Einrichtung zur Zwangakommutierung für einen Stromrichter Die
Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Zwangskommutierux für einen Stromrichter
mitgesteuerten Hauptventilen in Drehstrbmbrückenschaltung, dem ein eingeprägter
Strom vorgegeben lat. Der Stromrichter ist zur Steuerung der Drehzahl und Drehrichtung
einen
Drehstrommotore vorgesehen, dessen Stran;induktivitäten jeweils mit
einem Kommutierungskondensator einen Kommutierungekreis bilden.
Aus
der deutschen Auslegeschrift 1 222 156 ist eine Einrichtung zur Zwangskommutierung
eines mit einer Drehstrommaschine verbundenen Stromrichters bekannt, die über einen
selbotgeführten Stromrichter mit gesteuerten Hauptventilen in Drehatrombrückenschaltung
an die Gleichspannungsquelle mi"t vorzugsweise veränderbarer Spannung angeschlossen
ist. Der Stromrichter liefert der Maschine Spannungen veränderbarer Größe, veränderbarer
Frequenz und umkehrbarer Phasenfolge. Im allgemeinen wird mit der Spannung im Gleichstromzwischenkreis
die Größe der Maschinenspanriung, mit der Taktfrequenz des Stromrichters die Frequenz
der Maschine und mit der Reihenfolge der Stromführung der Hauptventile die Drehrichtung
bestimmt. Zu diesem Zweck ist der Stromrichter mit einer Kommutierungseinrichtung
versehen, die einen Kommutierungskondensator enthält, der mittels gesteuerter Löschventile
jeweils einem stromführenden Hauptventil des Stromrichters parallelschaltbar ist.
Die Ladung des.Kommutierungskondensators schwingt nach der Löschung eines
Hauptventils jeweils über die Reihenschaltung eines Freilaufventils mit einer Ladedroesel
um. In einer anderen, aus der deutschen Auslegeschrift 1 246 861 bekannten Zwangskommutierungseinrichtung
ist jeweils'für die an eine Maschinenphase angeschlossenen Hauptventile ein besonderer
Kommutierungekondensator vorgesehen. Solche Kommutierungseinrichtungen können nach
einem früheren Vorschlag (Patentanmeldung S 99 113 VIIIb/21c - PLA 65/1567) dann
wesentlich vereinfacht werden, wenn nur Motorbetrieb der angeschlossenen Maschine
vorgesehen ist. Die Kommutierungakon-' densatoren können nämlich zur Lieferung der
Maschinenblindleistung
herangezogen werden. Dem Stromrichter wird
dann ein eingeprägter Strom vorgegeben, der sich nach dem Drehmoment des angeschlossenen
Motors einstellt und unabhängig von der Kommutierung des Stromrichters mit wenigstens
annähernd gleicher Höhe und gleicher Richtung weiterfließt. Entsprechende Glättungseinrichtungen
sinn dem Gleichstromeingang des Stromrichters vorgeschaltet: Die Umladung der Kommutierungskondensatoren
beim Vommutierungsvorgang erfolgt über die Induktivitäten der Maschine. Eine derartige
Einrichtung kann nach der Erfindung dadurch weiter vereinfacht werden, daß für alle
Hauptventile des Stromrichters ein gemeinsamer Kommutierungekondensator vorgesehen
ist, der jeweils einem stromführenden Hauptventil parallelschalthar ist und dem
eine Reihenschaltung eines gesteuerten Hilfsventils mit einer Umladedr;---91 parallelgeschaltet
i?t. Nach der Löschung eines der stromführenden Hauptventile wird das Hilfsventil
gezündet und die Laüüng des Kommutierungekondensatora schwingt über die Umladedroseel
um, ao daß der Komautierungekondensator wieder eine zur Löschung eines weiteren
stromführenden Hauptventils geeignete Polarität enthält. Der Löschstromkreis nach
der Erfindung ist gleichstromseitig vom Hauptstromkreis des Stromrichters getrennt.Device for forced commutation for a converter. The invention relates to a device for forced commutation for a converter, co-controlled main valves in a three-phase bridge circuit, to which an impressed current is specified Form commutation circuit. From the German Auslegeschrift 1 222 156 a device for forced commutation of a converter connected to a three-phase machine is known, which is connected to the DC voltage source with preferably variable voltage via a self-controlled converter with controlled main valves in a rotating bridge circuit. The converter supplies the machine with voltages of variable magnitude , variable frequency and reversible phase sequence. In general, the voltage in the DC link determines the size of the machine span, the clock frequency of the converter determines the frequency of the machine and the order in which the current is routed to the main valves determines the direction of rotation. For this purpose, the converter is equipped with a commutation device which contains a commutation capacitor which can be connected in parallel to a current-carrying main valve of the converter by means of controlled quenching valves tors swings after the extinguishing of a main valve via the series connection of a free-wheeling valve with a loading throttle. In another forced commutation device known from German patent application 1 246 861, a special commutation capacitor is provided for each of the main valves connected to a machine phase. According to an earlier proposal (patent application S 99 113 VIIIb / 21c - PLA 65/1567), such commutation devices can then be significantly simplified if only motor operation of the connected machine is provided. The commutation capacitors can namely be used to supply the machine reactive power. An impressed current is then given to the converter, which is set according to the torque of the connected motor and continues to flow regardless of the commutation of the converter with at least approximately the same level and direction. Corresponding smoothing devices are connected upstream of the DC input of the converter: The commutation capacitors are recharged during the commutation process via the inductances of the machine. Such a device can be further simplified according to the invention in that a common commutation capacitor is provided for all main valves of the converter, which is connected in parallel to a current-carrying main valve and to which a series connection of a controlled auxiliary valve with a Umladedr; --- 91 is connected in parallel . After one of the current-carrying main valves has been extinguished, the auxiliary valve is ignited and the length of the commutation capacitor swings around via the Umladedroseel, so that the commutation capacitor again contains a polarity suitable for extinguishing another current-carrying main valve. The extinguishing circuit according to the invention is separated on the DC side from the main circuit of the converter.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug
genommen, in der ein Ausführungebei®piel einer Kommutierungseinrichtung nach der
Erfindung schematisch veranschaulicht ist.
Ein Drehstrommotor 2,
der sowohl ein Drehstromasynchron- als auch ein Drehstromsynchronmotor sein kann,
ist über einen selbstgeführten Stromrichter 3 mit gesteuerten Hauptventilen 4 bis
9 in Drehstrombrückenschaltung an einen Gleichrichter25 mit vorzugsweise. gesteuerten
Ventilen26 in Drehstrombrückenschaltung angeschlossen, der aus einem Drehstromnetz
mit den Phasen R, S und T gespeist werden kann. Im Gleichstromzwischenkreis ist
eine Glättungseinrichtung vorgesehen, die lediglich als Glättungsdrosse128 angedeutet
ist, aber auch aus noch weiteren Bauelementen bestehen kann, und die so bemessen
ist, daß der Eingangsgleichstrom des Stromrichters 3, der sich nach dem Drehmoment
des Motors 2 selbst einstellt, unabhängig von der Kommutierung der Hauptventile
4 bis 9 des Stromrichters 3 mit wenigstens annähernd gleicher Höhe und gleicher
Richtung weiterfliegt. Zur Kommutierungeeinrichtung gehört ein Kommutierungskonden$ator
10, der jeweils mittels wenigstens eines gesteuerten Löschventils einem der Hauptventile
4 bis '9 des Stromrichters 3 parallelechaltbar ist. Der Kondensator 10, der mit
den Streuinduktivitäten der Maschine 2 einen Schwingkreis bildet, ist
so bemessen, daß er die magnetische Energie der Streuinduktivitäten aufnehmen
kann und daß die erforderliche Sch zeit für die jeweils gelöschten Ventile gewährleistet
ist. Es kann vorzugsweiae eine Anordnung von Löschventilen 14 bis 19 in Brückenschaltung
vorgesehen sein, von denen während eines Kommutierungsvorganges jeweils zwei
gezündet werden. Dem Kommutierungskondensator 10 kann eine Reihenschaltung eines
Hilfsventils 11 mit einer Umladedrossel 12 parallelgeschaltet sein. . Die
Hauptventile 4 und 9 des Stromrichters 3 sollen beispielsweise
stromführend
sein und der Motorstrom vom Ventil 4 auf das Ventil 5 kommutiert werden. Die Ladung
