DE1638447C

DE1638447C - Anordnung zur Drosselung von Oberwellenstromen in Drehstromsystemen Ausscheidung aus 1413517

Info

Publication number: DE1638447C
Application number: DE19631638447
Authority: DE
Inventors: Klaus Günther Dipl Ing 1000 Berlin Jordan
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH, 6000 Frankfurt
Priority date: 1963-03-13
Filing date: 1963-03-13
Publication date: 1973-05-17

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Drosselung von Oberwellenströmen in Drehstromsystemen, bestehend aus einer geraden Anzahl von selbstgeführten Wechselrichtern und einem Drehstrommotor als Verbraucher.

Der Betrieb von z. B Drehstrommaschinen erfordert bei einer Frequenzänderung eine Spannungsänderung im gleichen Sinne. Neben anderen Lösungen dieses Problems wurde beim Anschnittwechselrichter die Drehspannungsänderung durch den Grad des Spannungsflankenanschnittes bestimmt (deutsche Patentschrift 644 851). Zwangläufig wird aber durch diese Maßnahme der Oberwellengehalt mit verändert. Im unteren Drittel des durch Anschnitt gesteuerten Spannungsbereiches steigen die Oberwellen auf Ko- +5 sten der Grundwelle immer stärker an, so daß schließlich ein Frequenzanlauf mit 1 oder 2 Hz technisch unmöglich wird, weil die Oberwellenströme kein nutzbares Drehmoment erzeugen, wohl aber die Motorwicklungen in unzulässiger Weise erwärmen.

Es ist bekannt, bei netzgeführten Wechselrichtern auf der Gleichstromseite zur Erzeugung annähernd rechteckförmiger Stromblöcke, beispielsv/eise von 120° Dauer, Glättungsdrosseln vorzusehen (Hütte IV, Elektrotechnik, Teil A, 1957, S. 607). Nun ist es für den Betrieb eines selbstgeführten Wechselrichters Voraussetzung, daß die Gleichstromquelle hochgradig impedanzfrei ist. Das liegt darin begründet, daß die Kommutierungsstromstöße für die steuerbaren Ventile nicht wie beim netzgeführten Wechselrichter aus einer Blindleistungsquelle entnommen werden können, sondern von der Gleichstromseite geliefert werden müssen. In dieser Folge ergibt sich für den selbstgeführten Wechselrichter der Vorteil, auch bei Frequenzen um Null einwandfrei arbeiten zu können.

Die Erfindung geht davon aus, daß es bekannt ist, mehrphasige Transformatoren (insbesondere 12- und 24pulsige) zur Kompensation von Oberschwingungsspannungen der Ordnungszahl 5 und 7 bzw. 5 7 11 und 13 zu benutzen (Hütte IV, Elektrotechnik, Teil A, 1957 S 598. 599, Figur zu Nr. 9 und 10).

E='ist auch bereits~eine Anordnung bekanntgeworden bei der zwei in Stern geschaltete Ständerwicklungen'eine«· Stromrichtermotors primärseitig von einer Mehrzahl von parallel arbeitenden, zeitlich versetzt ausgesteuerten Stromrichtern gespeist werden (Dissertation Dietrich L ab ahn, TH Braunschweig, Juli 1961· Kübler-Unger-Nacke, »Untersuchungen an einem Stromrichtermotor in 6- und 12pulsiger Schaltung mit ruhender Steuerung der Ventile«).

Der Nachteil dieser und ähnlicher Anordnungen liegt darin daß eine Leistungsübertragung bei niedriger Frequenz, insbesondere bei der Frequenz Null, nicht mehr erfolgen kann.

Drehstromantriebe werden in moderner Ausführun» über selbstgeführte, aus einem Gleichstromnetz gespeiste Wechselrichter gesteuert. In dieser Folge ergibt sich eine rechteck! örmige Kurvenform des Stromes (VDE-Fachberichte, Bd. 22, 1962, S. 1/97
fahren, Regeln und Nutzbremsen von Gleich*:romfahrzeügen mit steuerbaren Siliziumzcllen«; L. A h r a ham K. Heumann und F. Koppelmdnn). Die Aufgabe der Erfindung besteht nun dar»· den dadurch bedingten Oberwellengehalt in den, gespeisten Drehstromnetz zu vermindern.

