DE1563118C

DE1563118C - Converter circuit for supplying three-phase motors

Info

Publication number: DE1563118C
Application number: DE19661563118
Authority: DE
Inventors: Armand Dip] Ing Luzern Brandt (Schweiz)
Original assignee: Aktiengesellschaft Brown Boven & Cie , Baden (Schweiz)
Priority date: 1966-05-12
Filing date: 1966-06-10
Publication date: 1973-08-02

Description

tung mit den Dioden 19 bis 24 vorgesehen, welche im Brückenzweig · ebenfalls einen Thyristor 25 besitzt. Die erforderlichen Löschkondensatoren sind 26 und 27. Der zusätzliche Kondensator zur Aufnahme des Blindstromes der Motoren während des Kommutierungsvorganges ist in diesem Falle nicht erforderlich. Die zweite Brückenschaltung soll diesen ersetzen und vermeidet zusätzliche Verluste und gestattet dazu, den Blindstrom abzuleiten. Diese Brückenschaltung schließt während bestimmter Zeitpunkte die Motorwicklung praktisch kurz. Dadurch wird es ermöglicht, daß der Blindstrom weiterfließen kann. Dieser Kurzschluß der Motorwicklung wird so lange aufrechterhalten, bis der Hauptthyristor 10 wieder Strom durchläßt. Die Löschkondensatoren 26 und 27 verhindern, daß durch die zusätzlichen Dioden und den Hilfsthyristor 25 auch die Transformatorwicklung kurzgeschlossen wird.device with the diodes 19 to 24 is provided, which also has a thyristor 25 in the bridge branch. The required quenching capacitors are 26 and 27. The additional capacitor to absorb the reactive current of the motors during the commutation process is not required in this case. The second bridge circuit is intended to replace this and avoids additional losses and allows the reactive current to be diverted. This bridge circuit practically short-circuits the motor winding during certain times. This enables the reactive current to continue to flow. This short circuit of the motor winding is maintained until the main thyristor 10 again lets current through. The quenching capacitors 26 and 27 prevent the transformer winding from being short-circuited by the additional diodes and the auxiliary thyristor 25.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist nun folgende: Es sei zunächst angenommen, daß ein Strom in der Wicklung 18 (Phase R) in der in der F i g. 3 angegebenen Richtung fließt. Gemäß F i g. 2 soll etwa im Maximum der Spannungskurve ein Impuls an den gesteuerten Stromrichter 10 gegeben werden. Dann ist ein Stromkreis geschlossen von der Sekundärwicklung 18 über Motorwicklung 1, Motorwicklungen 2 und 3, Sekundärwicklungen 17 und 16, die Dioden 6 und 8, den Thyristor 10, die Diode 5 wieder zurück zur Wicklung 18. Während dieser Zeit laden sich die Kondensatoren 26 und 27 in der durch + und — in der Figur angegebenen Weise auf. Der Kondensator 26 wird nach der Seite der Diodenbrückenschaltung zu negativ, der Kondensator 27 positiv aufgeladen. In dem Augenblick, wo der Impuls aufhören soll, wird nun der Hilfsthyristor 25 geöffnet. Dadurch können sich die Kondensatoren 26 und 27 entladen und wirken dem Strom im Thyristor 10 entgegen, so daß er erlischt. Es entsteht nun folgender Stromkreis: Kondensator 26, Thyristor 25, Kondensator 27 und auf der anderen Seite der Kondensatoren vom Kondensator 27 über den noch offenen Thyristor 10 zum Kondensator 26 zurück. Ferner ist der Motor durch den Thyristor 25 kurzgeschlossen, so daß die magnetische Energie über den Thyristor 25 abgebaut werden kann. Es können dann keine Spannungsspitzen entstehen. Es entstehen aber auch keine