DE1638646C - Umrichterschaltung, bestehend aus Umrichtereinheiten mit Gleich- und Wechselrichter-Schaltungen - Google Patents
Umrichterschaltung, bestehend aus Umrichtereinheiten mit Gleich- und Wechselrichter-SchaltungenInfo
- Publication number
- DE1638646C DE1638646C DE1638646C DE 1638646 C DE1638646 C DE 1638646C DE 1638646 C DE1638646 C DE 1638646C
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- circuit
- converter
- rectifier
- inverter circuits
- inverter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 5
- 238000010615 ring circuit Methods 0.000 claims description 3
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 3
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised Effects 0.000 description 1
Description
Zur Umformung der Leistung eines Wechsel- oder Drehstromnetzes mit veränderlicher Frequenz in
einen Wechsel- oder Drehstrom mit gegebener Frequenz ist es bekannt, Umrichterschaltungen anzuwenden,
die aus Umrichtereinheiten mit mindestens einer wechselstromseitig gespeisten Gleichrichterbrückenschaltung
und einer dieser nachgeschalteten Wechselrichterschaltung bestehen.
Die Aufgabe, Leistung von einem Netz mit veränderlicher Frequenz und Spannung in ein Netz mit
feststehender Frequenz einzuspeisen, besteht beispielsweise bei geregelten Asynchronmaschinen mit
Schleifringläufer.
Den Schleifringen einer solchen Asynchronmaschine wird eine Spannung entnommen, deren
Frequenz abhängig von der Drehzahl der Maschine ist. Die Höhe der Spannung und die Größe des fließenden
Stromes hängt in erster Linie ab von der Drehzahl und dem Drehmoment der Asynchronmaschine
mit Schleifringläufer. Wenn man diese im Läufer der Asynchronmaschine umgesetzte Leistung
nicht in Widerständen vernichten, sondern als Nutzleistung in das Netz zurückspeisen will, so ist dazu
eine Umrichterschaltung erforderlich, die die Spannungs-, Strom- und Frequenzwerte des Läuferkreises
an die entsprechenden Werte des Netzes anpaßt. Eine derartige Umrichterschaltung besteht beispielsweise
aus hintereinandergeschalteten Gleich- und Wechselrichterschaltungen.
Für die Dimensionierung dieser Schaltungen muß man — um Überlastungen der Gleich- oder Wechselrichterschaitungen
zu vermeiden — die verwendeten Bauelemente so auslegen, daß sie den bei irgendeinem
Betriebszustand auftretenden größten Strom und die bei einem Betriebszustand irgendwann auftretende
größte Spannung aushalten können. Wird nun mit einem solchen Asynchronmotor beispielsweise
ein Lüfter oder ein anderes Aggregat mit zunehmendem Drehmoment bei wachsender Drehzahl
angetrieben, so ergibt sich bei geringer Drehzahl an den Schleifringen des Asynchronmotors eine hohe
Spannung bei vergleichsweise kleinem Strom, während in der Nähe der synchronen Drehzahl eine geringe
Spannung mit vergleichsweise sehr großem Strom dem Läufer zu entnehmen ist. Diese Eigenschaft
des Läuferkreises hat zur Folge, daß die Bauelemente der Gleich- und Wechselrichterschaltungen
in einer Umrichterschaltung wesentlich größer dimensioniert werden müssen, als es der in irgendeinem
Betriebszustand umzusetzenden Leistung entspricht. Die zwangsweise Auslegung des Umrichters für
maximalen Spannungs- und Stromwert hat bei niedriger Spannung im oberen Drehzahlbereich der Asynchronmaschine
einen hohen Blindleistungsbedarf zur Folge.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Umrichterschaltung, bestehend aus Umrichtereinheiten mit
mindestens einer wechselstromseitig gespeisten Gleichrichterbrückenschaltung und einer dieser nachgeschalteten
Wechselrichterschaltung, deren Wechselsiromanschliissc
an die Wicklung eines Stromrichtcrtransformators angeschlossen sind, für Wcchsel-
oder Drehslromsysteme, bei denen Betriebszuständc mit hoher Spannung und niedrigem Strom und mit
hohem Strom und niedriger Spannung möglich sind. Aufgabe der Erfindung ist es, den Aufwand für
die Umrichturschaltung zu vermindern und die Blindleistung im oberen Drehzahlbereich herabzusetzen.
