DE1563110C - Selbstgeführter Reihenwechselrichter - Google Patents

Description

Das Hauptpatent bezieht sich auf einen selbstgeführten Reihenwechselrichter zur Erzeugung einer Verbraucherspannung, die (z. B. über Reihen- und Parallelresonanzfilter) in eine etwa sinusförmige umgewandelt wird, mit mindestens einer Gruppe aus zwei in Reihe mit einer Kommutierungsdrossel an eine Gleichspannungsquelle geschalteten Thyristoren, deren äußere Elektroden an die Gleichspannungsquelle und deren innere Elektroden an die Enden der Kommutierungsdrossel angeschlossen, sind, mit je Gruppe zwei unmittelbar zwischen einer Mittelanzapfung der Kommutierungsdrossel und jedem der Pole der Gleichspannungsquelle angeschlossenen Kommutierungskondensatoren und mit einer derartigen Anordnung von Rückspeiseventilen und einer Transformatorwicklung, daß sowohl die über eines der in Reihe geschalteten Rückspeiseventile geführte Energie eines Blindlastverbrauchers als auch Anteile der in der Kommutierungsdrossel bei Beendigung des Kommutierungsvorganges gespeicherten Energie in ao die Gleichspannungsquelle rückgespeist werden können. Beim Reihenwechselrichter des Hauptpatentes ist ferner je Gruppe ein besonderer Rückspeisetransformator für die Rückspeisung von Energie von der Kommutierungsdrossel angeordnet und mit seiner Primärseite in einem Stromweg eingeschaltet, der gemeinsam für den Rückspeiseweg der Energie von der Kommutierungsdrossel und den Rückspeiseweg der Energie von der Belastung ist, aber gleichzeitig vom Hauptstromweg des Reihenwechselrichters getrennt ist, und daß der Rückspeisetransformator auf der Sekundärseite über zusätzliche Gleichrichter an die beiden Klemmen der Gleichspannungsquelle angeschlossen ist. Ein solcher Reihenwechselrichter ist bekannt (schwedische Patentschrift 195 003).

Der Rückspeisetransformator nach dem Hauptpatent 1 271 817 ist so bemessen, daß er bei normalem Betrieb nicht gesättigt wird. Es hat sich jedoch gezeigt, daß dann der Rückspeisetransformator groß und aufwendig wird und eine große Streureaktanz aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Rückspeisetransformator in seinen Abmessungen zu vermindern.

Diese Aufgabe wird bei einem Reihenwechselrichter der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kernquerschnitt, das Kernmaterial und die Windungszahl der Wicklungen des Rückspeisetransformators derart im Verhältnis zueinander und zur Länge des Zeitintervalls, in dem die gespeicherte Energie der Kommutierungsdrossel rückgespeist wird, sowie zu der während dieses Zeitintervalls über dem Rückspeisetransformator liegenden Spannung bemessen sind, daß der Transformatorkern am Ende dieses Intervalls gesättigt ist.

Hierdurch werden gegenüber dem Bekannten mehrere Vorteile gleichzeitig erreicht. Nämlich die Größe des Rückspeisetransformators kann sehr beträchtlich vermindert werden, so daß gegenüber dem in dem als bekannt vorausgesetzten Wechselrichter vorgesehenen Transformator eine 5- bis lOfache Verminderung der seine Dimensionierung bestimmenden Leistung erreicht werden kann. Er weist auch eine kleinere Streureaktanz auf, was einen schnelleren Ablauf der Kommutierung bewirkt. Weiterhin werden die Transformatorvcrluste geringer, wodurch der Wirkungsgrad des Rcihenwechsclrichters erhöht wird. Schließlich wird beim Rcihenwechselrichter nach der Erfindung die Ausgangsspannung weniger abhängig von der Belastung.

In der Zeichnung ist ein Reihenwechselrichter dargestellt, bei dem die Erfindung verwirktlicht ist. In dieser bekannten Wechselrichterschaltung sind 1 und 2 steuerbare Ventile, die in Reihe mit einer Kommutierungsdrossel 3 zwischen den gleichspannungsführenden Leiter D und O angeschlossen sind. Die Verbindung zweier Kommutierungskondensatoren 4 und 5 ist an der Mittelanzapfung der Kommutierungsdrossel 3 angeschlossen. 6 und 7 sind Rückspeiseventile. Ein Haupttransformator 8 ist mit seiner Primärwicklung 9 einmal an der Mittelanzapfung der Kommutierungsdrossel 3 und zum anderen über eine Drosselspule 20 an der Verbindung zweier Kondensatoren 10 und 11 angeschlossen. An der Sekundärwicklung 12 des Haupttransformators liegt die Belastung der Reihenwechselrichters. Die Primärwicklung 14 des Rückspeisetransformators 13 ist zwischen der Mittel anzapfung der Kommutierungsdrossel 3 und der Verbindung zwischen den Rückspeiseventilen 6 und 7 angeschlossen. Die Sekundärwicklung 15 des Rückspeisetransformators 13. ist an die Wechselspannungsklemmen einer graetzgeschalteten Gleichrichterbrücke 16 angeschlossen, deren Gleichspannungsklemmen an den gleichspannungsführenden Leitern D und O liegen.