zusätzlichen Verluste. Dieser Strom fließt in diesem Augenblick von der Wicklung 1 über die Wicklungen 2 und 3, die Dioden 22 und 24, den Thyristor 25, die Diode 19 zurück zur Wicklung 1. Die Stromrichtung ist die gleiche wie vorher, während der Thyristor 10 offen war. Hierdurch bleibt auch die Stromkurve noch im wesentlichen erhalten. Der Thyristor 25 bleibt nun so lange geöffnet, bis ein neuer Impuls auf den Thyristor 10 gegeben wird. Inzwischen haben sich die Kondensatoren umgekehrt aufgeladen und löschen nun den Thyristor 25. Damit kann das Spiel von neuem beginnen, nur daß die Zündung des Thyristors wie in F i g. 2 angegeben, nunmehr an einer anderen Stelle der Periode erfolgt. Dadurch entsteht an der Motorwicklung eine Spannung mit einer bestimmten Frequenz. Diese ergibt sich aus der Differenz von Impulsfrequenz und Netzfrequenz, ist also immer kleiner als die Netzfrequenz. Ein besonderer Löschkreis, bestehend aus Spule und Kondensator, und ein zusätzlicher Kondensator zur Aufnahme des Blindstromes, welcher wieder über einen Widerstand entladen werden muß, kann entfallen.The mode of operation of the arrangement is now as follows: It is initially assumed that a current in the winding 18 (phase R) in the phase shown in FIG. 3 flows in the direction indicated. According to FIG. 2, a pulse is to be given to the controlled converter 10 approximately at the maximum of the voltage curve. Then a circuit is closed from the secondary winding 18 via the motor winding 1, motor windings 2 and 3, secondary windings 17 and 16, the diodes 6 and 8, the thyristor 10, the diode 5 back to the winding 18. During this time, the capacitors 26 charge and 27 in the manner indicated by + and - in the figure. The capacitor 26 is charged too negatively towards the diode bridge circuit, the capacitor 27 is charged positively. At the moment when the impulse is to stop, the auxiliary thyristor 25 is now opened. As a result, the capacitors 26 and 27 can discharge and counteract the current in the thyristor 10 , so that it goes out. The following circuit now arises: capacitor 26, thyristor 25, capacitor 27 and, on the other side, the capacitors from capacitor 27 via the still open thyristor 10 back to capacitor 26 . Furthermore, the motor is short-circuited by the thyristor 25, so that the magnetic energy can be dissipated via the thyristor 25. There can then be no voltage peaks. But there are also no additional losses. This current flows at this moment from the winding 1 via the windings 2 and 3, the diodes 22 and 24, the thyristor 25, the diode 19 back to the winding 1. The current direction is the same as before, while the thyristor 10 was open. As a result, the current curve is also essentially retained. The thyristor 25 now remains open until a new pulse is given to the thyristor 10 . In the meantime, the capacitors have reversed their charge and are now extinguishing the thyristor 25. The game can begin all over again, except that the thyristor is ignited as shown in FIG. 2, now at a different point in the period. This creates a voltage with a certain frequency on the motor winding. This is the result of the difference between the pulse frequency and the network frequency and is therefore always smaller than the network frequency. A special extinguishing circuit, consisting of a coil and capacitor, and an additional capacitor for absorbing the reactive current, which has to be discharged again via a resistor, can be omitted.

