DE1913554A1

DE1913554A1 - Wechselrichterschaltung

Info

Publication number: DE1913554A1
Application number: DE19691913554
Authority: DE
Inventors: Schlabach Leland A; Lesster Leban E
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1968-03-21
Filing date: 1969-03-18
Publication date: 1969-10-02
Also published as: US3504266A; JPS4818723B1; FR2004436A1

Description

Ί7. März 1969

WESTINGH0U3E ELECTRIC · . Erlangen, · " '

CORPORATION Werner-von-Siemens-Str.50

Pittsburgh/ΡΑ, USA

Unser Zeichen: PLA 68/8257, C/Hm

Wechselrienterschaltung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wechselrichterschaltung mit Zwangskommutierung und ist besonders geeignet für Eingangsgleichspannungen mit variablen oder gesteuerten Spannungewerten. Zur Kommutierung sind an die Eingangsleitungen Kommutierungskondeneatoren angeschlossen, deren Entladung zu vorbestimmten Zeiten vorübergehend die Polarität an den gesteuerten Stromrichtern der Wechselrichterschaltung umkehrt, so daß der Strom des jeweils stromführenden Stromrichters auf den Wert Null gebracht wird.

Derartige Wechselrichterschaltungen werden im allgemeinen zur Speisung von Wechsel- oder Drehstrommotoren verwendet. Durch Einstellen der Gleichspannung und der Ausgangsfrequenz der Wechselrichterschaltung läßt sich der Motor bei entsprechend geringer Spannung oder Frequenz auch mit niedrigen Drehzahlen betreiben. Aufgabe der erfindungsgemäßen Anordnung ist es, bei einer derartigen Wechselrichteranordnung zu gewährleisten, daß auch bei Absinken der Eingangsgleichspannung und normalerweise dadurch bedingter geringerer Ladung der Kommutierungskondensatoren eine einwandfreie Kommutierung gewährleistet bleibt. Hierdurch läßt sich die erfindungsgemäße Wechselrichterschaltung auch bei niedrigen Spannungen mit relativ hohen Strömen betreiben .

Die Erfindung bezieht sich damit auf eine Wechselrichterschaltung zur Speisung eines Verbrauchers aus einer Gleichstromquelle über gesteuerte Stromrichter mit Kommutierungskondensatoren, deren Entladung die Polarität an dem jeweils stromführenden ««steuerten Stromrichter vorübergehend umkehrt. Das Neue besteht dabei darin, daß in die Verbindungsleitung zwischen

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Gleichstromquelle und gesteuerten Stromrichtern eine Induktivität geschaltet ist, daß dieser Induktivität ein Kommutierungskondensator in Seihe zu einem kontaktlosen Schalter parallel geschaltet ist und daß die Induktivität einen Nebenschlußpfad mit Widerständen und ein steuerbares Schaltelement besitzt, dessen Steuerkreie seiaerseits einer Spannungsmeßeinrichtung zur Messung der Spannung an den Kommutierungskondensatoren nachgeschaltet ist, so daß bei einem bestimmten Spannungswert durch Einschaltung des Nebenschlußpfades über das steuerbare Schaltelement der bei jeder Entladung eines Kommutierungskondensators einsetzende Schwingungsvorgang unterbrochen wird.

Je ein Ausführungsbeispiel ist in schematischer Darstellung in den Figuren 1 und 5 enthalten. Die Figuren 2, 3 und 4 zeigen Diagramme von Kurvenverläufen zur Erläuterung der Wirkungsweise der in Fig. 1 dargestellten Schaltung.

In Fig.1 ist eine Wecheelrichterschaltung dargestellt mit einer Gleichstromquelle V, die eine Auagangsspannung E zwischen der B+ und der B- Leitung abgibt. Der Wechselrichter speist eine dreiphasige Last mit den impedanzen Za, Zb, Zc. Diese Impedanzen stellen beispielsweise die Windungen eines Dreiphasenwechselstrommotors dar. Zur Speisung der Impedanzen dient eine dreiphasige Stroarichterbrückenschaltung mit den Zweigen A, B und C. In diesen Zweigen sind Stromrichter Sa1, Sa2, Sb1, Sb2, SCI, Sc2 in Brückenschaltung angeordnet. Die Wechselstromausgänge sind an Abgriffe Ta, Tb und Tc geführt. Die anderen Enden der Impedanzen Za, Zb und Zc sind in Stern geschaltet. Die Gleichstromanschlüsse der Gleichrichterbrückenco schaltung sind an je eine Leitung X1 bzw. Ϊ1 angeschlossen.