Die Ventile 1 und 2 werden in bekannter Weise abwechselnd gezündet, wobei eine Wechselspannung über der Belastung erzeugt wird. Wenn z. B. das Ventil 1 zündet, erlischt das Ventil 2. Die während des Kommutierungsverlaufs in der Kommutierungsdrossel 3 gespeicherte Energie wird durch einen Strom entladen, der durch das Ventil 1, die Primärwicklung 14 und das Rückspeiseventil 6 fließt. In der Sekundärwicklung 15 wird dann ein Strom induziert, der die Kommutierungsenergie zu der speisenden Gleichspannungsquelle zurückspeist. Die Spannung über der Primärwicklung 14 ist während dieses Verlaufs ungefähr gleich der Speisegleichspannung dividiert durch die Rückspeisetransformatorübersetzung und zweckmäßig relativ klein verglichen mit der Speisegleichspannung. Wenn der Rückspeisetransformator 13 — wie beim Bekannten — nicht gesättigt wird, wird beim unbelasteten Reihenwechselrichter während der ganzen Halbperiode oder dem größten Teil derselben das Potential des Mittelpunkts der Kommutierungsdrossel 3 und damit die Spannung über der Belastung gleich der Speisegleichspannung plus dem Spannungsfall über dem Rückspeisetransformator 13. Wenn die Belastung größer wird, entladen sich die Kommutierungsdrossel 3 und die Kondensatoren 4 und 5 durch die Belastung. Wenn diese Entladung beendet ist, sinkt das Potential im Mittelpunkt der Kommutierungsdrossel 3 auf den Wert der Speisegleichspannung. Je größer die Belastung ist, um so früher während der Halbperiode erfolgt diese Spannungssenkung. Der Mittelwert der abgegebenen Spannung des Reihenwechselrichters sinkt also mit steigender Belastung, was äquivalent mit einem inneren Widerstand des Reihenwechselrichters ist.

Die Erfindung schafft hier Abhilfe, indem der Rückspeisetransformator 13 so dimensioniert wird, daß er, wenn die in der Kommutierungsdrossel 3 gespeicherte Energie zurückgespeist wird, gesättigt ist. Der Spannungsfall über dem Rückspeisetransformatnr J 3 wird dann sehr niedrig und das Potential in der Mitte der Kommutierungsdrossel wird unge-

fähr gleich der Speisegleichspannung. Dies findet eine verhältnismäßig kurze Zeit nach Beginn der Halbperiode statt. Diese Zeit ist im großen und ganzen unabhängig von der Größe der Belastung, wodurch auch die Ausgangsspannung des Reihenwechselrichters weniger abhängig von der Belastung wird. Die Ausgangsspannung wird auch weniger abhängig vom Phasenwinkel der Belastung.

Bei Zündung des Ventils 2 wird das Ventil 1 gelöscht und die· Energie der Kommutierungsdrossei 3 entlädt sich durch das Ventil 2, Ventil 7 und die Primärwicklung des Ruckspeisetransformator 13. Der weitere Verlauf ist dann analog dem oben beschriebenen.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   15

   Selbstgeführter Reihenwechselrichter zur Erzeugung einer Verbraucherspannung, die (z. B. über Reihen- und Parallelresonanzfilter) in eine etwa sinusförmige umgewandelt wird, mit minde- _ao stens einer Gruppe aus zwei in Reihe mit einer Kommutierungsdrossel an eine Gleichspannungsquelle geschalteteten Thyristoren, deren äußere Elektroden an die Gleichspannungsquelle und deren innere Elektroden an die Enden der Kornmutierungsdrossel angeschlossen sind, mit je Gruppe zwei unmittelbar zwischen einer Mittelanzapfung der Kommutierungsdrossel und jedem der Pole der pleichspannungsquelle angeschlossenen Kommutierungskondensatoren und mit einer derartigen Anordnung von Rückspeiseventilen und einer Transformatorwicklung, daß sowohl die über eines der in Reihe geschalteten Rückspeiseventile geführte Energie eines Blindlastverbrauchers als auch Anteile der in der Kommutierungsdrossel bei Beendigung des Kommutierungsvorganges gespeicherten Energie in die Gleichspannungsquelle rückgespeist werden können, daß je Gruppe ein besonderer Rückspeisetransformator für die Rückspeisung von Energie von der Kommutierungsdrossel angeordnet und mit seiner Primärseite in einem Stromweg eingeschaltet ist, der gemeinsam für den Rückspeiseweg der Energie von der Kommutierungsdrossel und den Rückspeiseweg der Energie von der Belastung ist, aber gleichzeitig vom Hauptstromweg des Reihenwechselrichters getrennt ist, und daß der Rückspeisetransformator, auf der Sekundärseite über zusätzliche Gleichrichter an die beiden Klemmen der Gleichspannungsquelle angeschlossen ist, nach Patent 1 271 817, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernquerschnitt, das Kernmaterial und die Windungszahl der Wicklungen des Rückspeisetransformators (13) derart im Verhältnis zueinander und zur Länge des Zeitintervalls, in dem die gespeicherte Energie der Kommutierungsdrossel (3) zurückgespeist wird, sowie im Verhältnis zu der während dieses Zeitintervalls dem Rückspeisetransformator (13) aufgedrückten Spannung bemessen sind, daß der Transformatorkern· am Ende dieses Intervalls gesättigt ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen