DE1806465A1

DE1806465A1 - Wechselrichteranordnung

Info

Publication number: DE1806465A1
Application number: DE19681806465
Authority: DE
Inventors: Chandler Edgar Frank
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1967-11-02
Filing date: 1968-10-31
Publication date: 1969-06-26
Also published as: FR1588115A; US3474320A; GB1239457A; SE349709B

Description

Wechselrichteranordnung

Die Erfindung betrifft eine Wechselrichteranordnung, insbesondere einen verbesserten statischen Wechselrichter, der einen Wechselstromverbraucher oder eine Wechselstromlastanordnung mit einer Spannung, die in ihrer Größe und Frequenz über einen weiten Bereich veränderlich ist, speisen kann.

Die Wechselrichtung von elektrischer Energie kann praktischerweise durch entsprechendes Steuern mehrerer Schalterelemente in alternativen Laststromwegen zwischen den Gleichstromeingangsklemmen und den Wechselstromausgangsklemmen des Wechselrichters erfolgen. Als Schalterelemente können z.B. elektrische Ventile dienen, welche die Fähigkeit haben, bei anliegender Durchlaßspannung solange zu sperren, bis sie durch ein geeignetes Steuer- oder Torsignal "eingeschaltet", d.h. leitend gemacht werden. Bekannte Ventile dieser Art sind u.a. die sogenannten "steuerbaren Gleichrichter" oder "Thyristoren". Erfindungsgemäß werden vorzugsweise solche Bauelemente verwendet.

Ein steuerbarer oder gesteuerter Gleichrichter ist ein Richt-Ileiterelement, d.h. ein den Strom in nur einer Richtung leitendes ■ Bauelement mit Anode und Kathode sowie mit einer Einrichtung, die bei Empfang eines bestimmten Steuersignals die Stromleitung zwischen diesen Elektroden einleitet. Wenn die Anode und Kathode in Reihe mit einer Last oder einem Verbraucher und einer Quelle einer Anodenspannung in der Durchlaßrichtung (d.h. Anode positiv gegenüber der Kathode gespannt) geschaltet sind, sperrt ein gesteuerter Gleichrichter normalerweise der Verbraucherstrom solange, bis ihm ein einen niedrigen Schwellwert übersteigendes Steuersignal (Tor-

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Impuls) zugeführt wird, woraufhin er abrupt von einem hochohmigen ^; in einen sehr niederohmigen, durchlaßleitenden (eingeschalteten) ' Zustand schaltet. Man nennt diesen Vorgang die Triggerung oder ; "Zündung" des gesteuerten Gleichrichters durch das Steuersignal. · Die Verbraucherstromleitung hält dann solange an, bis der gesteuerte Gleichrichter durch die Kommutations- oder Stromwendewirkung äußerer Schaltungselemente wieder gelöscht oder abgeschaltet wird.' Das Abschalten des Bauelements kann dadurch erfolgen, daß der Anodenstrom unter einen gegebenen Minimalwert, den sogenannten Haltepegel erniedrigt oder aber vom Gleichrichter abgeleitet wird, j indem über diesen eine geeignete Quelle einer Sperrspannung geschaltet wird.

Es gibt zahlreiche verschiedenartige Schaltungsanordnungen und Betriebsweisen für Wechselrichter, die mit steuerbaren oder gesteuerten Gleichrichtern als Hauptschalterelementen arbeiten. Durch zyklisches Ein- und Ausschalten der entsprechenden Gleichrichter in vorbestimmter Reihenfolge wird dabei aus eingangsseitig zugeführter Gleichstromenergie eine Ausgangswechselspannung erzeugt. Bei derartigen Wechselrichtern müssen geeignete Maßnahmen getroffen werden, um sicherzustellen, daß die einzelnen gesteuerten Gleichrichter jeweils am Ende ihres vorgeschriebenen Stromleitungsintervalls verläßlich abschalten und daß der Strom im vollen Umfang von diesem "ausgehenden" Gleichrichter auf den nächstleitenden Gleichrichter (den "angehenden" Gleichrichter) übertragen wird, welcher Übertragungsvorgang als "Kommutation" bezeichnet wird.

Bei einer bekannten Art von Wechselrichterschaltungen wird mit sogenannter "Impulskommutation" gearbeitet. Eine ausführliche Beschreibung solcher Impulskommutations-Wechselrichter findet sich. in "Principles of Inverters Circuits" von B.D.Bedford und R.G. i Hoft, 1964, John Wiley & Sons, New York, N.Y., USA, Kap. 7, Sei- ^: ten 165-250. Hier genügt es zu erwähnen, daß die Impulskommutation. überall dort von Vorteil ist, wo statische Wechselrichter, die über einen weiten Frequenzbereich arbeiten, benötigt werden^ bei- ; spielsweise für drehzahlveränderliche Wechselstrommotorantriebe, i

Häufig muß ein drehzahlveränderlicher Wechselstrommotor über j mindestens den Anfangsteil seines vollen Drehzahlbereichs ein im ]

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_; wesentlichen konstantes Drehmoment erzeugen. Hierzu sollte die i j i

• frequenzverändernehe Speiseenergie für den Motor so beschaffen ' : i

^; sein, daß ihre Spannung direkt proportional zur Frequenz veränderj lieh ist. Eine bekannte Methode, um dies zu erreichen, besteht j darin, daß ein Wechselrichter mit einer Gleichspannung gespeist !

j wird, deren Größe proportional und im wesentlichen gleichlaufend - mit der Betriebsfrequenz des Wechselrichters sich ändert (siehe !beispielsweise die USA-Patentschrift 2 784 365). Dies ist inso- ; fern vorteilhaft, als der Oberwellengehalt der resultierenden Aus- ; gangswechselspännung über den vollen Spannungsanderungsbereich im

: wesentlichen konstant bleibt. ^

: Bei einem statischen Impulskommutations-Wechselrichter, des- : ^! sen Eingangsgleichspannung über einen weiten Bereich veränderlich ' ί ist, läßt sich eine verläßliche Kommutation nur mit Schwierigkeit ■ erzielen. Bei der niedrigsten Eingangsspannung kann es sein, daß i die vorhandene Energie nicht ausreicht, um eine einwandfreie Korn- . mutation des Verbrauchernennstromes zu gewährleisten. Theoretisch ; ließe sich das Problem z.B. dadurch lösen, daß man eine unabhängige Kommutierungsenergiequelle mit im wesentlichen fester Span- i nung verwendet (s. beispielsweise die USA-Patentschrift J> 273 046)» Jedoch waren, soweit bekannt, sämtliche bisherigen praktischen ! Versuche auf dem Gebiet der Hochleistungswechselrichtertechnik, das Kommutationsvermögen über einen weiten Spannungsbereich konstant zu halten, insofern unbefriedigend, als dabei die Nachteile j % eines niedrigen Wirkungsgrades und/oder sperriger und kostspieliger Bauteile und/oder komplizierter Schaltungen in Kauf genommen werden mußten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine ne.uar- : tige statische Wechselrichteranordnung zu schaffen, die sich zweckj-I mäßig und wirtschaftlich herstellen und betreiben läßt, einen ho- : hen Wirkungsgrad aufweist, über einen weiten Bereich unterschied- ¹ licher Frequenzen und Spannungen arbeiten kann, konstante Aus- ...