des Kommutierungskondensators 10 hat die in der Figur angedeutete Polarität.To further explain the invention, reference is made to the drawing, in which an embodiment of a commutation device according to the invention is illustrated schematically. A three-phase motor 2, which can be both a three-phase asynchronous and a three-phase synchronous motor, is preferably connected to a rectifier 25 via a self-commutated converter 3 with controlled main valves 4 to 9 in a three-phase bridge circuit. controlled valves26 connected in a three-phase bridge circuit, which can be fed from a three-phase network with phases R, S and T. A smoothing device is provided in the direct current intermediate circuit, which is only indicated as a smoothing choke128, but can also consist of other components and which is dimensioned so that the input direct current of the converter 3, which sets itself according to the torque of the motor 2, is independent of the Commutation of the main valves 4 to 9 of the converter 3 continues with at least approximately the same height and the same direction. The commutation device includes a commutation capacitor 10 which can be switched in parallel to one of the main valves 4 to 9 of the converter 3 by means of at least one controlled extinguishing valve. The capacitor 10, which forms a resonant circuit with the leakage inductances of the machine 2, is dimensioned so that it can absorb the magnetic energy of the leakage inductances and that the required time for the respectively extinguished valves is guaranteed. An arrangement of extinguishing valves 14 to 19 in a bridge circuit can preferably be provided, two of which are ignited during a commutation process. The commutation capacitor 10 can be connected in parallel to a series connection of an auxiliary valve 11 with a recharging throttle 12. . The main valves 4 and 9 of the converter 3 should, for example, be live and the motor current should be commutated from the valve 4 to the valve 5. The charge of the commutation capacitor 10 has the polarity indicated in the figure.
Zur Einleitung des Kommutierungsvorganges werden das Hauptventil 5
sowie die Kommutierungsventile 15 und 17 gezündet. Daaurch wird in den Brückenzweigen
mit den Hauptventilen 4 und 5 des Stromrichters 3 die Kondensatorspannung als Kommutierungsspannung
mit einer solchen Polarität eingeschaltet, daß der Strom im stromführenden Ventil
4 abnimmt und im gerade gezündeten Ventil 5 zunimmt. Das Ventil 4 erlischt. Das
Hauptventil 5 führt den Motorstrom weiter. Der Kommutierungskondensator 10 lädt
sich anschließend über die Maschine 2 und die Ventile 5, 15, 17 und 9 um, wobei
die magnetische Energie der Streureaktanzen der Maschine 2 auf den Kommutierungskondenaator
10 übergeht. Bis zum Nulldurchgang der Kondensatorspannung liegt am gelöschten Ventil
4 negative Spannung an. Der Kommutierungsvorgang ist beendet, sobald der Strom in
der an die Klemme u angeschlossenen Motowicklung Null geworden ist.To initiate the commutation process, the main valve 5 and the commutation valves 15 and 17 are ignited. As a result, in the bridge branches with the main valves 4 and 5 of the converter 3, the capacitor voltage is switched on as a commutation voltage with such a polarity that the current in the current-carrying valve 4 decreases and the current in the valve 5 that has just been ignited increases. The valve 4 goes out. The main valve 5 continues the motor current. The commutation capacitor 10 is then recharged via the machine 2 and the valves 5, 15, 17 and 9, the magnetic energy of the leakage reactances of the machine 2 being transferred to the commutation capacitor 10. Until the capacitor voltage crosses zero, there is a negative voltage at the deleted valve 4. The commutation process is ended as soon as the current in the motor winding connected to terminal u has become zero.
Damit der Kammutierungskondensator 10 für die folgende Kommutierung
eines Ventile der rechten Brückenhälfte des Stromrichtern 3 wieder löschbereit ist,
wird er über einen zusätzlichen Umachwingkreie mit dem Hilfsventil 11 umgeladen,
so daß sich wieder die ursprüngliche in der Figur angedeutete Polarität einstellt.So that the combutation capacitor 10 for the following commutation
one of the valves on the right half of the bridge of the converter 3 is ready to be deleted again,
it is reloaded via an additional swing circle with the auxiliary valve 11,
so that the original polarity indicated in the figure is restored.