Eine andere Anwendung der Erfindung zeigt die F i g. 4, in welcher zwei vom Drehstrom gespeisteAnother application of the invention is shown in FIG. 4, in which two are fed by three-phase current

ίο Schaltgruppen mit der Diodenbrückenschaltung und dem gesteuerten Stromrichterelement vorgesehen sind. Die Sekundärwicklungen 16, 17 und 18 des Transformators sind hierbei geteilt ausgeführt (16.1 und 16.2 usw.). Es sind zwei Diodenbrückenschaltungen hierbei erforderlich (4.1 bis 9.1 und 4.2 bis 9.2). Entsprechend sind auch zwei Stromrichter 10.1 und 10.2 vorhanden.ίο vector groups with the diode bridge circuit and the controlled converter element are provided. The secondary windings 16, 17 and 18 of the transformer are designed to be divided (16.1 and 16.2 etc.). Two diode bridge circuits are required here (4.1 to 9.1 and 4.2 to 9.2). Accordingly, there are also two converters 10.1 and 10.2 .

Am Motor 1, 2, 3 liegt die weitere Brückenschaltung, die die Motorwicklung während der impulsfreien Zeit der Hauptthyristoren 10.1 und 10.2 kurzschließt. Sie besitzt wieder die Dioden 19 bis 24 und den Hilfsthyristor 25. Die erforderlichen Löschkondensatoren sind hierbei auf beiden Seiten vorgesehen. Es sind die vier Kondensatoren 26.1, 27.1 und 26.2, 27.2. Die Wirkungsweise entspricht der der Anordnung nach Fig. 3. Sie hat gegenüber dieser Anordnung noch den Vorteil, daß die höchste erreichbare Frequenz nicht durch die Netzfrequenz begrenzt ist. Durch die Aufteilung der Transformatorenwicklung nämlich können während einer Halbwelle der Netzspannung positive und negative Impulse auf die Motorwicklung gegeben werden. Dadurch kann die Impulsfrequenz höher gemacht werden als die Netzfrequenz, so daß auch die Differenz einen höheren Wert als die Netzfrequenz besitzen kann.The other bridge circuit, which short-circuits the motor winding during the pulse-free time of the main thyristors 10.1 and 10.2, is connected to the motor 1, 2, 3. It again has the diodes 19 to 24 and the auxiliary thyristor 25. The required quenching capacitors are provided on both sides. There are four capacitors 26.1, 27.1 and 26.2, 27.2. The mode of operation corresponds to that of the arrangement according to FIG. 3. It also has the advantage over this arrangement that the highest achievable frequency is not limited by the mains frequency. By dividing the transformer winding, positive and negative pulses can be given to the motor winding during a half-cycle of the mains voltage. As a result, the pulse frequency can be made higher than the network frequency, so that the difference can also have a higher value than the network frequency.

F i g. 5 zeigt eine weitere Anordnung mit drei Schaltungseinheiten auf der Drehstromseite, welche einen Motor speisen. Die drei Schalteinheiten sind mit I, II und III bezeichnet. Die Schalteinheit, welche den Motor während der impulsfreien Zeit kurzschließt, ist mit IV bezeichnet. Im übrigen sind die Bezeichnungen ähnlich, nur erkennt man, daß der Anschluß der Sekundärwicklung zyklisch vertauscht ist. Die Schalteinheiten I, II, III arbeiten hierbei nacheinander, und in den Pausen zwischen dem Arbeiten zweier Schalteinheiten wird die Schalteinheit IV geöffnet. Auf diese Weise ist es möglich, die Kurvenform noch weiter zu verbessern, da durch diese Gruppen eine Mehrphasenschaltung entsteht.F i g. 5 shows a further arrangement with three circuit units on the three-phase current side, which feed a motor. The three switching units are labeled I, II and III. The switching unit, which short-circuits the motor during the pulse-free time is denoted by IV. Otherwise are the names are similar, only one recognizes that the connection of the secondary winding is interchanged cyclically is. The switching units I, II, III work one after the other and in the breaks between The switching unit IV is opened when two switching units are working. That way it is possible to improve the curve shape even further, since these groups create a multi-phase circuit arises.

Die F i g. 6 zeigt eine weitere Ausführung mit zwei Schalteinheiten, wobei die Primärseite der Transformatoren in beiden Schaltgruppen verschieden geschaltet ist. In der Schaltgruppe I ist sie in Stern, in der Schaltgruppe II dagegen in Dreieck geschaltet. Im übrigen ist die Schaltung gleich wie bei den früheren Figuren, auch hier besitzt der Motor nur eine einzige Schalteinrichtung, die ihn während der impulsfreien Zeit der Hauptthyristoren kurzschließt. Die Schaltung der F i g. 6 ermöglicht ebenfalls eine Verbesserung der Kurvenform.The F i g. 6 shows a further embodiment with two switching units, the primary side of the Transformers in the two vector groups is switched differently. In vector group I it is in Star, whereas in vector group II it is connected in delta. Otherwise the circuit is the same as in the earlier figures, here too the motor has only a single switching device that controls it during the pulse-free time of the main thyristors short-circuits. The circuit of FIG. 6 also enables an improvement in the shape of the curve.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen For this purpose 2 sheets of drawings

Claims

1 2. Incoming stream through. In addition, the patent claims: Thyristor 10 is provided, which forms the direct current intermediate circuit. Electricity can only flow