; gangsschwingungsformen liefert und eine verläßliche Kommutation 1 aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß, kurz gesagt, eine frequenzverändernehe Impulskommutatlons-Wechselrichteranordnung zum Bereitstellen einer Wechselspannung von über einen weiten;

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Bereich veränderlicher Größe und Frequenz mit einer Hauptquelle einer Gleichspannung veränderlicher Größe und einer getrennten Quelle einer Kommutierspannung relativ fester Größe vorgesehen, bei der die Kommutierschaltung gesteuerte Hilfsgleichrichter enthält, die bewirken, daß die Übertragung elektrischer Energie von der Kommutierspannungsquelle zur Hauptquelle begrenzt wird.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind mindestens zwei abwechselnd getriggerte gesteuerte Hauptgleichrichter zwischen eine Quelle spannungsveränderlicher Gleichstromenergie und einen Verbraucher geschaltet, derart, daß der Verbraucher mit einer Wechselspannung gespeist wird, deren Frequenz durch die Triggerungsfrequenz der Hauptgleichrichter bestimmt ist. Eine Anzahl von den Verbraucherstrom leitenden ungesteuerten Hauptgleichrichtern (Dioden) sind in Reihe mit den gesteuerten Hauptgleichrichtern geschaltet, wobei die einzelnen, aus je einem gesteuerten und einem ungesteuerten Gleichrichter bestehenden Reihenglieder jeweils durch eine gegensinnig hierzu gepolte Rückkopplungsdiode überbrückt sind. An Stelle der Dioden können auch gesteuerte Rückkopplungsgleichrichter verwendet werden.

Zum Kommutieren der gesteuerten Hauptgleichrichter ist eine impulsformende LC-Serienschaltung vorgesehen. Diese Schaltung empfängt Energie von einer Hilfsquelle relativ fester Gleichspannung, an die sie über zwei abwechselnd getriggerte gesteuerte Kommutiergleichrichter angeschlossen ist. Sodann sind Leitungsverbindungen einschließlich der erwähnten LC-Sohaltung vorgesehen, durch welche der erste gesteuerte Kommutiergleichrichter und ein erster der gesteuerten Hauptgleichrichter sowie der zweite gesteuerte Kommutiergleichrichter und der andere gesteuerte Hauptgleichrichter jeweils in Reihe geschaltet werden, derart, daß die Verbraucherstromleitung durch den einen oder anderen der gesteuerten Hauptgleichrichter bei Triggerung des betreffenden gesteuerten Kommutiergleiehrichters jeweils gesperrt wird.

Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß die Kommutierung des Verbrauchernennstromes in den gesteuerten Hauptgleichrichtern im wesentlichen unabhängig von der Größe der Spannung der ersterwähnten Energiequelle ist. Die Wechselrichteranordnung ist fer-

ner verhältnismäßig einfach ausgebildet und arbeitet mit hohem

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Wirkungsgrad. Die Möglichkeit, daß Kommutationsenergie durch die Hauptenergiequelle abgeleitet wird, ist sehr gering, und falls eine solche Tendenz dennoch bestehen sollte, kann ihr gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurcheffektiv entgegengewirkt werden, daß zwischen die Hauptenergiequelle und die Hauptgleichrichter sättigbare Magnetspulen oder Drosseln eingeschaltet werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Schaltschema eines erfindungsgemäßen Einphasen-Wechselrichters;

Fig. 2 ein vereinfachtes Blockschaltschema eines Dreiphasen-Wechselstromspeisesystems, das eine praktische Anwendung der Erfindung veranschaulicht; und

Fig. 3 ein Schaltschema der in Fig. 2 in Blockform dargestellten Leistungsstufen.

In Fig. 1 ist eine Hauptquelle 11 elektrischer Gleichstromenergie über eine erfindungsgemäß ausgebildete Wechselrichteranordnung mit einem Wechselstromverbraucher 12 verbunden. Die Hauptquelle 11 besteht in diesem Fall aus der Reihenschaltung zweier ^! spannungsveränderneher Batterien 11a und 11b, die als mittelangezapfte Einheit drei Eingangsklemmen 13a, IJb und Ij5c speisen. Der symbolisch dargestellte Verbraucher 12 ist über die Ausgangs- i oder Verbraucherklemmen 14a und 14b des Wechselrichters geschaltet. !

Die Eingangsklemmen IjJa, 1^b und 1^c und die Ausgangsklemmen

14a und 14b sind durch eine Leitung 15 und zwei komplementäre Ver·^ braucherstromleitungszweige 16 und 1? untereinander verbunden. j j Die Leitung 15 verbindet den Nulleitereingang 1^c direkt mit der ^! Ausgangsklemme l4b. Der erste Leitungszweig 16, der einen ge- ^] ; steuerten Hauptgleichrichter SCRl in Reihe mit einem ungesteuerten Hauptgleichrichter Dl (im folgenden auch als Diode bezeichnet) \

\ enthält, ist zwischen die positive Eingangsklemme IJa und die Ausj gangsklemme 14a geschaltet. Ein Richtleiterelement DlA (im folgen-] den als Rückkopplungsdiode bezeichnet) ist in gegensinniger Po- I lung über die Reihenschaltung von SCRl und Dl geschaltet. Der :

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zweite Leitungszweig 17, der ebenfalls einen gesteuerten Hauptgleichrichter SCR4 in Reihe mit einem ungesteuerten Hauptgleichrichter D4 enthält, verbindet die gleiche Ausgangsklemme l4a mit der negativen Eingangsklemme Ij5b. Die Reihenschaltung von SCR4 und D4 ist ebenfalls durch eine gegensinnig gepolte Diode d4A überbrückt .

In den komplementären Leitungszweigen 16 und 17 kann gewünschtenfalls eine mittelangezapfte di/dt-Begrenzungsspule 18 !

vorgesehen sein. Die fest gekoppelten Wicklungen dieser Spule sind an die Kathode von SCRl bzw. die Anode von SCR4 angeschlossen, während ihr gemeinsamer Verbindungspunkt 18a direkt mit der Ausgangsklemme 14a verbunden ist.

Wenn der gesteuerte Gleichrichter SCRl sich im Durchlaßleitungszustand befindet, gestattet es der erste Leitungszweig 16, daß der obere Zweig 11a der Hauptquelle 11 den Verbraucher 12 mit Strom in einer gegebenen Fluß- oder Vorwärtsrichtung speist, während der zweite Leitungszweig 17 (bei im Durchlaßleitungszustand befindlichem gesteuerten Gleichrichter SCR4) den Stromfluß vom unteren Zweig 11b der Hauptquelle zum Verbraucher in der entgegen-! gesetzten oder Rückwärtsrichtung gestattet. Wenn daher die gesteuerten Hauptgleichrichter SCRl und SCR4 so gesteuert werden, ' daß sie abwechselnd leiten, liefert der Wechselrichter an seinem Ausgang eine allgemein rechteckförmige Wechselspannung, deren Größe durch die Größe der Spannung der Hauptquelle 11 bestimmt ; ist. Diese Größe ist über einen weiten Bereich (z.B. 0-400 Volt) veränderlich.

Die gesteuerten Hauptgleichrichter SCRl und SCR4 werden ab- ; wechselnd vom sperrenden (hochohmigen) in den durchlaßleitenden (vernachlässigbarer Widerstand) Zustand geschaltet, indem ihren Tor- oder Steuerelektroden g sequentiell vorbestimmte Einschaltsteuersignale zugeführt sind. Die Schaltfrequenz und folglich die Ausgangsfrequenz des Wechselrichters wird durch die Folgefrequenz dieser Steuersignale bestimmt, die über einen weiten Bereich (z.B. 0-200 Hz) veränderlich ist. Eine Impulskommutationseinrichtung sorgt dafür, daß jeweils SCRl unmittelbar vor dem Einschalten von SCR4 gelöscht oder ausgeschaltet wird, und umgekehrt.

