DE1912455A1

DE1912455A1 - Umkehrbarer Stromrichter

Info

Publication number: DE1912455A1
Application number: DE19691912455
Authority: DE
Inventors: Curt Hansson; Bo Hermansson
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1968-03-18
Filing date: 1969-03-12
Publication date: 1970-05-06
Also published as: US3684945A; DE1912455B2; BE729645A; SE317429B; FI51882B; NO122664B; GB1256273A; FR2004093A1; FI51882C; NL6904137A

Description

Umkehrbarer Stromrichter

Die Erfindung betrifft einen umkehrbaren Stromrichter zum Speisen einer Gleichstrombelastung

Ein umkehrbarer. Stromrichter hat einen Stromregler, an dessen Eingangsseite einmal der Momentanwert - Istwert - des Gleichstromes, und zum andern ein Geber für Einstellung eines gewünschten Gleichstromwertes - Sollwertes - angeschlossen wird. Der Stromregler ist an einem Steuerimpulsgenerator für die. Ventile des Stromrichters angeschlossen, dieser Steuerimpulsgenerator liefert an die verschiedenen Ventile Steuerimpulse mit einem Steuerwinkel, der durch die Ausgangsspannung des Strom-, regiere gegeben ist. Weiter umfaßt der Stromrichter eine Anordnung für die Umschaltung der Polarität des Stromrichters im Verhältnis zur Belastung, diese Umschaltung geschieht in Abhängigkeit von der Polarität des genannten Sollwerts, so daß die Polarität des Stromrichters der Polarität des Sollwerts entspricht.

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Die genannte Anordnung für die Polaritätsumschaltung kann aus einem eigentlichen Polumschalter, beispielsweise in der Form eines Kontaktumschalters oder eines Ventilumschalters, bestehen. Eine andere Möglichkeit ist, daß der Stromrichter aus zwei antiparallelgeschalteten (kreuz-geschalteten) Stromrichtern besteht, die dabei so gesteuert werden, daß der eine bzw. der andere ständig blockiert ist, wobei man Zirkulationsströme zwischen den beiden Stromrichtern vermeidet.

Der Stromregler ist normalerweise wie ein Regelverstärker aufgebaut, der in Abhängigkeit vom Unterschied zwischen dem Istwert und dem Sollwert des Stromes eine Ausgangsspannung abgibt, die bestimmend für den Steuerwinkel der Ventile im Verhältnis zu deren Kommutierungsspannungen wird. Der Sollwert kann dabei z.B. von der gewünschten Leistung der GIeichstrombelastung hergeleitet sein, oder - wenn diese ein Gleichstrommotor ist - von seiner gewünschten Drehzahl. Ein Befehl für eine größere Drehzahl führt somit eine Erhöhung des Sollwertes des Stromes mit sich, d.h. der genannte Steuerwinkel wird reduziert, so daß die Gleichspannung des Stromrichters und damit der Gleichstrom steigen kann, bis die gewünschte Drehzahl erreicht ist.

Ein Befehl für eine kleinere Motordrehzahl oder Umkehrung des Motors bringt mit sich, daß der Sollwert der Drehzahl kleiner wird als der Istwert, wobei der Sollwert des Stromes sein Vorzeichen ändert, was bedeutet, daß der Stromrichter auf Wechsel-

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richtung umgesteuert wird, d.h. der Steuerwinkel der Ventile zunimmt und der Gleichstrom schnell auf Null sinkt. Danach kann der Stromrichter blockiert und seine Polarität umgekehrt werden, wonach der Stromrichter in einer der WachseIrichtung entsprechenden Steuerlage deblockiert wird. Wenn der Stromrich-"ter danach auf Gleichrichtung gesteuert wird, d.h. der Steuerwinkel kleiner wird, nimmt seine innere Gleichspannung' (immer noch im Wechselrichterbereich) ab, bis sie die Ankerspannung des Motors unterschreitet, so daß Leistung vom Motor zum Stromrichter rückgespeist wird und die Drehzahl des Motors schnell sinkt.