. Diese Aufgabe wird bei einer Umrichterschaltung der vorstehend genannten Art erfindungsgeiniiß dadurch
gelöst, daß für ein in der Frequenz yeriinder-Hches
Wechsel- oder Drehstromsystem mindestens zwei Umrichtereinheiten, bestehend aus gleichstromseitig
in Reihe geschalteten Gleichrichterbrückenschaltungen mit Wechselrichterschaltungen, in Ringschaltung
vorgesehen sind, daß die Anschlüsse des Wechsel- oder Drehstromsystems an die Wechsel-
oder Drehstrom-Anschlußpunkte mindestens einer Gleichrichterbrückenschaltung unmittelbar und an
mindestens eine weitere über Schalter angeschlossen sind, während die Wechselstromanschlüsse der
Wechselrichterschaltungen voneinander getrennt mit
Wicklungen eines oder mehrerer Stromrichtertransformatoren verbunden sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist mit zwei Gleichrichterbrückenschaltungen und zwei diesen
nachgeschalteten Wechselrichterschaltungen in Fig. 1
ao dargestellt. An einem Drehstromnetz 1 ist über einen
Schalter 2 eine Asynchronmaschine 3 mit einem Schleifringläufer angeschlossen. Die Schleifringe sind
mit einer Anlaßschaltung 4 verbunden. Sie sind außerdem mit den Anschlußpunkten 5 einer aus den
»5 Gleichrichterventilen 6 und 7 bestehenden Gleichrichterbrückenschaltung
verbunden. Diese Gleichrichterbrückenschaltung ist gleichstromseitig in Reihe mit einer Drossel 14a zur Gleichstromglättung und
einer im Ausführungsbeispiel ebenfalls in Brückenschaltung angeordneten Wechselrichterschaltung aus
steuerbaren Stromrichterventilen 8 und 9 geschaltet. Die Wechselrichterschaltung aus den Stromrichter-Ventilen
8 und 9 liegt wiederum in Reihe zu einer weiteren Gleichstrombrückenschaltung, bestehend
aus den Gleichrichterventilen 10 und 11. Daran schließt sich eine zweite Wechselrichterschaltunu,
bestehend aus den Stromrichterventilen 12 und 13, sowie eine zweite Drossel 14 zur Gleichstromglättung
an. Diese Drossel 14 ist mit dem zweiten Anschluß der zuerst beschriebenen Gleichrichterbrückenschaltung
aus den Gleichrichterventilen 6 und 7 verbunden, so daß in einer Ringschaltung alle vorhandenen
Gleichrichterbrückenschaltungen abwechselnd mit Wechselrichterschaltungen zusammengefaßt sind.
Während die Anschlußpunkte 5 der Gleichrichterbrückenschaltung mit den Gleichrichterventilen 6
und 7 unmittelbar mit den Schleifringen der Asynchronmaschine 3 verbunden sind, sind die Anschlußpunkte
23 der Gleichrichterbrückenschaltung mit den Gleichrichterventilen 10 und 11 über einen Schalter
15 mit dem Läuferkreis der Asynchronmaschine 3 verbunden.