Die Kommutationseinrichtung enthält eine Spule 20 und einen Kondensator 21, die als Reihenschwingkreis geschaltet sind. Der Schwingkreis ist so bemessen, daß seine Resonanzfrequenz beträchtlich höher als die höchste Frequenz ist, mit der die Steuersignale SCRl und SCR4 zugeführt sind. Es kommt z.B. eine Resonanzfrequenz von 93OO Hz in Frage. Der Schwingkreis 20-21 ist mit seinem einen Ende an den Zwischenpunkt 18a der beiden Leitungszweige und mit seinem anderen Ende an den Verbindungspunkt 22 zweier abwechselnd getriggerter, in Reihe geschalteter Kommutationssteuergleichrichter SCRlA und SCR4A angeschlossen.

Die Kommutationsenergie wird von einer Gleichstromenergie-Hilfsquelle 23 geliefert, die an zwei zusätzliche Eingangsklemmen 24a und 24b des Wechselrichters angeschlossen ist. Die Hilfsquelle 23 ist im vorliegenden Fall eine Batterie relativ fester Spannung. Wenn ein konstantes Kommutationsvermögen über den gesamten Spannungsbereich der Hauptquelle 11 gewünscht wird, sollte die Spannung der Batterie 23 gleich oder höher als die höchstmögliche Spannung der Hauptquelle sein. Es ist jedoch auch möglich und in manchen Fällen erwünscht, eine Hilfsquelle niedrigerer Spannung zu verwenden, in welchem Falle eine Sperrdiode 23a in Reihe mit der Hilfsquelle geschaltet und die Kommutierenergle von der Hauptquelle abgenommen wird, wenn ihre Spannung über einen vorbestimmten Mindestwert, der gleich der festen Spannung der Batterie 23 is ansteigt.

Die Eingangsklemmen 24a und 24b sind über die gesteuerten Kommutiergleichrichter SCRlA und SCR4A mit dem Schwingkreis 21, 20 verbunden. Und zwar ist die Anode von SCRlA mit der positiven Eingangsklemme 24a verbunden, so daß der Verbindungspunkt 22a vom positiven Pol der Hilfsquelle 23 gespeist wird, wenn SCRlA sich im Durchlaßleitungszustand befindet, während die Kathode von SCR4A an die negative Eingangsklemme 24b angeschlossen ist, so daß, wenn SCR4A sich im Durchlaßleitungszustand befindet, der Punkt 22 vom negativen Pol der Quelle 23 gespeist wird, Die Anoden von SCRl und SCRlA sind durch eine Leitung 25 miteinander verbunden, so daß diese Gleichrichter und der Schwingkreis 20, 21 in Reihe geschaltet sind. SCRlA ist gegensinnig zu SCRl gepolt.. Ebenso sind die Kathoden von SCR4 und SCR4A duroh eine Leitung 26 verbunden,

so daß diese Gleichrichter in gegensinniger Polung in Reihe miteinander und mit dem Schwingkreis geschaltet sind.

Obwohl in Fig. 1 nicht gezeigt, ist es häufig erwünscht, zwischen die gesteuerten Kommutiergleichrichter SCRlA und SCR4A eine herkömmliche di/dt-Begrenzungseinrichtung und parallel mit jedem dieser Gleichrichter eine dv/dt-Unterdriickungseinrichtung zu schalten. Erforderlichenfalls kann eine derartige Unterdrük- [ kungseinrichtung (nicht gezeigt) auch über jeden der gesteuerten Hauptgleichrichter SCRl und SCR4 geschaltet sein.

Die beiden gesteuerten Gleichrichter SCRlA und SCR4A werden ⁱ abwechselnd vom sperrenden in den leitenden Zustand geschaltet, indem ihren Steuerelektroden g sequentiell bestimmte Abschaltsteuersignale, welche die Durchlaßleitung des betreffenden Gleich-i richters "löschen", zugeführt sind. Diese Abschalt-Steuersignale sollten synchron mit den Einschalt-Steuersignalen für die entgegengesetzt gesteuerten Hauptgleichrichter, jedoch jeweils etwas frühzeitiger als diese erscheinen. Und zwar werden diese Steuer- ^: oder Triggersignale so programmiert, daß die verschiedenen gesteuerten Gleichrichter jeweils in der Reihenfolge SCRl, SCRlA, SCR4, SCR4A in den leitenden Zustand geschaltet werden. Das Zeitintervall zwischen dem Einleiten des Schaltens von SCRlA und dem Einleiten des Schaltens von SCR4 ist sehr kurz (z.B. 45 Mikrosekungen) und kann über den gesamten Frequenzbereich des Wechselrichters nahezu konstant bleiben. Die gleiche kurze, konstante

Verzögerungszeit besteht zwischen dem Schalten von SCR4A und SCRl.

Die theoretischen und Bemessungskriterien für die in der An- ■ Ordnung nach Fig. 1 verwendete Impulskommutiereinrichtung sind allgemein bekannt und im übrigen auf Seiten 167-184 des oben genannten Buches "Principles of Inverter Circuits" sowie in der ' USA-Patentschrift 2 207 974 erläutert. Es soll jetzt die Arbeitsweise dieser Kommutiereinrichtung für eine Betriebsperiode des Wechselrichters kurz erläutert werden.

Anfänglich besteht ein stationärer Zustand, bei dem lediglich Dl und SCRl leiten. Der Kondensator 21 ist voll aufgeladen, wobei die Spannung am Punkt 22 negativ gegenüber dem Punkt 18a ist.Es ist vorausgesetzt, daß die Last oder der Verbraucher in-

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i duktiv ist. SCRlA empfängt zum Zeitpunkt t, ein Abschalt-Steuer-

signal, woraufhin dieser Gleichrichter in den leitenden Zustand j
ι schaltet, so daß der Kondensator 21 sich über die Spule 20, die I obere Hälfte der Spule 18, die Rückkopplungsdiode DlA, die Haupti diode Dl und die Leitung 25 entladen kann. Der Entladestrom des ^; Kondensators steigt sehr rasch über den Wert des Verbraucherstro-

! mes (der während des Kommutationsübergangs im wesentlichen koni . ι

ι stant bleibt) an, woraufhin der Durchlai3strom im gesteuerten Haupt!- gleichrichter SCRl sich auf null erniedrigt. Der Kondensator 21 i wird vollständig entladen und anschließend mit entgegengesetzter Polarität wieder aufgeladen, und der Strom im Schwingkreis 20, 21 bleibt über eine für die einwandfreie Abschaltung von SCRl aus- : reichende Zeit höher als der Verbraucherstrom.

j Kurz nach dem Abschalten von SCRl, und während noch etwas ! Strom in der Rückkopplungsdiode DlA fließt, empfängt SCR4 ein ' Einsehalt-Steuersignal. Zu diesem Zeitpunkt (tp) beginnt SCR 4 zu leiten, und der Strom wird von der oberen auf die untere Hälfte der Spule 3.8 kommutiert, woraufhin die Rückkopplungsdiode DlA i und die Hauptdiode Dl zu leiten aufhören. Der Kondensator 21 wird j jetzt durch die Hilfsquelle 2.5 wiederaufgeladen, die einen Lade- ^: strom über SCRlA, den Schwingkreis 20, 21, die untere Hälfte der ; > Spule 18, SCR4 und die Leitung 26 liefert. Der Strom im Schwingi kreis fällt auf null ab, woraufhin SCRlA wieder gesperrt wird ! und der Kondensator 21 voll aufgeladen ist. Die Spannung am Punkt ! 22 ist jetzt positiv gegenüber 18a.