Bei Umkehrung des Motors wird der Stromrichter bei sinkender Motor-drehzahl kontinuierlich auf Gleichrichtung gesteuert,· und wenn die Motordrehzahl Null ist, geht der Stromrichter auf Gleichrichtung über, so daß die Leistung vom Stromrichter zum Motor gespeist wird, dessen Drehzahl in der gewünschten Richtung anwächst, bis der gewünschte Wert erreicht ist. Wenn es sich dagegen nur um Hinabsteuerung der Drehzahl auf einen niedrigeren Wert handelt, hat das Passieren der erzielten niedrigeren Drehzahl zur Folge, daß der Sollwert des Stromes seine Polarität wechselt. Dabei wird der Stromrichter wieder auf Wechselrichtung gesteuert, wobei er wieder blockiert wird, seine Polarität wieder umgekehrt und der Stromrichter deblockiert und auf Gleichrichtung gesteuert wird, bis sein Gleichstrom dem vom Drehzahlregler diktierten Sollwert entspricht.

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Der Vorgang wird in beiden Fällen ganz automatisch über den Stromregler und Polumschalter gesteuert, und es ist selbstverständlich, daß es wünschenswert ist, daß dies so schnell wie. möglich geschieht. Dabei ist es ebenso selbstverständlich, daß die eigentliche Änderungsgeschwindigkeit des Gleichstromes und die Motordrehzahl durch die Eigenschaften der Komponenten gegeben sind, so daß die Änderungsgeschwindigkeit der genannten Größe im voraus maximiert ist.

Was nun noch verkürzt werden muß, sind die Leerlaufzeiten zwischen den verschiedenen ßchaltschritten. Die Erfindung hat zum Zweck, die Zeit von der Deblockierung des Stromrichters bis zu dem Zeitpunkt zu verkürzen, an dem der Stromrichter wieder anfängt, stromführend zu werden. Nach der Erfindung geschieht dieses derart, daß der Stromrichter mit einem Organ zum Abtasten der Spannung über der Gleichstrombelastung versehen ist, das beim Polaritätswechsel des Stromrichters an die Eingangsseite des Stromreglers angeschlossen wird. Dies Organ gibt dem Stromregler eine Zusatzgröße, die einem solchen Steuerwinkel für die Steuerimpulse entspricht, daß die innere Gleichspannung des Stromrichters einen solchen Wert bekommt, daß die Summe von dieser und der Spannung über der Gleichstrombelastung - in der Leitrichtung des Strömrichters (Summenspannung) gerechnet - um einen gewissen niedrigen Betrag kleiner als Null ist. Die Größe dieses Betrages muß im großen und ganzen der Amplitude der Oberwellenspannung der Gleichspannung des Stromrichters entsprechen, d.h. der Amplitude der der Gleichspannung überlagerten Wechselspannung.

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Das Ergebnis hiervon ist, daß die resultierende Summenspannung über dem Stromrichter gleich nach der Deblockierung negativ ist, so daß kein Strom im Deblockierungsaugenblick fHessen wird, aber diese Spannung ist recht niedrig, und gleich nachdem der Stromrichter auf Gleichrichtung aufgesteuert wird, beginnt der Strom in dem Kreis zu fHessen. In der Praxis wird der Steuerwinkel so bestimmt, daß die Oberwellenspannung der Stromrichterspannung zur Folge hat, daß ein sehr niedriger, pulsierender Strom den Kreis schon bei der Deblockierung durchfließt, obwohl der Durchschnittswert der Summenspannung negativ ist.

Bei früher bekannten Schaltungen wurde der Stromrichter bei voller Wechselrichtersteuerung deblockiert, und erst wenn der Stromrichter so weit auf Gleichrichtung hinabgesteuert war, daß seine Spannung den Wert der Spannung über der Belastung passierte, konnte der Strom zu fliessen beginnen. Es ist. diese Zeit, d.h. die Zeit von der Aufsteuerung auf volle Wechselrichtung bis zur Anpassung der Stromrichterspannung an die Belastungsspannung, die nach der Erfindung verkürzt wird. Während dieser stromlosen Zeit ist die Belastung sozusagen sich selbst überlassen, es kann sich beispielsweise die Motordrehzahl frei ändern, was eine Diskontinuität der Steuerung ergibt. Diese Diskontinuität wird gemäß der Erfindung eliminiert oder stark begrenzt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben, in dieser zeigen:

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Pig. 1a, b', c, d verschiedene Schritte der Umsteuerung, Pig. 2 die entsprechenden Steuerwinkel und Pig. 2-6 erfindungsgemäße Schaltungen.