Wenn der Schalter 15 geöffnet ist, sind also beide Wechselrichterschaltungen, bestehend aus den Stromrichterventilen
8, 9 und 12, 13, zueinander in Reihe geschaltet. Die Gleichrichterbrückenschaltung, bestehend
aus den Gleichrichterventilen 10 und 11, ist dabei funktionslos. Die Wechsclstromanschlüsse 16
und 17 der Wechselrichterschaltungen mit den Stromrichtcrventilen 8, 9 und 12, 13 sind an je eine
Sekundärwicklung 18 bzw. 19 eines Stromrichtertransformators 20 geschaltet, dessen Primärwicklung
21 über einen Schalter 22 an das Drehstromnetz 1 angeschlossen ist.
Die in Fig. 1 nicht dargestellte Regelungs- und
Steuerungseinrichtung für die Stromrichterventile der Wechselrichterschaltungcn veranlaßt, daß die für
die jeweils gewünschte Drehzahl der Asynchron-
maschine 3 im La'uferkreis umzusetzende Leistung in das Drehstromnetz 1 zurückgespeist wird..
Zur Erläuterung der Wirkungsweise ist in F i g, 2 sin Diagramm der Spannungen und Ströme der Schaltung
nach F i g. 1 dargestellt. In diesem Diagramm sind mit dünnen Linien diejenigen Werte eingetragen,
die sich bei Verwendung nur einer Umrichtereinheit ergeben würden, während mit stärkeren Linien die
Betriebskenngrößen eingetragen sind, die sich mit
Umschaltung durch den Schalter 15 bei der Schaltung nach Fig. 1 ergeben.
In F i g. 2 ist mit A der Verlauf der Läuferspannung der Asynchronmaschine 3 bezeichnet. B stellt
die Kurve für die Gleichspannung an einer Wechselrichtarschaltung mit den Stromrichterventilen 8, 9
oder 12, 13 dar, während mit C der LäuLretrom der
Asynchronmaschine 3 und mit D der Gleichstrom einer Wechselrichterschaltung bezeichnet ist. Die gestrichelten
senkrechten Geraden El und El begrenzen den Drehzahlstellbereich, der bei dem Ausfüh- so
rungsbeispiel nach Fig. 1 von der Umrichterschaltung gesteuert werden soll. Nach dem Anlassen der
Asynchronmaschine 3 durch nicht dargestellte Widerstände in der Anlaßschaltung 4 werden diese Widerstände
abgeschaltet, und an jeder Wechselrichterschaltung liegt die durch den Punkt Bl in F i g. 2
gekennzeichnete Spannung. Diese Spannung ist halb so groß wie die Spannung am Punkt A 1, da beide
Wechselrichterschaltungen in Reihe geschaltet sind. Bei wachsender Drehzahl der Asynchronmaschine 3
nimmt die Spannung B ab, bis bei Erreichen des schraffierten Bereiches z. B. im Punkt 52 der Schalter
15 geschlossen wird. Dadurch sind auch die Anschlußpunkte 23 unmittelbar mit dem Läuferkreis
der Asynchronmaschine 3 verbunden, und die Gleichrichterbrückenschaltung
mit den Gleichrichtervcntilen 10 und 11 wird ebenfalls wirksam.