Eine besondere vorteilhafte weitere Ausgestaltung der Einrich- . tung
nach der Erfindung ergibt sich dadurch, daß der Kommutierungakondensator
10
in einem zusätzlichen Nachladestromkreis angeordnet ist. Dieser Stromkreis kann
vorteilhaft die Reihenschaltung eines gesteuerten Ladeventils 20 mit der Sekundärwicklung
eines Transformators 21, dessen Primärwicklung an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen
sein kann, enthalten. Zusätzlich kann im Stromkreis noch eineDiode 22 sowie eine
Drossel 23 zur Verminderung des Stromanstiegs vorgesehen sein. Der Ladestromkreis
kann ferner noch einen Glättungskondensator 24 enthalten. Mit einer zusätzlichen
Ladeeinrichtung nach der Erfindung erhält der Kommütierungakondensator 10 auch bei
sehr kleinen Motorströmen eine ausreichende Ladung. Die Anordnung ermöglicht somit
einen Betrieb des Motors 2 mit sehr geringer Belastung.A particularly advantageous further embodiment of the Einrich-. tion
according to the invention results from the fact that the commutation capacitor
10
is arranged in an additional recharging circuit. This circuit can
advantageously the series connection of a controlled loading valve 20 with the secondary winding
a transformer 21, the primary winding of which is connected to an AC voltage source
may be included. In addition, a diode 22 and a
Throttle 23 may be provided to reduce the rise in current. The charging circuit
can also contain a smoothing capacitor 24. With an additional
The commutation capacitor 10 is also given a charging device according to the invention
very small motor currents a sufficient charge. The arrangement thus enables
an operation of the engine 2 with a very low load.
Im Ausführungsbeispiel ist eine besonders einfache Ladeeinri_chtung
fair den Kommutierungskondenaator 10 dargestellt. Sie beruht auf der Erkenntnis,
daß in der Koamutierungseinrichtung nach der Erfindung lediglich eine Nachladung
für eine Polarität des Kondensators 10 und somit nur ein Ladestrom in einer Richtung
ausreichend ist. Es können aber auch andere Einrichtungen zur Nachladung des
Kondensators 10 verwendet werden. In Ver-
bindung mit-der Erfindung kann en
u.U. vorteilhaft sein, eine Einrichtung nach dem früheren Vorschlag (Patentanmeldung
S 108 568 VIIIb/21d2 - PLA 67/1082) zu verwenden. In the exemplary embodiment, a particularly simple charging device for the commutation capacitor 10 is shown. It is based on the knowledge that in the co-amutation device according to the invention only one recharging is sufficient for one polarity of the capacitor 10 and thus only one charging current in one direction. However, other devices for recharging the capacitor 10 can also be used. In connection with the invention, it may be advantageous to use a device according to the earlier proposal (patent application S 108 568 VIIIb / 21d2 - PLA 67/1082 ) .
Die Kommutierungaeinrichtung nach dem Ausführungsbeispiel zeigt eine
besondere vorteilhafte Ausführungeform mit einer Anordnung von Löschventilen
14 bis 19 in Drehstrombrückenachaltung. Es
können
aber auch andere Anordnungen der Löschventile verwendet werden. Für einen Motor
2 mit herausgeführtem Wicklungssternpunkt kann beispielsweise eine Anordnung von
Löschventilen in Mittelpunktsschaltung ausreichend sein, wobei der Kondensator 10
einseitig an den Sternpunkt den Motors 2 angeschlossen wird und somit jeweils
eine Maschinenwicklung in die Parallelschalt,:ng des Kommutierungskondensators zum
stromführenden Hauptventil aes :')tromrichters 3 eingeschlossen wird.The commutation device according to the exemplary embodiment shows a particularly advantageous embodiment with an arrangement of extinguishing valves 14 to 19 in a three-phase bridge connection. However, it is possible to use other arrangements of extinguishing valves. For a motor 2 with an exposed winding star point, an arrangement of extinguishing valves in a mid-point circuit may be sufficient, with the capacitor 10 being connected on one side to the star point of the motor 2 and thus one machine winding in each case in the parallel connection: ng of the commutation capacitor to the current-carrying main valve aes: ' ) converter 3 is included.