Pig. 1a und 2a zeigen den stationären Betriebsfall. Der Stromrichter S treibt den Motor M an. Die Stromrichtung wird mit dem Pfeil in Fig. 1a angegeben. Der Stromrichter wird mit einem Steuerwinkel oC angetrieben, eier mittels einer Steuerfunktionsspannung E- von dem speisenden Wechselstromnetz und einer Steuerspannung Es vom Stromregler· hergeleitet wird, wobei die erhalteneStromrichterspannung proportional Es wird. Die Ankerspannung des Motors, die der Stromrichterspannung entgegengerichtet und niedriger als diese ist, xst in Pig. 2 in entsprechendem Maßstabe mit Ea angedeutet.

Im Falle b wird ein Befehl für Hinabsteuerung oder Umkehrung der Drehzahl des Motors erteilt. In erster Linie wird der Stromrichter auf Wechselrichtung entsprechend einem zunehmenden Steuerwinkel c\_ gesteuert. Der Strom im Kreise sinkt schnell auf ITuIl, wonach der Stromrichter blockiert und seine Polarität umgekehrt wird. Danach wird der Stromrichter deblockiert, siehe Fig. 1c und 2c, was nach früher bekannten Methoden bei voller Wechselrichtung, d.h. mit dem Steuerwinkel X₂ erfolgte. Nach der Erfindung wird dagegen die Ankerspannung Ea des Motors abgetastet ' und der Stromregler bekommt eine Eingangsgröße, die einer höheren Spannung Es¹ und dem Steuerwinkel -j( , entspricht. Danach ist nur

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eine kleine Reduktion des Steuerwinkels nötig, bevor die Stromrxchterspannung Es¹ die Motorspannung, passiert, wobei der Strom in der Leitrichtung des Stromrichters zu fliessen beginnt. Der Stromrichter arbeitet als Wechselrichter und die Leistung wird vom Motor zum Stromrichter gespeist, wobei die Drehzahl und "damit die Motorspannung Ea schnell sinken. Bei Umkehrung des Motors setzt sich dieser Vorgang fort, indem der Steuerwinkel oC und damit Es in Takt mit der Motorspannung Ea reduziert werden, und allmählich geht der Stromrichter auf Gleichrichterbetrieb über, die" Drehrichtung des Motors kehrt um und die Drehzahl wächst in entgegengesetzter Richtung, bis die gewünschte Drehzahl erreicht ist.

Wenn es sich dagegen nur um Reduktion der Drehzahl handelt, wird der Stromrichter - wenn die niedrigere Drehzahl erreicht ist wieder auf Wechselrichtung gesteuert, wobei der Strom wieder Null wird. Der Stromrichter wird wieder blockiert und seine Polarität umgekehrt, und wenn er danach deblockiert wird, hat man den Fall d. Nach früheren Methoden würde der Stromrichter auch jetzt bei

voller Wechselrichtung, d.h. dem Steuerwinkel oCp» de blockiert werden, wonach der Stromrichter bis auf einen solchen Grad von Gleichrichtung hinaugesteuert werden würde, daß seine Spannung Es die Motorspannung Ea übersteigen würde.

Nach der Erfindung wird dem Stromregler dagegen erneut eine solche Eingangsspannung verliehen, daß der Stromrichter mit einem Steuerwinkel X _t entsprechend Gleichrichtung, deblockiert

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wird und mit einer Spannung Es, die nur etwas die Motorspannung unterschreitet. Danach ist nur eine kleine Reduktion des Steuerwinkels oL nötig, damit die Stromrichterspannung Es die Motorspannung Eaubersteigt, wobei jLsjb Leistung von Stromrichter zum Motor mittels eines Stromes in der Leitrichtung des Stromrichters zugeführt wird. Bei Reduktion der Drehzahl sind somit zwei Polaritätsumehrungen des Stromrichters nötig, während bei Umkehrung nur eine Polaritatsumkehrung erforderlich ist.