.e>. Die Steueranschlüsse der Stromrichter sind mit G anstelle des

^ S bezeichnet, so ist beispielsweise der Steueranschluß des -* Stromrichters Sa1 mit Ga1 bezeichnet. Außerdem ist an die Drehin Stromanschlüsse Ta, Tb und Tc eine Brückenschaltung aus Dioden ^m Dal, Da2, Db1, ^b2, Dd, Dc2 angeschlossen. Die Gleichstromanschlüsse der iodenbrückenschaltung sind an Leitungen X2 und Y2

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geführt.

Ein Kommutierungsstroiiikreis enthält je eine Kommutierungsdrossel L1 mit einer Wicklung 1-2 und einer Wicklung 2-3, die in Reihe geschaltet sind, ro daß die Kommutierungsdrossel L1 zwischen die Le it mg B+ und die Leitung X1 geschaltet ist. In ähnlicher Weite ;u; eine Kommutierungsdrossel L2 mit den Wicklungen 1 * —2' und 2'—3' zwischen die B- Leitung und die Y1-Leitung geschaltet. Zwei Kommutierungskondensatoren C1 und C2 sind zueinander in Reihe zwischen die Leitungen B+ und B- geschaltet. Parallel zu ihnen liegen zwei Kommutierungsstromrichter S1 und S2, die an die Mittelabgriffe 2 von der Kommutierungsdrössel L1 und 2¹ von der Kommutierungsdrossel L2 angeschlossen sir.d. Die Verbindungspunkte der Kommutierungskondensa-uorefi 01 und C2 und der Kommutierungsstromrichter S1 und S2 sind an. Verbindungspunkt J1 zusammengefaßt. Die Stromrichter 51 und S2 enthalten Steueranschlüsse G1 und G2.

In Fig. ? sind in den Kurven S1, S2, Sa1, Sa2, Sb1, 8b2, Sd und Sc^ aie Impulse aargestellt, die an die Steuerelektroden der genann'jjn Stromrichter gegeben werden. Eine Kommutierung des oberen Zweige.-: der Stromrichter Sa1 , Sb1 und Sd wird mit dem Durchsteuern des Kommutierungsstromrichters St eingeleitet. In reiche:· Weise bewirkt die Durchsteuerung des Kommutierungsstromrichters S2 die Kommutierung im unteren Zweig der Stromrichterbrückenschaltung mit den Stromrichtern Sa2, Sb2 und Sc2. Die Steuerimpulse der Stromrichter Sa1 bis Sc2 sind zeitlich so irestaffeit, daß sich in den Impedanzen Za, Zb und Zc die in Fig. 2 dargestellten Stromkurven ergeben.

_o Während des Zeitabschnittes TO biß T1 sind die Stromrichter Sa1, ^ Sc1 und Sb2 durchgesteuert. Der Strom fließt damit über Za und ·£- Zc zum Sternpunkt und über Zb wieder zurück. Zur Zeit T1 zündet

■*^ der KommutierungSRtromrichter ST und leitet die Kommutierung des 2^ oberen Zweiges der Stromrichterschaltung ein. cn

In Fig. 3 ist nun die Kurvenform der Spannungswerte des Verbindung spunkten JI zwischen den Kommutierungskondensatoren C1

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und 02 dargestellt. Die Kommutierungskondensatoren C1 und C? haben den gleichen, nur um 180° gegeneinander versetzten Spannungaverlauf. Kurz vor der Zeit T1 ist der Kommutierungskondensator C1 auf eine positive Spannung E + e aufgeladen, wobei e eine relativ kleine Spannung bedeutet, auf die der Kondensator aufgeladen wird durch Resonanzerscheinungen im Stromkreis. Entsprechend ist zu einer Zeit kurz vor T1 der Komtiiutierungskondcnsator C2 auf eine negative Spannung -e aufgeladen.

Zur Zeit T1 verursacht die Zündung des Kommutierungsstromrichtera ,ii eine Entladung des Kommutierungskondensators C1 über die Wicklung 1-2 der Komrautierungsdrossel L1 und den Kommutierungsstromrichter S1. Dieser Stromfluß über die Kommutierungsdro86el ,j1 bewirkt, daß das Ende 3 der Kommutierungsdrossel L1 negativ wird gegenüber dem Mittelabgrii'f 2. Der Stromfluß über die Leitung X1 wird also unterbrochen.