Die durch Schließen des Schalters 15 sich ergebende Schaltung ist in anderer und übersichtlicherer
Form noch einmal in Fig. 3 dargestellt. Die Schaltung nach F i g. 3 ergibt sich also aus der Schaltung
nach Fig. 1 einfach durch Umzeichnen, wenn man den Schalter 15 als geschlossen annimmt. Die
Gleich- und Stromrichterventile in F i g. 3 sind wie die übrigen Teile mit den gleichen Ziffern wie in
Fig. 1 versehen. Wie Fig. 3 ohne weiteres erkennen
läßt, hat also das Schließen des Schalters 15 in F i g. 1 die Folge, daß aus der Reihenschaltung det Wechselrichterschaltungen
mit den Stromrichterventilen 8, 9 und 12, 13 eine Parallelschaltung wird. Durch diese
Parallelschaltung wird der Strom in den Wechselrichterbrücken nach Kurve D in Fig. 2 halbiert,
während an den Wechselrichterbrücken die volle Spannung entsprechend Kurve A ansteht. Der in
F i g. 2 schraffiert dargestellte Bereich zeigt, daß bei den angenommenen Daten ein gewisser Drehzahlspielraum
für die Umschaltung zur Verfugung steht, ohne daß die angegebenen Maximalwerte für Gleichspannung
und Gleichstrom einer Wechselrichterschaltung überschritten werden. Ein besonderer Vorteil
der angegebenen Umrichterschaltung liegt darin, daß die Umschaltung von Reihen- in Parallelschaltung
der Umrichtereinheiten nur durch Schließen eines Schalters vorgenommen wird. Der Übergang
von der Reihenschaltung in die Parallelschaltung erfordert also keine Umschaltung, bei der ein Kontakt
geschlossen und gleichzeitig ein anderer geöffnet werden muß. Damit ist sichergestellt, daß die Umschaltung
ohne Stromunterbrechung und ohne vorübergehenden Kurzschluß durchgeführt wird, so daß
Schaltüberspannungen und Stromstöße an den Gleich- und Wechselrichterschaltungen nicht zu
Überlastungen führen können.
In F i g. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung unter Verwendung
von drei Gleichstrombrückenschaltungen und drei Wechselrichterschaltungen dargestellt. In dieser
Schaltung sind gleiche Teile wie in den Fi g. 1 und 3
mit gleichen Bezugszeichen versehen. Zusätzlich ist in den Ring eine Gleichstrombrückenschaltung mit
den Gleichrichterventilen 24 und 25 und eine Wechselrichterschaltung mit den Stromrichterventilen 26
und 27 sowie Anschlußpunkten 28 zur Verbindung der Drehstromanschlüsse der aus den Stromrichterventilen
26 und 27 aufgebauten Wechselrichterschaltung mit der Sekundärwicklung 29 des Stromrichtertransformators
2iO eingefügt. Eine weitere Drossel SO gewährleistet auch für diese Umrichtereinheit eine
Glättung des Gleichstromes. Die Wechselstromanschlüsse 31 der Gleichrichterbrückenschaltung mit
den Gleichrichterventilen 24 und 25 sind über einen Schalter 32 mit den Anschlußpunkten 5 der Gleichrichterbrückenschaltung
mit den Gleichrichterventilen 6 und 7 verbunden.
Wenn bei dieser Schaltung zunächst der Schalter 32 geschlossen wird, liegt die Wechselrichterschaltung
mit den Stromrichterventilen 26 und 27 parallel zu der Reihenschaltung der Wechselrichterschaltungen
mit den Stromrichtervemilen 8, 9 und 12, 13. Wenn auch der Schalter 15 geschlossen ist, sind alle drei
Wechselrichterschaltungen einander parallel geschaltet, während eine Reihenschaltung aller drei Wechselrichterschaltungen
besteht, wenn sowohl der Schalter 15 als auch der Schalter 32 geöffnet ist. Bei der Umschaltung ist es also nicht erforderlich, daß
die Schalter 15 und 32 gleichzeitig ein- bzw. ausgeschaltet werden.
In entsprechender Weise läßt sich die angegebene Schaltung auch auf vier oder mehr Umrichtereinheiten
erweitern.