Pig. '-) zeigt eine Stromrichterschaltung nach der Erfindung, bei der ein Stromrichter 8, der von einem Wechselstromnetz 1 gespeist ist, über die Kontakte in zwei Polumschaltern 10, 11 einen Gleichstrommotor 9 speist. Dieser ist mit einem Tachometergenerator 12 gekuppelt, dessen Spannung an ein summierendes Organ 14 angeschlossen wird, das den Eingangskreis eines Stromreferenzgebers 15 bildet. An das Organ 14 wird außerdem ein Sollwertgeber für die Motordrehzahl in der Form eines Potentiometers 13» dessen Mittelpunkt geerdet ist, angeschlossen. Das Potentiometer 13 und Tachometergenerator 12 sind so im Verhältnis zueinander und zum übrigen Steuersystem angeordnet, daß eine gewisse Umlaufrichtung des Motors negativer Ausgangsspannung vom Tachometergenerator und positiver Spannung vom Potentiometer 13 entspricht.

Vom Stromreferenzgeber 15 erhält man einen Sollwert für den Gleichstrom, der dem Unterschied zwischen dem Soll- und dem Istwert der Drehzahl entspricht. Der Sollwert des Stromes wird an

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ein summielendes Organ 18 über eins von zwei Schaltorganen 2, 3 angeschlossen, in Reihe mit 3 ist ein Vorzeichenumkehrer 4 angeordnet, so daß der Sollwert bei stationären Verhältnissen immer mit derselben Polarität an 18 angeschlossen wird. Die Schaltorgane 2 und 3 werden je von einem Kontakt eines der Polumschalter 10 bzw. 11 gesteuert. An das Organ 18 wird weiter ein Signal angeschlossen, das dem wirklichen Wert des Gleichstroms entspricht und von einem strommessenden Organ, z.B. einem Meßtransduktor 16 in einem Leiter zwischen dem Stromrichter und den Polumschaltungskontakten, erhalten werden kann.

Der Ausgang des Organs 18 wird an einen Stromregler 7 von bekanntem Typ angeschlossen, der eine Steuerspannung Es entsprechend der gewünschten Stromrichterspannung liefert, siehe Pig. 1 und 2.

Der Sollwert des Stromes von 15 sowie der Istwert von 16 werden weiter an ein Steuerorgan 5 für die Polumschalter 10, 11 angeschlossen. Die Ankerspannung des Motors wird entnommen und durch einen Spannungsreduktionskreis 17 (Gleichspannungstransformator, Hallgenerator, Spannungsteiler o.dgl.) an ein Spannungsanpassungsgerät 6 angeschlossen. Das Steuerorgan 5, das Spannungsanpassungsgerät 6 und der Stromregler 7 sind in Fig. 4 genauer gezeigt, sie werden in Zusammenhang mit der Funktion des Systems in Fig. 3 beschrieben.

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Bei Start des Motors in der Vorwärtsrichtung wird eine gewisse positive Spannung auf dem Potentiometer 13 eingestellt. Da der Motor stillsteht, gibt der Tachometergenerator keine Spannung ab,, so daß der Stromreferenzgeber 15 nur von der Potentiometerspannung beeinflußt wird und einen negativen Sollwert abgibt, der dem Steuerorgan 5 über die Klemme IR und die Schaltorgane 2 und 3, die jedoch bis auf weiteres beide gesperrt sind, zugeführt wird.

Im Steuerorgan 5 wird der negative Sollwert, der auch mit IR bezeichnet ist, einem Diskriminator 501 zugeführt, der nur ein Ausgangssignal abgibt, wenn IR positiv ist. In diesem Pail wird also das Ausgangssignal von 501 Full, weshalb das Signalumwandlergitter 506 ein Ausgangssignal über das Schaltorgan 504 abgibt, wobei die Kippanordnung 505 in die O-Lage geht und ein Ausgangssignal abgibt, das dem Und-Glied 510 einmal direkt und zum andern über das Schaltorgan 508 zugeführt wird, das vom Signalumwandlerglied 5H gesteuert wird. Dieses (5H) hat bis auf weiteres kein Eingangssignal, weshalb sein Ausgangssignal das Organ 508 offen hält, die Kippanordnung 509 in die O-Lage geht, so daß das Und-Glied 510 ein Signal an beiden Eingängen bekommt und ein Startsignal an das Vorwärts-Relais 10 in Pig. sendet, dessen Kontakte geschlossen werden. Das Signal von wird über die Glieder 515 und 512 und das Organ 513, das später¹ beschrieben wird, dem Signalumwandler 5H zugeführt, dessen Ausgangssignal danach wegfällt, 508 wird gesperrt. Dabei geschieht jedoch nichts, weil die Kippanordnungen 505 und 509 schon in der O-Lage liegen.