1. Converter circuit for the supply of when the controlled converter element allows current to pass through three-phase motors via a bridge circuit 5. This is now controlled by impulses, with diodes, which are connected to a controlled converter. to the motor winding. Depending on the pulse frequency whose secondary windings the bridge circuit is now created, a higher or lower frequency is connected, thereby marked on the motor. The frequency change is between zero net that the motor through another bridge and mains frequency. This process is shown in FIG. 2 circuit with diodes and a parallel circuit explained in more detail. U _n is the line voltage. The Imteten, controlled converter is bridged, the pulse are designated with U ₁ . Whenever a pulse occurs through a control device, current goes through the motor. The pulses net is when the feeding converter circuit 15 selects an instantaneous value of the alternating voltage is blocked, that the secondary windings of the U _n and pass them on to the motor in the on-transformer are resolved windings and other periods. If the pulse is something that is shifted between the positive poles of the two bridge shells, in the example so that the pulse frequency on the one hand and the negative pole on the other hand pulse frequency is lower than the mains frequency, a quenching capacitor is connected on each side. 20 sees an approximate voltage of the motor in the motor

2. Converter circuit according to, -Anspruch 1, there- form U _M with the difference frequency between the characterized in that the motor with the to- voltages U ₁ and the mains voltage U _n .
In the proposed solution, bridge circuits that are even more rectilinear are now fed, commutation devices are required to extinguish the and the secondary windings of the feeding thyristor. For this purpose, the capacitor 11 transformer is designed to be divided. and the reactor 12 are provided. At the communal

3. Converter circuit according to claim 1, date the current is suddenly interrupted. this characterized in that the motor is known to generate overvoltage peaks when the Additional bridge circuit via three inverters - magnetic energy stored on the motor is not circuits is fed, which is derived to a three-30 each. To these surges. to phase out Secondary winding of the feeding Transmeiden can be achieved by another, with the formator are connected. · Diode 14 interconnected capacitor 13

4. The converter circuit of claim 1, DA ^de 'i reactive current of the motor are derived. This conduction is characterized by the fact that the motor with the capacitor must now be discharged again, for which purpose an additional bridge circuit on two groups 35 of parallel resistor 15 is used. This means, however, that two bridge circuits are connected and the reactive motor power is partially converted into heat, which is also resolved by a supply transformer. This creates additional losses that secondary windings have. which the efficiency of the whole arrangement

reduce. With this in mind, do not make the capacitor too "large and take voltage

. point in purchase as far as they are not dangerous

Represent overvoltage.

The invention is now intended to achieve the object

The invention relates to a converter which solves the losses caused by the discharge resistance circuit for the supply of three-phase motors 45 stood to avoid and still overvoltage over a bridge circuit with diodes, which reduces a pointed and thus the harmonic ripple, controlled converter is connected in parallel, the invention this task is at a Control determines the motor frequency, with a circuit of the type mentioned above, thereby ge-transformer, on its secondary windings that solves that the motor through another bridge-bridge circuit connected. 50 circuit with diodes and a parallel connected '

This controlled converter for the supply of three-phase motors is bridged, the proposed one Circuit (see German disclosure because it is then opened by a control device, writing 1 438 905) has the great advantage that "the trains - when the feeding converter circuit is blocked, led three-phase current with the help of only a single one that the secondary windings of the transformer controlled open Converter element, for example a 55 loosened windings and that between the plus thyristor, to rearrange. You also only need poles of both bridge circuits on the one hand and the still diodes in bridge circuit. This circuit negative poles on the other hand each have a quenching capacitor spirit shown in more detail in FIG. From the rotary is switched.

Stromnetz RST are the motor windings 1, 2, 3 and The F i g. 3 shows the resultant in this way

indirectly fed. They are dissolved windings, 60 circuit. The motor with windings 1, 2

so not to a star or a triangle and 3 is fed again from the network RST. It

interconnected. You are not at the turn with the one, but a transformer is provided, its

power grid hanging end with a winding made up of diodes secondary windings 16 to 18

standing bridge circuit connected. These are close to each other, ie at both ends with others

stands from the six diodes 4 to 9. The diodes 4, 6 65 elements can be connected. The bridges-

and 8 are connected so that they only have a current from the circuit consists of the diodes 4 to 9, and as

let the mains flow into the motor; the diodes 5, the controlled converter element is the thyristor 10

and 9, on the other hand, only allow one to be used in the network. Furthermore, another bridge formwork is now