Während dieser Zeit fließt der Laststrom,bedingt durch die Induktivität der Impedanzen Za, Zb und Zc,übor einen Stromkreis, der am Ausgangaanschluß der Impedanz Zb beginnt über den Stromrichter Sb'-., die Kommutierungsdrossel L2, die Diode D2, die Widerstände K? und R4, die Dioden D2 und Dc?,über die Impedanzen Za und Zc und über die Impedanz Zb zum Anschlußpunkt Tb. Die Dioden Dal bis Dc2 bewirken also, daß der Laststrom während der Kommutierungszeiten weiter über die Impedanzen Za, Zb und Zc fließen kann.

Um bestimmte Stromrichter der Brückenschaltung nach einer Kommutierungsphaae wieder zünden zu können, ist as notwendig, einen Neb<»nschlußpfad für die induktiven Elemente der Wechselrichteranhaltung zu schaffen. Wie aus Pig. 1 hervorgeht, werden diese fiebenschlußpfade von einem Strom durchflossen, wenn eine Seite der Briickenschaitung gerade kommutiert. Der Nebenschlußpfad zu der Kommutierungsdrossel L1 enthält die Widerstände R1, R3, R5» pine Diode 1)1 und einen Stromrichter 3:5 mit dem Steueranschluß !"5 5. Die Widerstände RI und R3 sind zueinander in Reihe geschal-

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tet, während der Widerstand H5 den Mittelabgriff der Widerstände R1 und R3 mit dem Mittelabgriff 2 der Kommutierungsdrossel LI verbindet. Die Diode D1 ist zwischen dem Widerstand R1 und die Leitung B+ geschaltet. Der Stromrichter S3 verbindet das Ende 3 der Kommutierungsdrossel L1 an der Leitung X1 mit dem freien Ende des Widerstandes R3 an der Leitung X2. Der Nebenschlußpfad zur XwJimuTiierungsdrossel L2 ist mit den Widerständen R2, R4, Rb der Diode D2 und dem Stromrichter S4 mit dem Steueranschluß G4 entsprechend aufgebaut.

Wenn nach einer Kommutierungsphase, beispielsweise der über die Kommutierungsdrossel L1 fließende Strom keinen Weg durch einen der Stromrichter Sa1, Sbi und Sc 1 findet, und der Stromrichter S3 im leitenden Zustand ist, wird der über die Kommutierungsdrossel Li fließende Strom sich über den Stromrichter S3, die Widerstände R3 und R1 und die Diode D1 schließen. Gleichzeitig stellt dieser Parallelpfad zur Kommutierungsdrossel L1 einen Parallelpfad zu dem Ladestromkreis für den Kommutierungskondensator C1 dar, so daß beim Durchsteuern des Stromrichters S3 der Stromfluß über den Kommutierungsstromrichter S1 unterbrochen und so die jeweils erreichte Ladung des Kommutierungskondensators C1 festgehalten wird. Die Widerstände R5 und R6 sind relativ hochohmig gegenüber den Widerständen R1, R3 bzw. R2, R4. Die Spannung e entspricht also etwa dem Spannungsabfall an den Widerständen R1 und R3 bzw. R2 und R4.

Wie weiter aus Pig. 3 hervorgeht, ist zu einer Zeit ti am Ende der Kommutierungsphase am Mittelpunkt J1 eine Spannung mit dem Wert E + e vorhanden. Von diesem Augenblick ab kann ein neuer Zündimpuls auf den entsprechenden Stromrichter des oberen Teiles

o der Stromrichterbrückenschaltung gegeben werden. Die Wirkungs-

O₀ weise des Nebenschlußpfades für die Kommutierung3drossel L2 ⁴^ ist mit derjenigen der Kommutierungsdrossel L1 identisch.

Zl Z_ur Zeit ti sind die Stromrichter Sa1, Sb2 und Sc 2 leitend,

Es ergeben sich dann in den Impedanzen Za, Zb und Zc die in

wie aus den Kurven SaI, üb2 und 3c2 der Fig. 2 hervorgeht.

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Pig. 2 dargestellten Stromwerte,