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Wenn das Vorwärts-Relais 10 anspricht, wird das Organ 2 in Fig. geöffnet, die Stromreferenz IR wird über das Organ 18 dem Stromregler 7 zugeführt, der eine positive Steuerspannung Es dem Stromrichter 8 zuführt, der dem Motor 9 über die Kontakte in der Vorwärtsrichtung Strom gibt und der Motor in der Vorwärtsrich-'tung startet und seine Drehzahl erhöht, bis das Signal vom Tachometergenerator 12 mit dem auf dem Potentiometer 13 eingestellten übereinstimmt. In derselben Weise wächst der Strom im Stromrichter und Motor an, und sein mittels des Transduktors 16 gemessener Wert IS wird den Organen 18, 5 zugeführt, und bei gewünschter Drehzahl herrscht Gleichgewicht in den Organen, 14, 15, 18 und 7· Der Istwert des Stromrichters wird wie erwähnt.dem Organ 5 über die Klemme IS zugeführt, die zu einem Diskriminator 502 führtι der wie auch 501 nur ein Ausgangssignal bei positivem Eingangswert gibt. So wie die Schaltung aufgebaut ist, kann das Signal vom Meßtransduktof 16 nur positiv werden, so daß 502 ein Ausgangssignal an 5Q3, 504 und 512 sendet. 512 ist ein Oder-Glied, das schon ein Eingangssignal von 515 hat. 503 und 504 werden vom Eingangssignal gesperrt, was jedoch auch keine Änderung ergibt, weil die Kippanordnung 505 schon in der Nullage liegt. Der Motor setzt also seinen Betrieb ungestört fort. Der Fall entspricht Fig. 1a und 2a.

Bei Hinabsteuerung der Drehzahl entweder auf eine niedrigere Drehzahl oder für die Umkehrung des Motors wird der Potentiometer 13 auf einen niedrigeren bzw. negativen Wert eingestellt,

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wobei die Tachometerspannung im Organ 14 überwiegt und der Sollwert des Stromes, d.h. der Ausgang von 15, sein Vorzeichen ändert und positiv wird. Dabei gibt in Fig. 4 der Diskriminator 501 ein Ausgangssignal, aber da die Organe 503 und 504 gesperrt sind, hat dies einstweilen keine Folgen.

Dagegen wirkt die geänderte Polarität auf IR durch die Organe 2, 16 und 7, so daß^ die Steuerspannung Es zum Stromrichter 8 auf einen negativen Wert zu geht, wobei der Stromrichter gegen Wechselrichtung, entsprechend Fig. 1b und 2b, gesteuert wird. Dabei sinkt der Hauptstrom und damit IS sehr schnell und wird Null, wobei das Ausgangssignal vom Diskriminator 502 wegfällt. Dabei werden die Organe 503 und 504 geöffnet, wobei das letztere ohne Ausgangssignal von 506 ist. Dagegen geht die Kippanordnung 505 durch das Signal 503 in die 1-Lage, wobei das untere Eingangssignal zum Glied 510 wegfällt und das Vorwärtsrelais 10 abfällt. Dabei werden der Stromrichter und der Motor voneinander getrennt. Das Organ 2 wird gesperrt, so daß die Stromreferenz IR zu 18 wegfällt.

Das Glied 515 und damit 512 sind nun ohne Signal, wobei auch das Eingangssignal zum Umwandlerglied 514 wegfällt. Dies geschieht jedoch nicht unmittelbar, sondern ein auachaltverzögerndes Organ 513 hält das Signal zu 514 einen Augenblick aufrecht, weshalb die Organe 507 und 508 gesperrt bleiben.

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Das Wegfallen des AusgangsSignaIs von 515 bringt weiter mit sich, daß ein Schaltorgan 75 am Eingang zum summierenden Organ 18 in Fig. 4 leitend wird, wobei eine positive Spannung über einen Widerstand 74 dem Stromregler 7 zugeführt wird. Dieser umfaßt einen Verstärker 71 mit einem Rückschaltkondensator 72, die positive Eingangsspannung von 74 über 75 und 18 bringt eine negative Ausgangsspannung von 71 und damit volle Hinabsteuerung des Stromrichters mit sich. Diese Hmabsteuerung wird jedoch entsprechend dem maximal zulässigen Steuerwinkel (^p in Fig. 2c), a.h. Wechselrichterbetrieb, mit Hilfe eines Grenzwertgebers in der Form eines Potentiometers 73 begrenzt, der von einer positiven Spannungsquelle gespeist und an 18 über eine Diode 78, einen Spannungsteiler 76, 77 und ein Schaltorgan 65, gesteuert von 512, angeschlossen ist. Das Signal Es kann somit nicht negativer werden als durch die Spannung von 73 bestimmt ist.