I Vor dem Abschalten von SCRlA fällt der abklingende Stromimpuls im Schwingkreis 20, 21 unter den Pegel des Verbraucherstromes ab, zu welchem Zeitpunkt SCR4 gesperrt wird und die Rückkopplungsdiode D4A den Verbraucherstrom zu leiten beginnt. Anschließend kehrt der Hauptstrom im Verbraucher 12 seine Richtung um und beginnt SCR-4 wieder zu leiten. Es ist klar, daß, wenn der Ver- ; braucherstrom seine Richtung umkehrt, das Einschalt-Steuersignal ' für SCR4, das zum Zeitpunkt t_g eingeleitet wurde, wieder verfüg- ; bar sein muß. ^:

Der RUckwärtsstromfluß durch den gesteuerten Hauptgleich- i rieht er SCR4 dauert bis zum Zeitpunkt t-, an, zu welchem SCR4A ein Abschalt-Steuersignal empfängt. Zu diesem Zeitpunkt schaltet

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SCR4A in den leitenden Zustand, wodurch SCR4, ähnlich wie bereits beschrieben., gesperrt oder gelöscht wird. Nach kurzzeitiger Verzögerung gelangt das nächste Einschalt-Steuersignal zu SCRl. Jetzt wird der Kondensator 21 durch einen Stromimpuls von der Hilfsquelle 2;5 über die Leitung 25, SCRl, den Schwingkreis 20, 21 und SCR4A voll wiederaufgeladen und SCR4A abgeschaltet. Der Ladestrom fließt durch die Rückkopplungsdiode DlA, bis er wieder seine gegebene Vorwärtsrichtung durch Dl und SCRl annimmt, was dem vorausgesetzten Anfangszustand entspricht. Die Periode des vollständigen Arbeitszyklus ist der Folgefrequenz der Steuersignale umgekehrt proportional.

Aus der vorstehenden Beschreibung werden eine Reihe von beachtlichen Vorteilen der Erfindung ersichtlich. Im Falle des Absinkens der veränderlichen Speisespannung unter einen durch die Festspannung der Hilfsquelle 25 bestimmten Mindestpegel bleibt das Kommutiervermögen des Wechselrichters unabhängig von der Hauptquelle 11, so daß der Nennstrom (Sollstrom) des Verbrauchers selbst dann verläßlich kammutiert werden kann, wenn die Spannung der Hauptquelle auf null erniedrigt wird. Die Kommutier- und die Verbraucherstromschaltung sind leitend untereinander verbunden, ; so daß das Erfordernis relativ großer und kostspieliger magnet!- ! scher Kopplungseinrichtungen entfällt. Die beiden genannten Vor-

\ teile werden dabei ohne Einbuße an Wirkungsgrad erzielt. Durch ; die Anordnung der gesteuerten Kommutiergleichrichter SCRlA und ! SCR4A und ihre beschriebene Betriebsweise wird die Möglichkeit ί beschränkt, daß elektrische Energie von entweder der Hilfsquelle • 23 oder den Energiespeicherelementen des Schwingkreises 20, 21 j zur Hauptquelle 11 der Gleichstromenergie übertragen wird. Da- ^: durch wird die Größe der Hilfsquelle minimalisiert und die Notwendigkeit, die übertragene Energie auf unschädliche (jedoch in- : effiziente) Weise zu vernichten, weitgehend beseitigt.

In jedem Kommutierintervall ergibt sich nur ein kurzer Moment, während dessen Energie von der Hilfsquelle 23 zur Haupt-... quelle 11 übertragen werden kann. Dieser Moment oder Zustand be,-ginnt, wenn die Triggerung des angehenden gesteuerten Hauptgle.ichrichters einsetzt und endet, sobald die zum ausgehenden gesteuerten Hauptgleichrichter gehörige Hauptdiode zu leiten aufhört. Das!

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:heißt, dieser Zustand umspannt dasjenige Zeitintervall, das für i die !Commutation des Stromes von der einen zur anderen Hälfte der

Spule 18 benötigt wird. Während dieses Überlappungs- oder Um- ; schaltintervalls kann die Hauptquelle 11 in unerwünschter Weise Energie von der Hilfsquelle 23 und vom Schwingkreis 20, 21 über eine niederohmige Schaltung mit der Reihenanordnung des angehenden; gesteuerten Hauptgleichrichters und seiner RUckkopplungsdiode ent-; nehmen.

Um diese Überlappungszeit zu minimalisieren, wird die Spule Id so niederinduktiv wie möglich bemessen oder gänzlich wegge- μ ■ lassen, wenn die Schaltcharakteristik der gesteuerten Hauptgleichrichter dies gestattet. Um einen entwaigen Strom, der von der Hilfsquelle 23 durch den angehenden gesteuerten Hauptgleichrichter, und die dazugehörige Rückkopplungsdiode während des Überlappungsintervalls zur Hauptquelle 11 zu fließen bestrebt ist, zu sperren, j ist in den beiden Leitungszweigen 16 und 17 je eine sättigbare j Magnetspule oder Drossel 27 bzw. 28 vorgesehen. Und zwar ist die eine sättigbare Magnetspule 27 zwischen die positive Eingangs- : klemme 13a und den Verbindungspunkt der Dioden Dl und DIA ge- | schaltet, während die andere sättigbare Magnetspule 28 zwischen die negative Eingangsklemme 13b und den Verbindungspunkt der Dio- I den D4 und D4A geschaltet ist. Diese beiden Drosselspulen sind normalerweise im gesättigten Zustand, so daß sie für den von der ^ Hauptquelle 11 gelieferten Verbraucherstrom einen vernachlässigbar kleinen Widerstand bilden. Jedoch werden sie abrupt in den ^; ungesättigten, hochimpedanten Zustand geschaltet, bevor ein nennenswerter Stromfluß naGh rückwärts in die Hauptquelle erfolgen kann. Dadurch wird die Energieableitung aus der Hilfsquelle 23 j verringert und die Änderung der Spannung an der Spule 18 für die i Kommutation bei sich ändernder Spannung der Hauptquelle 11 verklei-Inert. Vorzugsweise sind die beiden Drosselspulen so bemessen, daß ; ihr Voltsekunden-Vermögen ungefähr gleich dem Produkt der Festspannung der Hilfsquelle 23 und der maximalen Länge des Überlappungsintervalls ist, so daß der normale Betrieb des Wechselrichters durch diese Drosselspulen nicht ernsthaft gestört wird.