Die Lösung der vorstehenden Aufgabe win.; bei einer eingangs beschriebenen Anordnung dann sehen daß zwischen den Wechselrichtern un.: lern Drehstrommotor, der potentialgetrennte und Mnlich versetzt angeordnete Wicklungen mit g^.ennt herausgeführten Wicklungsanschlüssen aufwei· eine luftspaltlose Drosselanordnung mit in gleicher - ';ise räumlich versetzt angeordneten Jrosselsträngc:; derart eingeschaltet ist, daß die Durchflutungsn. '-tung der Drosselstränge jeder Phase elektrisch par.ü i zu der Durchflutungsrichtung in den einzelnen ^vicklungsphasen des Drehstrommotors ist und bt. iO°/o der vorhandenen Drosselstränge jeweils nr: der Durchflutungsrichtung im Drehstrommotor übereinstimmt und bei 5O°/o dieser entgegengesetzt ist, »obei die Drosselstränge gleicher und entgegenge c izter Durchflutungsrichtung jeweils in zeitlich bena; hbarter Folge arbeitenden Wechselrichtern zugeordnet

Die Verkettung der Flüsse der einzelnen Drosselspulen hat zum Ergebnis, daß die Grundwelle dieser Anordnung ungehindert passiert, sich die Oberwellenschwingungen, insbesondere die fünfte und siebente, jedoch nicht ausbilden können, weil die durch sie bedingten Spannungen sich zu Null ergänzen. Bei der vorgesehenen Drossel handelt es sich um eine luftspaltlose Eisenausführung.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß eine volle Oberwellenkompensation auch bei großen Leistungen bis hinunter zur Frequenz Null erfolgt. Weiterhin ist die angegebene Lösung mit vorteilhaft niedrigem Aufwand verbunden, weil die Grundschwingung in der Leistungsbilanz der Drossel nicht auftritt.

Es ist die Anordnung so getroffen, daß die Drosselstränge gleicher Flußrichtung in zeitlich benachbarter Folge arbeitenden Wechselrichtern angehören.

An Hand einer Zeichnung sei ein schematisches Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Es ist eine Anordnung mit vier selbstgeführten Wechselrichtern dargestellt, die mit einem zeitlichen Versatz

gegeneinander von 15° el. arbeiten. Die Wechselrichter sind mit I bis IV bezeichnet. Jeder von ihnen hai Phasenabgänge R, S, T. Der Verbraucher wird bei dieser Anordnung von der Ständerwicklung einer Drehstrommaschine gebildet. Dieselbe ist mit 1 bezeichnet. Zwischen jedem Wechselrichter und dem Verbraucher, mit letzterem unverkettet, sind Bauelemente 2 bis 5 dargestellt.

In ähnlicher Weise, wie die Flüsse der Standerwicklung miteinander verkettet sind, sind auch die einzelnen Flüsse der Drosselspulenwicklungen der Bauelemente! bis 5 der erfindungsgemäßen Drosselanordnung miteinander verkettet.

Bei einer Anordnung, die beispielsweise nur mit zwei Wechselrichtern arbeitet, wären die Wechselrichter I und III oder II und IV zu kombinieren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Anordnung zur Drosselung von Oberwellenströmen ^;n Drehstromsystemen, bestehend aus einer gerann Anzahl von selbstgeführten Wechselrichtern und einem Drehstrommotor als Verbraucher, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Wechselrichtern und dem Drehstrommotor, der potentialgetrennte und räumlich versetzt angeordnete Wicklungen mit getrennt herausgeführten Wicklungsanschlüssen aufweist, eine luftspaltlose Drosselanordnung mit in gleicher Weise räumlich versetzt angeordneten Drosselsträngen derart eingeschaltet ist, daß die Durchflutunpsrichtung der Drosselstränge jeder Phase elektrisch parallel zu der Durchflutungsrichtung in den einzelnen Wicklungsphasen des Drehstrommotors ist und bei 50 % der vorhandenen Drosselstränge jeweils mit der Durchflutungs- ao richtung im Drehstrommotor übereinstimmt und bei 5O^c/o dieser entgegengesetzt ist, wobei die Drosseistränge gleicher und entgegengesetzter Durchflutungsrichrung jeweils in zeitlich benachbarter Folge arbeitenden Wechselrichtern zu- as geordnet sind.