Wie vorhin erwähnt, entnimmt man die Ankerspannung des Motors 9 und über das Organ 17 wird eine reduzierte Spannung Ea proportional der Ankerspannung dem Gerät 6 zugeführt. Wenn der Motor' vorwärts läuft, wird Es als positiv gerechnet. Die Kippanordnung 505 ist in der 1-Lage und gibt ein Signal einmal an den oberen Eingang des Uhd-Gliedes 511 und andererseits an das Schaltorgan 61', so daß das Signal von 17 über 61 und eine Widerstandskombination 63a und Diode 67 dem Schaltorgan 64 zugeführt wird, das vom Glied 512 gesteuert ist. Das Signal von hier ist Null, weshalb 64 offen ist, während 65 gesperrt ist. Dies bedeutet, daß

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aer Grenzwertgeber 73 durch das'Spannungsanpassungsgerät 6 ersetzt wird und der Regler 7 eine Eingangsspannung bekommt, die dem Steuerwinkelό(, in Fig. 2c und einer Stromrichterspannung entspricht, die nur die Ankerspannung des Motors um einen Betrag unterschreitet, der von 63a, 63b, 67 bestimmt ist und im großen und ganzen der Oberwellenspannung der Gleichspannung des Stromrichters entspricht. Diese Spannung wird im Rückschaltkondensator 72 im Regler 7 gespeichert.

Wenn danach das Yerzögerungsorgan 513 das Eingangssignal zu 514 unterbricht, wird das Organ 507 geöffnet, wobei die Kippanordnung 509 in die 1-Lage geht. Das Glied 511 bekommt nun ein doppeltes Eingangssignal und schaltet das Rückwärts-Relais 11 ein, wobei die Stromreferenz IR über den Vorzeichenumkehrer 4 und das Organ 3 an 18 und damit an den Regler 7 angeschlossen wird. Gleichzeitig bekommt das Glied 515 ein Eingangssignal und sendet ein Ausgangssignal an 512 und 75· Hierbei wird die Hinabsteuerung 74, 75 gesperrt, und eine Umschaltung erfolgt von 6 zu 73· Das Signal von 6 bleibt jedoch noch im Kondensator 72 liegen. Der Stromrichter 8 wird also an den Motor in einer Steuerlage mit dem Steuerwinkelo( nach Fig. 1c und 2c angeschlossen. Da keine Einschaltverzögerung in 513 vorkommt, bewirkt das Signal von 515 über 512 und 513, daß das Ausgangssignal von 514 wegfällt, wobei 507 und 508 gesperrt werden. Die Kippanordnung 509 bleibt jedoch in ihrer 1-Lage liegen.

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Die Stromreferenz IR ist positiv, wird aber im Vorzeichenumkehrer 4 umgekehrt, weshalb der Stromrichter auf einen abnehmenden Steuerwinkel zu hochgesteuert wird. Dabei wird der Gleichstrom sehr schnell gleich dem eingestellten Strom entsprechend IR, aber der Stromrichter arbeitet als Wechselrichter, Leistung 'wird vom Motor zum Stromrichter gespeist, wobei der Motor gebremst wird. Dabei sinkt der Gleichstrom und der Regler vermin^ dert den Steuerwinkel, und bei Umkehrung des Motors setzt der Vorgang kontinuierlich mit im großen und ganzen konstantem Gleichström aber abnehmendem Steuerwinkel fort. Wenn dieser passiert, geht der Stromrichter auf Gleichrichterbetrieb über, der Motor wird ganz gebremst, kehrt seine Drehrichtung um und wird rückwärts getrieben, bis die neue umgekehrte Drehzahl und damit Gleichgewicht in der Regelkette 14, 15, 4, 5, 18, V erreicht ist. Wenn der Strom anwächst, gibt IS ein Signal über 502, wobei 503 und 504 gesperrt werden, aber die Kippanordnungen 505 und 509 in der 1-Lage liegen bleiben»

Wenn es s.ich nur um Hinabsteuerung der Drehzahl handelt, wird der obengenannte Vorgang unterbrochen, wenn die niedrigere Drehzahl passiert wird. Dabei ändert nämlich das Signal seine Polarität in der Kette 14, 15, 4, i, 18, /, wobei der Stromrichter wieder hinabgesteuert wird und der Gleichstrom und damit IS Null werden.