Anstatt die Drosselspulen 27 und 28 zu verwenden, kann man ; auch die Rückkopplungsdioden DlA und D4A durch gesteuerte Gleich- ;

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richter ersetzen, die jeweils ein festes, kurzes Zeitintervall (z.B. 8 MikroSekunden) nach dem Triggern des dazugehörigen gesteuerten Hauptgleichrichters getriggert werden. Es wird daher, wenn der angehende gesteuerte Gleichrichter in den leitenden Zustand zu schalten beginnt sowie über ein kurzes Intervall danach durch den entsprechenden Rückkopplungsgleichrichter der Reihenstromkreis, über den andernfalls Energie von der Hilfsquelle 2j5 j zur Hauptquelle 11 übertragen werden würde, effektiv unterbrochen.;

Die obenerwähnten gesteuerten Rückkopplungsgleichrichter müssen auch jeweils dann getriggert werden, wenn die entsprechenden , gesteuerten Kommutiergleichrichter getriggert werden. Beispiels-

i weise sollte der Gleichrichter DlA zusammen mit SCRlA getriggert werden. Wenn diese Triggerung der gesteuerten Rückkopplungsgleichrichter mit einer geringfügigen Verzögerung erfolgt, wird der ausgehende gesteuerte Hauptgleichrichter mit einer höheren Sperrspannung beaufschlagt, so daß die Abschaltzeit dieses Gleichrichters sich in wünschenswerter Weise verringert. Ein weiterer Vorteil der Verwendung gesteuerter Gleichrichter anstelle von Dioden als Rückkopplungselemente ist die Fähigkeit solcher gesteuerter Gleiche richter, einen etwaigen abnormalen Stromfluß aus einem aktiven Verbraucher 12 (z.B. einem Synchronmotor) im Falle eines Kurzschlusses der Hauptquelle 11 auf eine halbe Schwingungsperiode zu begrenzen.

Um die Strombelastbarkeit des Wechselrichters über die maximale Einzelbelastbarkeit von SCRl oder SCR4 hinaus zu erhöhen, kann man ein oder mehrere zusätzliche Paare von gesteuerten Haupt gleichrichtern mit dem ursprünglichen Hauptgleichrichterpaar parallelschalten. In einem solchen Falle ist ein Lasttransformator mit mehreren Primärwicklungen erwünscht. Eine dieser Primärwicklungen kann dabei zwischen die Eingangsklemme 1^c und den Punkt 18a in Fig. 1 geschaltet sein, während eine andere solche Primärwicklung zwischen die Klemme 1^c und einen entsprechenden Zwischenpunkt eines Verbraucherstromkreises, gebildet durch die' Einschaltung des zweiten Paares von gesteuerten Hauptgleichrichtern in Reihe zwischen die Leitungen 25 und 26, geschaltet sein kann. Ferner ist ein zusätzlicher Schwingkreis, bestehend aus einer zweiten Spule in Reihe mit einem zweiten Kondensator, zwi-

sehen den letztgenannten Zwischenpunkt und den Verbindungspunkt ! 22 der gesteuerten Kommutiergleichrichter SCRlA und SCR4A ge- I schaltet. Die Haupt- und Rückkopplungsdioden in Pig. 1 sollten in i ihrer Strombelastbarkeit entsprechend größer bemessen werden, oderj es sollten ihnen entsprechende Dioden zusätzlich parallelgeschal- ■ tet werden. Der erste gesteuerte Hauptgleichrichter des zweiten I Paares empfängt dabei sein Einschalt-Steuersignal im wesentlichen I gleichzeitig mit dem von SCRl, während er anschließend durch die Kommutierwirkung des zusätzlichen Schwingkreises beim Schalten von SCRlA in den leitenden Zustand gesperrt wird. Entsprechend ; empfängt der andere gesteuerte Hauptgleichrichter des zweiten : Paares sein Einschalt-Steuersignal im wesentlichen gleichzeitig mit dem von SCR4, während er durch die Wirkung des zusätzlichen Schwingkreises beim Einschalten von SCR^A wieder gesperrt wird.

Die Prinzipien der Erfindung sind auf verschiedenartige Wechselrichterausführungen anwendbar. So zeigt Fig. 1 eine Schaltungsausführung zum Speisen eines Elnphasen-Wechselstromverbrauchers aus einer dreipoligen Drehstromquelle mit Mittelanzapfung. Vorzugsweise ist dabei der Verbraucher direkt zwischen die Wechsel·» richterausgänge l4a und 14b geschaltet; jedoch kann der Verbraucher auch über einen Ausgangstransformator an diese Ausgänge an- ^! gekoppelt werden. Die gleiche Grundschaltung kann auch in Brückenauslegung für die Speisung des Verbrauchers aus einer zweipoligen Energiequelle verwendet werden. Dieselben Prinzipien sind auch bei einer Anordnung mit mittelangezapftem Lasttransformator anwendbar. Fig. 2 und J zeigen eine dreiphasige Ausführungsform zum Speisen einer drehzahlveränderlichen Wechselstrommaschine.

Die in Fig. 2 gezeigte Anordnung dient dazu, technische Dreiphasen- oder Drehstromenergie von im wesentlichen konstanter Frequenz und Spannung in Dreiphasenenergie von gleichzeitig ver- ■ änderlicher Frequenz und Spannung zum Antreiben mindestens eines drehzahlveränderlichen Wechselstrommotors ~$Q umzuwandeln. Die Dreiphasenenergie aus dem technischen oder kommerziellen Stromnetz 31 wird zuerst durch die Hauptgleichrichteranordnung 32 gleichgerichtet, die ein Gleichstromverbindungsglied 33 mit einer j einpolaren Ausgangsspannung veränderlicher Größe speist. Vorzugs-j weise enthält die Hauptgleichrichteranordnung 32 eine Anzahl von j

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j gesteuerten Gleichrichtern, die als Dreiphasen-Zweiwegbrücke aus- ! gelegt sind (Fig. 3) und in bekannter V/eise mit Phasensteuerung arbeiten. Ein Steuerimpulsgenerator 34 üblicher Ausbildung beschickt die entsprechenden Gleichrichter der Anordnung 32 mit einer entsprechend abgestimmten Folge von Steuersignalen synchron mit der Eingangswechselspannung, und die mittlere Größe der gleichgerichteten Ausgangsspannung wird durch den charakteristischen "Verzögerungswinkel" dieser Folge bestimmt, der mittels einer geeigneten Spannungssteuereinrichtung 35 nach Wunsch verändert werden kann. Eine Gleichspannung veränderlicher Größe kann stattdessen auch mittels anderer geeigneter Einrichtungen, beispielsweise eines Diodengleichrichters in Verbindung mit einem veränderlichen Wechselstromtransformator oder Gleichstromzerhacker bereitgestellt werden.

Das Verbindungsglied 33 dient als gemeinsamer Eingang für die einzelnen Abschnitte eines frequenzveränderlichen Dreiphasenwechselrichters in erfindungsgemäßer Ausbildung. In Fig. 2 sind drei solche Wechselrichterabschnitte 36, 37 und 38 gezeigt, die mit ihren Ausgängen an die Phasen 1, 2 bzw. 3 der Mehrphasen-Ständerwicklungen des Motors 30 angeschaltet sind. Die Auslegung der internen Wechselrichterschaltung wird anhand der Fig. 3 später erläutert.

Die Wechselrichterabschnitte 36, 37 und 38 beziehen ihre Kommutationsenergie von drei getrennten Hilfsquellen 39, 40 bzw. 41, die eine Gleichspannung fester Größe liefern. Vorzugsweise besteht jede dieser Hilfsquellen aus einer Anzahl von Dioden, die als Dreiphasen-Zweiwegbrücke geschaltet sind, deren Wechselstromklemmen an drei isolierte Sätze von Sekundärwicklungen eines Kon-• stantspannungs-Sterndreiecktransformators angeschlossen sind. Die Primärwicklungen dieses Transformators sind über einen Trennschalter 42 mit dem gemeinsamen Dreiphasen-Wechselstromnetz 31 verbunden. Diese Einzelheiten sind ebenfalls in Fig. 3 gezeigt.

