom Hauptventil 4 auf das Xommutierungsventil 13 und fließt ins Stromkreis A, über das Konanuti er ungs ventil 13» den Kondensator 10, die Phasen ü und W zum Hauptventil 9 und dem Gleiehstromanschluß C. Es sei angenommen, daß der Betrag der Kondensatorspannung UK höher ist als die Spannung im Gleiehstroirszwischenkreis. Dann bedingt diese Spannungsdifferenz einen Anstieg des Stromes I1, nach Figur 2d über den Betrag des Stromes I hinaus. Die GlättungsinduktivitSt 31 dämpft diesen Stromanstieg. Pen über den Betrag von 1 hinausgehenden Stromanteil Ip0 nach Figur Pf übernimmt das Überbrückungsventil 20. Es verhindert damit eine VorzeichenSnderung der Span~ nung im Gleichstromzwischenkreis und eine Überpsannung am Kommutierungsventil 7, da ohne die Wirkung des Überbrückungsventile 20 am Kommutierungeventil 7 nicht mehr die Differenz der Kondensatorspannung und der Gleichspannung, sondern die Summe dieser Spannungen anliegen würde. Die Stromführungsdauer des Ventils 20 ist abhängig von der Größe der Kondensatorspannung und der Dämpfung im Kommutierungskreis, welche durch die Kreisdaten und durch die Drehmomentbildung des angeschlossenen Motors gegeben sind.
Bis zum Hulldurchgang der Kondensatorspannung IL, liegt am Hauptventil 4 negative Sperrspannung, welche den Strom im Ventil 4 bis zur Zeit t2 zu» Erlöschen bringt. Nach dem NuIldurengang der Kondensatorepannung UK wird der Kondensator Kj
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in Verbindung mit der Erfindung durch die Induktivität des angeschlossenen Motors 2 mit umgekehrtem Vorzeichen wieder aufgeladen. Die Aufladung erfolgt stromabhängig über den eingeprägten Strom, wobei die Streuinduktivität des kommutierten Wicklungestranges stromtreibend wirkt und hierdurch die magnetische Energie teilweise in den Kondensator 10 Überträgt. Zur Zeit t. wird das Ventil 5 gezündet und übernimmt zur Zeit te den vollen Strom vom Kommutierungeventil 13·
Anstelle des gesteuerten Gleichrichters 22 kann unter Umständen auch ein ungesteuerte Gleichrichter mit eine» nachgeschalteten elektronischen Gleichstromsteller oder auch eine Batterie mit einem nachgeschalteten Gleichstromsteller vorgesehen sein. Dann wird der Eingangestrom I von der Drossel vorgegeben. Falls zur Lieferung der Gleichspannung ein Gleichstromgenerator vorgesehen ist, so kann die gesamte Glättungseinrichtung entfallen.
Die beschriebenen und dargestellten Merkmale und Anweisungen zum technischen Handeln stellen im einzelnen ebenso wie ihre hier erstmals offenbarten Kombinationen untereinander wertvolle erfinderische Verbesserungen dar.
3 Patentansprüche
2 Figuren
- 8 - Kin/Pra
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    ( 1./Einrichtung zur Zwangskommutierung für einen selbstgeführten Stromrichter mit gesteuerten Hauptventilen in Drehstrombrückenschaltung zur Steuerung der Drehzahl und Drehrichtung eines Drehstrommotors, dessen Phasen je ein Kommutierungskondensator zugeordnet ist, der in Reihe mit jeweils einem Kommutierungsventil je einem der an die gleiche Motorphase angeschlossenen Hauptventile parallelgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Stromrichter (3) ein eingeprägter Strom (IQ) vorgegeben ist und die Kommutierungskondensatoren (10, 11, 12), von denen jeweils einer mit der Induktivität der in Reihe liegenden Phase des Motors (2) einen Kommutierungskreis bildet, zur Lieferung der Kommutierungsblindleistung des Motors (2) vorgesehen sind.
    2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstrom-Eingangsklemmen des Stromrichters (3) durch ein in Sperrichtung des Gleichstromes gepoltes Überbrückungsventil (20) miteinander verbunden sind.
    5. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vorgabe des eingeprägten Stromes (I0) ein Gleichrichter (22) mit Zwangskommutierung vorgesehen ist.
    - f) - Kln/Pra
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    Leerseite
DE19651513518 1965-08-28 1965-08-28 Einrichtung zur zwangskommutierung fuer einen selbstgefuehrten stromrichter zur steuerung der drehzahl und drehrichtung eines drehstrommotors Withdrawn DE1513518B2 (de)

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