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Wenn IR seine Polarität ändert, fällt das Signal von 501 weg, wobei 506 ein Signal abgibt, Wenn IS Null wird, wird 504 geöffnet und die Kippanordnung 505 geht in ihre O-Lage. Das Rückwärts-Relais 11 fällt ab und das Organ 3 wird gesperrt. Das Signal von 515 und von 512 fällt weg. Die Hinabsteuerung 74, 75 wird eingeschaltet und das Begrenzungsgerat 73 wird durch das Organ 6 ersetzt, das diesmal über den Signalumkehrer 66 und'das Schaltorgan 62 ein neues Signal im Regler 7 einstellt, das dem Steuerwinkel o( ₄ in Pig. 1d und 2d entspricht. Nach einer Weile hört das Signal von 513 zu 514 auf, wobei das O-Signal von der Kippanordnung 505 dem Glied 510 einerseits direkt, andererseits über 506 und die Kippanordnung 509 zugeführt wird, die in die O-Lage geht. 515 und 512 geben wieder ein Signal ab, wobei die Hinabsteuerung 74, /5 wegfällt und 6 durch 73 ersetzt wird. 507 und 508 werden gesperrt.

Die negative Stromreferenz IR wird über das Organ 2 eingeschaltet und ergibt eine positive Steuerspannung Es von 7 mit dem Steuerwinkel ?\ * > und der Stromrichter, der nun wieder über das Vorwärts-Rele.is 10 eingeschaltet worden ist, wird auf gesteuert, bis der Gleichstrom üerart anwächst, daß IS gleich IR wird, und die Drehzahl wird bei einer der auf dem Potentiometer 13 eingestellten Spannung entsprechenden Tachometerspannung eingestellt.

Während man also früher nach einer Umschaltung immer den Stromrichter bei voller Hinabsteuerung startet, d.h. bei maximalem Steuerwinkel c/ps der vom Grenzwertgeber 73 diktiert war, wird

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man nach der Erfindung immer den Stromrichter mit einem Steuerwinkel (c*~, <\.) starten, der einer Stromrichterspannung Es entspricht, die unmittelbar unter der aktuellen Motorspannung Ea liegt. Die darauf folgende Hinaufsteuerung wird also zur Folge haben, daß der Stromrichter fast unmittelbar stromführend wird, wobei eine gute Kontinuität der Umschaltung erhalten wird. Schalttechnisch ist es also das Spannungsanpassungsgerät 6, das die Neuheit der Erfindung darstellt.

Man sieht weiter, daß die Größe des Spielraums, der vermieden wird, von dem Unterschied zwischen der Motorspannung Ea und der voller Hinabsteuerung des Wechselrichters entsprechenden Spannung abhängt, mit anderen Worten von dem Unterschied zwischen dem Steuerwinkel cK ^ oder o{, und dem maximalen Steuerwinkel K?· Der größte Zeitgewinn wird somit nach Fig. 1d und 2d erhalten, was um so bedeutungsvoller ist, da man in diesem Fall zwei Umschaltungen hat.

In Fig. ^ ist der Polumschalter als Kontaktumschalter gezeigt.' In Systemen, bei denen die Forderung nach Schnelligkeit derart ist, daß das oben beschriebene Spannungsanpassungsgerät verwendet wird, zieht man es jedoch vor, den Kontaktumschalter durch einen Ventilumschalter mit antiparallelgeschalteten Thyristorventilen zu ersetzen, wobei man einen schnelleren Umschalter erhält. Die Relais 10 und 11 in Fig. 3 werden dabei durch ein Steuergerät für die Thyristorventile ersetzt. Das Prinzip geht

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aus Fig. 5 hervor, das den Stromrichter 8 und den Motor 9 über zwei antiparallelgeschaltete Sätze von Thyristoren 10a, b und 11a, b, die von den Und-Gliedern 510 bzw. 511 gesteuert sind, verbunden zeigt.