Die Steuerschaltungen für den Dreiphasen-WechseIrienter sind in Fig. 2 in Blockform gezeigt. Der Block 43 stellt einen frequenzveränderlichen Steueroszillator beliebiger Ausbildung dar. Er steuert einen Impulsgeber 40 so, daß dieser in vorbestimmter Reihenfolge Trigger- oder Steuersignale für die gesteuerten

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^! Gleichrichter der Wechselrichterabschnitte 36* 37 und 38 erzeugt. :

Die Programmierung der Steuersignale in der Impulsgeberanordnung \

44 kann unter Verwendung von Logik-, Ringzähler-, Digital- oder j

anderweitigen bekannten Einrichtungen erfolgen. Während diese j

Signale mithin in einer vorbestimmten Abfolge (über die im Zu- I

sammenhang mit Fig. 3 noch Näheres gesagt wird) erzeugt werden, ;

ist ihre Folgefrequenz und folglich die Arbeitsfrequenz des Wech- '■■ selrichters durch die Frequenz des Steueroszillators bestimmt, die mittels einer geeigneten Frequenzsteueranordnung 45 nach Wunsch verändert werden kann.

Soll der drehzahlverändernehe Motor 30 eine konstante Dreh- % momentcharakteristik aufweisen, so kann die Frequenzsteueranordnung 45 mit der Spannungssteueranordnung 35 im Gleichlauf gekuppelt werden, wie in Fig. 2 durch die gestrichelte Linie 46 symbolisch angedeutet. Die Spannung des Verbindungsgliedes 33 , wird daher in diesem Fall gleichlaufend mit der Frequenz der dem Wechselrichter 36, 37* 38 zugeführten Steuersignale verändert. Die beiden Steuerungen 35 und 45 sind so proportioniert, daß das Spannungs/Frequenzverhältnis (V/f) der den Motor 30 speisenden Energie über mindestens einen Teil des vollen Frequenzbereiches j weitgehend konstant gehalten wird. Das gleiche Resultat läßt \ sich stattdessen auch mit Hilfe einer Regelung mit geschlossenem Regelkreis erzielen, die mittels eines V/f-Fehlersignals die Spannung am Gleichstromverbindungsglied regelt. ™

In bestimmten Fällen ist es erforderlich, daß ein Motor bei niedrigen Drehzahlen mit im wesentlichen konstantem Drehmoment und bei höheren Drehzahlen mit im wesentlichen konstantem PS läuft. Dies kann dadurch erreicht werden, daß die Gleichspannung am Verbindungsglied progressiv zwischen null und dem Maximalwert ■. j verändert wird, während die Wechselrichterfrequenz zwischen null ■ und einem gegebenen Wert, oberhalb dessen die Spannung nahezu

konstant gehalten wird, verändert wird. Höhere Anlaßdrehmomente ί können auch dadurch erreicht werden, daß die Spannung beim an-

j fänglichen Erhöhen der Frequenz vom Nullwert aus angemessen geregelt wird.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung kann einer der Wechselrichterabschnitte in Fig. 2 für die Speisung eines Hilfsverbrau-

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chers 47 aus einem Ersatz- oder Notstromaggregat verwendet werden.! Der Hilfsverbraucher 4? kann beispielsweise die KommutierschaltunH gen der Wechselrichterabschnitte 36, 37 und 38 plus den Steuerenergieerfordernissen der Impulsgeberschaltungen 44 umfassen. Dieses Merkmal wird anhand der nachstehenden Beschreibung der Pig. 3 ι

näher erläutert.

In Fig. 3 sind die internen Schaltungsdetails der Blöcke 32 und 36-41 der Anordnung nach Fig. 2 gezeigt. Die Hauptgleichrichteranordnung 32 enthält einen Sterndreiecktransformator und eine phasengesteuerte Dreiphasen-Zweiweggleichrichterbrücke. Die in ^; Dreieckschaltung ausgelegten Primärwicklungen T, (P) des Trans- ! formators sind mit den Anschlüssen des Dreiphasenstromnetzes 3I verbunden, während die in Sternschaltung ausgelegten Sekundärj wicklungen T₁(S) des Transformators mit den Wechselstromanschlüs- ! sen der Brücke R verbunden sind. Der positive und der negative Gleichstromanschluß der Brücke R sind mit einer Sammelleitung 33p bzw. einer Sammelleitung 33n, die das Gleichstromverbindungsglied 33 in Fig. 2 bilden, verbunden. In die positive Leitung 33P kann gewünschtenfalls eine Glättungsdrossel 50 eingeschaltet sein,- und zwischen die Leitungen 33p und 33n kann ein Siebkondensator 51 geschaltet sein. (Da die Kommutationsenergie unabhängig ge- I liefert wird, braucht die Hauptquelle 32 nicht "spannungsstarr" ausgebildet zu sein, so daß der Kondensator 51 gegebenenfalls entfallen kann.) Die Sammelleitungen 33P und 33n dienen als Hauptgleichstromquelle für alle drei Wechselrichterabschnitte 36,- 37 und 38. Die Größe der Spannung dieser Quelle ist, wie bereits erwähnt, durch den veränderlichen Verzögerungswinkel der Steuersignalfolge, welche die gesteuerten Gleichrichter der Brücke R sequentiell triggert, bestimmt. ,

Jeder Abschnitt oder jede Phase des in Fig. 3 gezeigten Mehrphasenwechselrichters stellt eine Halbbrücke dar, welche die wesentlichen Teile des Einphasenwechselrichters nach Fig. 1 umfaßt, so daß die gleichen oder entsprechenden Bezugszeichen verwendet sind. Jeder Wechselrichterabschnitt hat ein gemeinsames _: Paar von Eingangsklemmen 13a und 13b sowie eine eigene Ausgangsklemme. Die Eingangsklemmen 13a und 13b sind an die positive Sammelleitung 33P bzw. die negative Sammelleitung 33n angeschlos-:

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sen. Die Ausgangsklemmen der drei Wechselrichterabschnitte 36, 37 und 38, die mit den Buchstaben A, B bzw. C bezeichnet sind, ent- ' sprechen jeweils dem mittleren oder Zwischenpunkt der dl/dt-Be- ; grenzungsspule . 18 des betreffenden Abschnitts. Über die Ausgangsklemmen A, B und C der einzelnen Wechselrichterabschnitte sind ^:- die drei verschiedenen Phasenwicklungen 30a, 30b und 30c des Wechselstrommotors 30 geschaltet. Es ist somit zwischen die Aus- ' gangsklemme jedes Wechselrichterabschnittes und die Hauptgleichstromquelle jeweils ein Wechselstromverbraucher operativ geschaltet.

Zum Kommutieren der gesteuerten Hauptgleichrichter der ein- A zelnen Wechselrichterabschnitte 36, 37 und 38 sind drei Hilfsglelchstromquellen vorgesehen. Vorzugsweise umfaßt jede der Hilfsquellen 39* 40 und 4l eine Diodenbrücke, die durch einen Satz /on sterngeschalteten Transformatorwicklungen individuell gespeist ist. Wie man in Fig. 3 (beide Blätter) sieht, sind drei verschiedene Transformatorsekundärwicklungen T2 (Sl), T2 (32) und T2 (S3) für die entsprechenden Quellen 39* 40 und 41 vorgesehen, wobei diese drei Sekundärwicklungen einen gemeinsamen Satz von dreieckgeschalteten Primärwicklungen T2 (P) teilen, die ihrerseits über den Trennschalter 42 mit dem Dreiphasennetz verbunden sind. Die Wechselstromanschlüsse der Dreiphasen-Zweiwegbrücken Rl, R2 und R3 sind getrennt an diese sterngeschalteten Transformatorsekundärwicklungen angeschlossen. Im Gleichstromausgangskreis jeder der f Hilfsquellen sind eine Glättungsdrossel 52 und ein Siebkondensator 53 vorgesehen.