Zur Zelt T2 gelangt ein Kommutierungsimpuls g2 auf das Gitter G2 des Kommutierungestromrichters S2, so daß ein Entladestromkreis für den Kommutierungskondensator C2 über die Windung 1·-2· der Kommutierungsdrossel L2 geschlossen wird. Der Entladestrom des Kondensators G2 hat dann zur Folge, daß das Ende 3¹ der Kommutierungsdroesel L2 positiv wird, so daß der Strom über die Stromrichter Sb2 und Sc2 unterbrochen wird. Während dieser Zeit fließt der Laststrom vom Anschluß Ta über die Impedanz Za zurück über die Impedanzen Zb und Zc, die Anschlüsse Tb und Tc, die Dioden Db1 und Dd, die Widerstände R3 und R1, Diode D1, die Kommutierungsdrossel L1 und den Stromrichter Sa1 zurück zum Anschluß Ta. Nachdem die Kommutierung beendet ist, liegt an den StromrichternSa2, Sb2 und Sc2 wieder eine Spannung in Durchlaßrichtung an. Eine Spannung in Durchlaßrichtung liegt auch am Stromrichter S4,bedingt durch den über die Kommu tierungsdrossel L2 fließenden Entladestrom des Kondensators C2. Wenn der Stromrichter S4 leitend ist, fließt der Strom über die Kommutierungsdrossel L2 nach Entladung des Kommutierungskondensators C2 über die Diode D2 und die Widerstände R2 und R4, sowie den Stromrichter S4, so daß der Verbindungspunkt J¹I auf der Spannung -e zur Zeit t2 in Pig. 3 verbleibt. Gleichzeitig ist der Kondensator C1 auf eine Spannung E + e aufgeladen. Diese Spannungsverteilung bleibt bestehen während der ganzen Zeit bis zum Zeitpunkt T3.

Falls die EingangsgLeichspannung der Spannungsquelle V auf dem gewählten Wert E bleibt, und die Stromrichter S3 und S4 leitend bleiben, wird der Wechselrichter in der beschriebenen Weise _o weiterarbeiten, so daß die in Fig-r 2 dargestellten Kurvenformen sich ergeben. Hierbei ist angenommen, daß die Ausgangsspannung -c- E der Gleichspannungsquelle so groß gewählt ist, daß eine ent-

•^ sprechende Ladung der Kommutierungekondensatoren C1 und C2 zur ^ sicheren Kommutierung der fließenden Ströme ausreicht. Es ist <t jedoch möglich, daß die Ausgangsspannung der Gleichspannungsquelle V - bedingt durch Steuereinflüsse oder Kurzschluüströme unter ihren N-mwert absinkt.

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Um auch hierbei eine sichere Kommutierung zu gewährleisten, besitzt die Schaltung nach Pig.1 zusätzlich zu den bisher beschriebenen Bauelementen eine Spannungsmeßeinrichtung, deren Ausgang auf die Steueranschlüsse der Stromrichter S3 und S4 einwirkt. Wenn nämlich im Anschluß an ein Kommutierungsintervall der jeweilige Stromrichter S3 oder S4 nicht leitend ist, so wird beider Strom über

spielsweise/die Kommutierungsdrossel L1 nach vollständiger Entladung des Kommutierungskondensators C1 weiterfließen und den Kommutierungskondeneator in entgegengesetztem Sinne wieder aufladen. Es entsteht dann zwischen Kommutierung und Kommutierungsdrossel ein Schwingkreis. Hierdurch ist es möglich, einen Kommutierungakondensator nicht nur zu entladen, sondern umzuladen, so daß auch bei verminderter Eingangsspannung ein zur Kommutierung genügend großer Strom über die Kommutierungsdrossel L1 bzw. L2 fließen Kann. Der Schwingungsvorgang wird nach seinem Einsetzen in dem Moment unterbrochen, wo der entsprechende Stromrichter S3 oder S4 leitend wird.

Fig, 4 zeigt nun einen Plan für die Ladespannungen der KommutierungsKondensatoren C1 und C2 für aufeinanderfolgende Halbwellen der Wechselrichter abhängig von der Eingangsspannung, die von der Gleichspannungsquelle V abgegeben wird. Die zur Kommutierung notwendige Spannung ist mit E bezeichnet. Die ausgezogene Linie zeigt daher die positiven Spitzenspannungen auf die die Kommutierungskondensatoren aufgeladen werden und die gestrichelte Linie kennzeichnet die negativen Spitzenspannungen der Kommutierungskondensatoren. Wenn beispielsweise die Ausgangsspannung der Spannungsquelle V den Wert E erreicht, schwankt die Spannung am Mittelpunkt der Kommutierungskondensatoren zwischen dem Wert E und Null. Wenn die Gleichspannung der Spannungsquelle V jedoch auf den Wert E absinkt, so kann aus Pig. 4 gesehen

(D y

werden, daß die Spannung des Mittelpunktes J1 der KoMHitierungs-ο kondensatoren zwischen dem Wert 3/4 E und dem Wert - 1/4- E ^_- schwankt. Hieraus sieht man, daß bei jedem Ent- bzw. Umladevor-"* gang ein Spannungssprung von der Größe des Wertes E an den

«» Kommutierungskondensatoren vorhanden ist. Eine in Pig. 1 dargestellte Spannungsmeßeinrichtung sorgt nun dafür, daß diese in

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Pig. 4 dargestellten gewünschten Verhältnisse erreicht werden, indem sie zum richtigen Zeitpunkt den Schwingkreis der Kommutierungskondensatoren C1, C2 mit der Kommutierungsdroesel L1 bzw. der Kommutierungsdroeeel L2 unterbricht.