Es ist weiter hervorzuheben, daß die Blockierung des Stromrichters 8 nach Fig. 3> 4 und 5 durch Wegschalten der Stromreferenz IR über 2 oder 3 und Einschalten des Hinabsteuerungssignals von 74, 75 erfolgt.

Ein System, das in seiner Funktion gleichwertig mit dem in Fig. ist, wird erhalten, wenn der Stromrichter 8 durch zwei antiparallelgeschaltete Stromrichter 8a und b ersetzt wird, die in Fig. 6 gezeigt sind. Diese können dann mit einem gemeinsamen Steuerimpulsgenerator 8c versehen sein, der vom Stromregler 7 gesteuert wird. Ein- und Ausschalten des Stromrichters geschieht dann durch Ein- und Ausschaltung der Steuerimpulse mittels Schaltorgane 1Od und 11d, die vom Steuerorgan 5 in derselben Weise wie die Umschalter 10 und 11 in Fig. 3 gesteuert werden. In diesem Fall sieht man, daß bei Umschaltung der eine Stromrichter dadurch blockiert wird, daß der Steuerimpulsgenerator 8c weggeschaltet wird, wonach der andere deblockiert wird, wenn der Steuerimpulsgenerator an diesen geschaltet wird.

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Claims

- 19 Patentansprüche;

M .) Umkehrbarer Stromrichter zum Speisen einer GIeichstrombelastung aus einem Wechselstromnetz mit einem Stromregler, an dessen Eingangsseite der Istwert aes Gleichstromes und ein Sollwertgeber für die Einstellung eines gewünschten Gleichstromwertes angeschlossen sind und der selbst an einem Steuerimpulsgerät angeschlossen ist, das Steuerimpulse den Ventilen des Stromrichters mit einem Steuerwinkel zuführt, der von der Ausgangsspannung des Stromreglers abhängt, und mit einer Anordnung zum Umschalten der Polarität des Stromrichters in Abhängigkeit von der Polarität des Sollwertes des Stromes, wobei eine Polaritätsänderung des genannten Sollwertes eine Hinabregelung des Stromrichters auf Wechselrichtung und gegebenenfalls seine Blockierung vor der Umschaltung der Polarität des Stromrichters mit folgender Deblockierung und Aufsteuerung auf Gleichrichtung bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß dein Stromrichter ein Organ zum Abtasten der Spannung über der Gleichstrombelastung zugeordnet ist, das bei Polaritätswechsel des Stromrichters an den Stromregler angeschlossen wird und diesem ein Signal zuführt, das einem Steirerwinkel der Steuerimpulse entspricht, der einer solchen Größe der inneren Gleichspannung des Stromrichters entspricht, daß die Summe von dieser und der Spannung über der Gleichstrombelastung, m der Leitrichtung des Stromrichters gerechnet, um einen gewissen Betrag kleiner als Null ist.

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2.· Stromrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der genannte Verlauf die Amplitude der Oberwellenspannung der
Gleichspannung des Stromrichters unterschreitet, ihr aber im übrigen im großen und ganzen entspricht.
5. Stromrichter nach Anspruch 1, bei dem die Anordnung für die Polaritätsumschaltung aus zwei antiparallelgeschalteten Stromrichtern besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Stromrichter ein gemeinsames Steuerimpulsgerät haben, das an den Stromrichterventilen über getrennte Schaltorgane angeschlossen ist, von denen das eine -bzw. das andere in Abhängigkeit von der Polarität des Sollwertes des Stromes blockiert ist.

4· Stromrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromrichter ein Blockierungsgerät umfaßt, daß an der Eingangsseite des Stromreglers angeschlossen und vom Ist- und Sollwert des Stromes derart beeinflußt ist, daß ein Polaritätswechsel des Sollwertes in erster Linie eine Hinabsteuerung des Stromrichters auf Wechselrichtung und - wenn der Istwert auf einen gewissen niedrigen Wert gesunken ist - eine eventuelle Blockierung des Stromrichters mit folgendem Polaritätswechsel und Deblockierung von diesem bewirkt.

5· Stromrichter nach Anspruch 4, bei dem die Anordnung für die Polaritätsumschaltung aus zwei antiparallelgeschalteten Stromrichtern besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Biockierungsgerät in Abhängigkeit von der Polarität des Sollwertes den einen bzw. den anderen der genannten Stromrichter blockiert.

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