Um den Wechselstrommotor 30 in einer gegebenen Richtung anzutreiben, sollte die Steueranordnung für den Mehrphasenwechselrichter nach Fig. 3 Steuersignale liefern, die so programmiert sind, daß sie die verschiedenen gesteuerten Gleichrichter in der folgenden Reihenfolge triggern:

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- ιδ -

SCRlA	kurz	darauf
SCR2A	tt	It
SCR3A	Il	It
SCR4A	!I	It
SCR5A	It	Il
SCR6A	tf	It

; Gesteuerte Konmutiergleichrichter Gesteuerte Hauptgleichrichter

SCR4 SCR5 SCR6 SCRl SCR2 SCRj5

Der Antrieb des Motors in der entgegengesetzten Richtung kann dadurch erfolgen, daß die Phasenreihenfolge der Wechselrichterausgangsenergie umgekehrt wird, indem die Reihenfolge der Triggerung der gesteuerten Kommutiergleichrichter umgekehrt wird. Die Steuersignale für die gesteuerten Kommutiergleichrichter sollten von kurzer Dauer sein (z.B. 60 Mikrosekunden), während die Steuersignale für die gesteuerten Hauptgleichrichter längere Dauer haben sollten. Die Intervalle zwischen der Triggerung der entsprechenden gesteuerten Kommutiergleichrichter sollten einheitlich sein. Die Frequenz der die Wicklungen des Wechselstrommotors 30 speisenden symmetrischen Dreiphasen-Ausgangsspannung hängt von der Frequenz dieser Steuersignale ab.

Der auf dem letzten Zeichnungsblatt gezeigte Teil der Fig. 3 veranschaulicht die Art und Weise, in welcher der dritte Wechselrichterabschnitt 58 für die gleichzeitige Speisung getrennter Verbraucher aus einer Ersatzgleichstromquelle 4-8 verwendet wird. Die Ersatzquelle ist im vorliegenden Fall eine Batterie mit einer festen Spannung, die nicht höher ist als die der Kommutierspannungsquelle 41. Die Batterie 48 hat eine Mittelanzapfung, die über den mittleren Pol eines dreipoligen Trennschalters 54- mit dem rechten Ende der Primärwicklung T3 (P) eines Ausgangstransformators verbunden 1st. Das linke Ende der Primärwicklung T3 (P) ist mit dem positiven Pol der Batterie 48 über einen Stromleitungsweg mit dem gesteuerten Hauptgleichrichter SCR5 in Reihe mit einem zusätzlichen ungesteuerten Hauptgleichrichter 05', einer sättigbaren Drosselspule 27' und dem Trennschalter 54 verbunden. Über diesen Leitungsweg kann der Hilfsverbraucherstrom von der Batterie 48 in einer gegebenen,Vorwärtsrichtung in Bezug auf den Ausgangstransformator fließen, wenn SCR5 ein Einschalt-Steuersignal zugeführt ist. Die Reihenschaltung des gesteuerten Gleich-

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richters SCR5 und des ungesteuerten Gleichrichters D5¹ ist durch '

ίeine gegensinnig hierzu gepolte Rückkopplungsdiode D5A' überbrückt. Das linke Ende ,der Primärwicklung T3(P) ist außerdem mit ; dem negativen Pol der Batterie 48 über einen Stromleitungsweg mit ' dem komplementären gesteuerten Hauptgleichrichter SCR2 in Reihe !mit einem weiteren ungesteuerten Hauptgleichrichter D2', einer ■ sättigbaren Drosselspule 28' und dem Trennschalter 54 verbunden, so daß ein Hilfsverbraucherstrom von der Batterie 48 in der Rück- ; wärtsrientung in Bezug auf den Ausgangstransformator fließen kann, wenn SCR2 ein Einschalt-Steuersignal zugeführt ist. Die Reihenschaltung von SCR2 und D2^f ist ebenfalls durch eine gegensinnig hierzu gepolte Rückkopplungsdiode D2A' überbrückt.

¹ Der Ausgangstransformator hat mindestens eine mittelangezapfte Sekundärwicklung Tj5(s), die an den Hilfsverbraucher 47 ; anschließbar ist. Dieser Verbraucher (in Fig. 3 nicht gezeigt) ; kann eine Gleichrichteranordnung zum Umwandeln der Transformatorj sekundärspannung in eine konstante Gleichspannung enthalten, welche die Eingangsklemmen 24a und 24b der entsprechenden Wechselrichterabschnitte 56, 37 und 38 im Falle eines zeitweiligen Ausfalls des Netzes Jl speist, so daß der Wechselrichter weiterarbeiten kann, bis der Netzausfall behoben ist. ,

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Claims

Patentansprüche

1.) Wechselrichteranordnung, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einen ersten Satz von an eine Hauptgleichstromquelle (ll) anschließbaren Eingangsklemmen (lj5a, 15b) und den Wechselstromverbraucher (12) zwei komplementäre Verbraucherstromleitungszweige (16, I?) geschaltet sind, deren jeder einen gesteuerten Hauptgleichrichter (SCRIj₁ SCR4) in Reihe mit einem ungesteuerten Hauptgleichrichter (Dl₄, D4) enthält und, wenn dem gesteuerten Hauptgleichrichter ein diesen in den leitenden Zustand schaltendes Einschalt-Steuersignal zugeführt ist, den Verbraucherstrom in einer gegebenen Vorwärtsrichtung bzw. Rückwärtsrichtung in Bezug auf den Verbraucher leitet; daß über die Reihenschaltung der beiden Hauptgleichrichter (SCRl., Dl; SCR4, D4) in jedem der beiden Leitungszweige (l6; 17) je ein gegensinnig hierzu gepolter Rückkopplungsgleichrichter (DlA; d4A) geschaltet ist; daß eine Hilfsgleichstromquelle (23) über einen zweiten Satz von Eingangsklemmen (24a, 24b) und mindestens je einen daran angeschlossenen gesteuerten Kommutiergleichrichter (SCRlA, SCR4A), der bei Empfang eines vorbestimmten Abschaltsteuersignals in den leitenden Zustand schaltbar ist ₉ mit dem j einen Ende eines aus einer Spule (20) und einem Kondensator (21) bestehenden Reihenschwingkreises, dessen Resonanzfrequenz höher ist als die höchste Folgefrequenz der Einschalt-Steuersignale, verbunden ist; und daß der eine gesteuerte Kommutiergleichrichter (SCRlA), der Schwingkreis (20, 21) und der eine gesteuerte Hauptgleichrichter (SCRl) einerseits sowie der andere gesteuerte Kommutiergleichrichter (SCR4A), der Schwingkreis (20, 21) und der andere gesteuerte Hauptgleichrichter (SCR4) andererseits so untereinander verschaltet sind, daß der betreffende gesteuerte Hauptgleichrichter gesperrt wird, wenn der dazugehörige gesteuerte Kommutiergleichrichter in den leitenden Zustand schaltet.