Claims (1)
- Patentanspruch:Umrichteirschaltung, bestehend aus Umrichtereinheiten mit mindestens einer wechselstromseitig gespeisten Gleichrichterbrückenschaltung und einer dieser nachgeschalteten Wechselrichterschaltung, deren Wechselstromanschlüsse an die Wicklung eines Stromrichtertransformators angeschlossen sind, für Wechsel- oder Drehstromsysteme, bei denen Betriebszustände mit hoher Spannung und niedrigem Strom und mit hohem Strom und niedriger Spannung möglich sind, dadurch gekennzeichnet, daß für ein in der Frequenz veränderliches Wechsel- oder Drehstromsystem mindestens zwei Umrichtereinheiten (6 bis 13), bestehend aus gleichstromseitig in Reihe geschalteten Gleichrichterbrückenschaltungen (6, 7 und 10, 11) mit Wcchselrichterschaltungen (8, 9 und 12, 13), in Ringschaltung vorgesehen sind, daß die Anschlüsse des Wechsel- oder Drehstromsystems an die Wechsel- oder Drehstrom-Anschlußpunkte (5) mindestens einer Gleichrichterbrückenschaltung (6, 7) unmittelbar und an mindestens eine weitere (10, II) überSchalter (15) angeschlossen sind, während die Wechselstromanschlüsse (16, 17) der Wechselrichterschaltungen voneinander getrennt mit Wicklungen eines oder mehrerer Stromrichtertransformatoren verbunden sind.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0152002B1 (de) | Phasenschieber | |
DE2350778C2 (de) | Mehrphasige Stromrichterstation für eine HGÜ-Anlage | |
EP0023366A1 (de) | Transformator zum steuerbaren Verschieben der Phasenwinkel der Ausgangsspannungen gegenüber den Phasenwinkeln der Eingangsspannungen | |
EP0090095A1 (de) | Verfahren und Einrichtung zur Auswertung des Sekundärstromes eines primärseitig in eine Leitung eines elektrischen Energieversorgungsnetzes geschalteten Stromwandlers | |
EP0045951B1 (de) | Verfahren zum Betrieb eines Umrichters mit Gleichstromzwischenkreis zur Speisung einer Drehfeldmaschine | |
DE1613549C3 (de) | Steuereinrichtung für steuerbare Gleichrichter | |
DE2205076B2 (de) | Mehrphasige Hochspannungsleitung | |
DE1638646C (de) | Umrichterschaltung, bestehend aus Umrichtereinheiten mit Gleich- und Wechselrichter-Schaltungen | |
EP0053413B1 (de) | Vorrichtung zur kontinuierlichen Steuerung des Phasenwinkels in elektrischen Energie-Übertragungseinrichtungen | |
DE2234548B2 (de) | Schaltungsanordnung zum Erregen eines asynchron anlaufenden, schleifringlosen Synchronmotors | |
EP0474060A2 (de) | Vierquadranten-Wechselstrom-Umrichter | |
DE1162471B (de) | Schutzeinrichtung fuer Wechselstromnetze | |
DE2626096C3 (de) | Einrichtung zum Anlassen von ein- oder mehrphasigen Kurzschlußläufermotoren | |
DE1638646A1 (de) | Umrichterschaltung,bestehend aus Gleich- und Wechselrichtern | |
DE3422961A1 (de) | Verstellbarer transformator | |
DE1563404C3 (de) | Doppelt gespeister Drehstrom-Asynchron-Schleifringläufermotor | |
AT256260B (de) | Antriebseinrichtung mit einem oder mehreren Kurzschlußläufermotoren | |
EP0428035A2 (de) | Dreiphasen-Direktumrichter | |
CH627316A5 (de) | ||
DE2633032A1 (de) | Untersynchrone stromrichterkaskade | |
DE1071207B (de) | Einrichtung zur regelung der belastung eines drehstromgenerators in einem drehstromsystem mit mindestens zwei parallel geschalteten, je gesondert angetriebenen drehstromgeneratoren | |
DE2026856C3 (de) | Gerät zum Erfassen des Stromnulldurchganges in einer Thyristor-Gleichrichterschaltung | |
DE686276C (de) | mit periodisch bewegten Schaltkontakten arbeitenden Stromrichtern | |
DE1916231B2 (de) | Schaltungsanordnung für eine Stromrichteranlage | |
DE2418922C3 (de) | Anordnung zur Steuerung der Drehzahl eines von einem Umrichter gespeisten Wechselstrommotors |