2.) Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die beiden Verbraucherstromleitungszweige (16, 17) je eine sättigbare Drosselspule (27» 28) zum Unterdrücken eines etwaigen Stromflusses zwischen der Hilfsquelle (23) und der Hauptquelle (ll) durch die Reihenschaltung eines ge-

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steuerten Hauptgleiehrichters und des dazugehörigen Rückkopplungsgleichrichters eingeschaltet ist.

j5.) Anordnung nach Anspruch 1, bei der ein weiterer Verbraucher aus einer Ersatzgleichstromquelle speisbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ersatzquelle (48) mittels ; eines dritten Satzes von Eingangsklemmen (54) über einen dritten \ und einen vierten Stromleitungsweg mit mindestens je einem zusätzlichen ungesteuerten Gleichrichter in Reihe mit dem betreffenden gesteuerten Hauptgleichrichter mit einer an den zusätzlichen Verbraucher (47) anschließbaren Ausgangsschaltung (TJ) verbunden istj und daß im dritten und im vierten Stromieitungsweg je ein zusätzlicher Rückkopplungsgleichrichter die Reihenschaltung des betreffenden gesteuerten und des betreffenden ungesteuerten ^: Gleichrichters in gegensinniger Polung hierzu überbrückt.

4.) Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere ungesteuerte Hauptgleichrichter in Reihe mit den gesteuerten Hauptgleichrichtern geschaltet sind, und daß der erste Satz von Eingangs- ^! klemmen über Schaltungswege mit sämtlichen Kauptgleichrichtern ! mit dem Wechselstromverbraucher verbunden ist, derart, daß durch Beschicken der gesteuerten Hauptgleichrichter mit Einschaltsteuersignalen in einer vorbestimmten Reihenfolge der Verbraucher

mit einem Wechselstrom gespeist werden kann. ■

j 5.) Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennjzeichnet, daß über jede Serienschaltung aus gesteuertem und dazugehörigem ungesteuerten Hauptgleichrichter mindestens je ein Richtleiterelement in gegensinniger Polung geschaltet ist.

6.) Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Richtleiterelemente gesteuerte Gleichrichter verwendet werden, die durch Triggerung vom gesperrten, in den leitenden Zustand schaltbar sind.

7.) Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Richtleiterelemente jeweils eine kurze Zeitspanne nach dem Beschicken des dazugehörigen gesteuerten Hauptgleichrichters mit einem Einschalt-Steuerimpuls getriggert werden.

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8.) Anordnung nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η - ; zeichnet, daß die einzelnen Richtleiberelemente jeweils ; eine vorbestimmte kurze Zeitspanne nach den- Beschicken desjenigen j gesteuerten Kommutiergleichriehters, mit dem der betreffende ge- ! steuerte Hauptgleichrichter verbunden ist, mit einem Abschalt- : Steuersignal getriggert werden. '■

9.) Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersignale für die gesteuerten Gleichrichter so programmiert werden, daß die Gleichrichter in der Reihenfolge: erster gesteuerter Hauptgleichrichter, erster gesteuerter Kommutiergleichrichter, zweiter gesteuerter Hauptgleichrichter, zweiter gesteuerter Kommutiergleichrichter, in den leitenden Zustand geschaltet werden.

10.) Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Satz von Eingangsklemmen mit einer ersten und einer zweiten Gleichrichteranordnung verbunden sind, die ihrerseits an eine gemeinsame Wechselstromquelle von im wesentlichen konstanter Frequenz anschließbar sind.

11.) Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem zweiten Satz von Eingangsklemmen verbundene Gleichrichteranordnung eine Dreiphasen-Zweiweg™ gleichrichterbrücke ist, deren Wechselstromanschlüsse mit sterngeschalteten Sekundärwicklungen eines Konstantspannungstransformators mit an die Wechselstromquelle anschließbaren, dreieckgeschalteten Primärwicklungen verbunden sind.

12.) Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung der Hauptquelle (11) veränderlich und die Spannung der Hilfsquelle (23) fest ist.

15.) Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Frequenz der den gesteuerten Gleichrichtern zugeführten Steuersignale durch eine Frequenzsteueranordnung (45) veränderbar ist, und daß die Spannung der Hauptquelle durch eine Spannungssteueranordnung (35) gleichlaufend mit dieser Frequenzänderung veränderbar ist.

14.) Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekenn- . zeichnet, daß mindestens zwei Paare von gesteuerten ;

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Hauptgleichrichtern, ein zusätzlicher Serienschwingkreis mit j ' einer Spule und einem Kondensator, mindestens ein dritter und ein ! ! vierter gesteuerter Kommutiergleichrichter und ein dritter Satz i von an eine weitere Gleichstromhilfsquelle anschließbaren Ein- i gangsklemmen vorgesehen sind, die über den dritten bzw. den vier- I j ten gesteuerten Kommutiergleichrichter mit dem zusätzlichen Schwingkreis verbunden sind, wobei der dritte gesteuerte Kommu- j tiergleichrichter, der zusätzliche Schwingkreis und der dritte : gesteuerte Hauptgleichrichter einerseits sowie der vierte gesteuerte Kommutiergleichrichter, der zusätzliche Schwingkreis '' ι und der vierte gesteuerte Hauptgleichrichter andererseits in j J Reihe geschaltet sind. !

15.) Anordnung nach Anspruch 4, da Iu rch gekennzeichnet, daß zwei Paare von gesteuerten Hauptgleichrichtern vorgesehen sind, wobei einerseits die einen und anderer-

j '

j seits die anderen Gleichrichter der beiden Paare jeweils mitein- ^;

j ander parallelgeschaltet sind und ihre entsprechenden Einschaltsteuersignale im wesentlichen gleichzeitig empfangen; und daß ein zusätzlicher Reihenschwingkreis mit einer Spule und einem | Kondensator zwischen die mit dem zweiten Satz von Eingangsklemmen verbundenen gesteuerten Kommutiergleichrichter einerseits und die gesteuerten Hauptgleichrichter des zweiten Paares andererseits geschaltet ist. ^:

16.) Wechselrichteranordnung, gekennzeichnet durch mindestens ein Paar von abwechselnd getriggerten gesteuerten Gleichrichtern, die in Reihe als Verbraucherstromlei- j tungskreis geschaltet sind; ein Paar von abwechselnd getriggerten gesteuerten Kommutiergleichrichtern, die in Reihe miteinander und parallel mit dem ersterwähnten Gleichrichterpaar über eine erste Gleichspannungsquelle fester Größe geschaltet sind; die Reihenschaltung einer Spule und eines Kondensators, die zwischen den Verbindungspunkt der ersterwähnten gesteuerten Gleichrichter und den Verbindungspunkt der gesteuerten Kommutiergleichrichter geschaltet ist; mindestens zwei Paare von in Reihe geschalteten Dioden, die jeweils in gegensinniger Polung über je einen der gesteuerten Gleichrichter des ersterwähnten Paares geschaltet sind; eine zweite Gleichspannungsquelle veränderlicher

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Größe, die zwischen die entsprechenden Verbindungspunkte der Dio- j den der beiden Diodenpaare geschaltet istj und einen operativ i zwischen den Verbraucherstromleitungskreis und die zweite Span- j

nungsquelle geschalteten Verbraucher. S

j 17.) Anordnung nach Anspruch 5* dadurch gekenn- j

zeichnet, daß als Richtleiterelemente Rückkopplungsdioden| verwendet werden.

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