Diese Spannungsmeßeinrichtung enthält in Fig. 1 einen Spannungs-■ teiler bestehend aus der Parallelschaltung eines Widerstandes R7 und eines Kondensators C7, die in Reihe geschaltet sind mit der Parallelschaltung eines Widerstandes H8 und eines Kondensators C8. Dieser Spannungsteiler ist unmittelbar an die Gleichspannungsquelle V angeschlossen. Der Wert dieser Widerstände und Kondensatoren ist so gewählt, daß an dem,Verbindungspunkt J2 die halbe Spannung der Gleichepannungsquelle V vorhanden ist. Damit genügt die Spannung zwischen den Verbindungspunkten J1 und J2 folgenden Gleichungen:

^VC1 ^{+ V}J12 ^V7 ~

V - V - V - O

^VC2 ^V8 ^VJ12 ^υ»

wobei VC1 die Spannung am Kommutierungskondensator C1, VC2 die - Spannung am Kommutierungskondensator C2, V7 und V8 die Spannung zwischen dem Verbindungspunkt J2 und dem Leiter B+ und zwischen dem Verbindungspunkt J2 und dem Leiter B- darstellt, während mit VJ12 die Spannung zwischen den Verbindungepunkten J1 und bezeichnet ist. Eine Subtraktion beider Gleichungen ergibt:

n=2V +V -V +V-V

d V_J12 + V₀₁ V₀₂ + Vq V_?f

^a jedoch die Spannungen V7 und V8 einander gleich sind, ergibt sich:

O V - V — V

cd ^VJ12 ~ ^¥C1 C2

oo 2

^ Hieraus sieht man, daJi zwischen den Verbindungepunkten J1 und -» J2 eine Spannung abgegriffen werden kann, die proportional der tn algebraischen Summe der Spannungen über den Kommutierungskondensatoren C1 und 02 ist. Diese Spannung ist aber proportional zu der gewünschten Potentialdifferenz, die der Verbindungspunkt

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J1 bei einer Umladung durchlaufen muß, wenn eine ausreichend hohe Kommutierungsspannung zur Verfügung stehen soll.

Zur Messung der Spannung VJ12 dient ein Spannungsteiler mit einem Widerstand R9 und einem Widerstand R11, die in Reihe zwischen die Verbindungspunkte J1 und J2 geschaltet sind. Ein Kondensator C9 ist unmittelbar parallel zum Widerstand R9 geschaltet. Außerdem liegt parallel zum Widerstand R9 ein Meßlere is mit einer Primärwicklung WO eines Transformators TR, die ihrerseits von einem Widerstand R10 überbrückt ist und in Reihe dazu eine Diodenbrücke mit vier Dioden D3, D4, D5 und D6 in Graezschaltung. Die Gleichstraanschlüsse dieser Diodenbrücke sind über ein Schwellwertglied, z.B. die Shockley Diode DS, miteinander verbunden. Der zweite Wechselspannungsanschluß der Diodenbrücke ist mit dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R9 und R11 verbunden.

Der Kondensator C9 in dem Spannungsmeßkreis dient dazu, genügend Energie zur Zündung der Stromrichter S3 bzw, S4 zu speichern. Der Widerstand R10 begrenzt die Spannung an der Wicklung WO auf einen annehmbaren Wert und stellt einen Widerstandskreis dar, für den Fall, daß nach dem Leitendwerden der Shockley Diode bedingt durch die Induktivität der Wicklung WO ein zu kleiner Strom über die Shockley Diode fließt. Hierdurch wird also ein Wiedersperren der Shockley Diode verhindert.

Außerdem enthält der Transformator TR zwei Sekundärwicklungen W1 und W2. Die Wicklungen sind in Reihe zu Dioden D7 bzw. D8 geschaltet and so gepolt, daß entweder ein Steuerimpuls auf co den Stromrichter S3 oder auf den Stromrichter S4 gegeben wer- ^ den kann. Die Werte dieses Meßkreises sind so aufeinander ab- ^ gestimmt, daß die Durchbrwohetellen der Shockley Diode dann ο erreicht ist, wenn der gewünaoate Ladungswert an einem der Kom- _» mutierungskondensatoren 01 und C2 erreicht ist.

» Wenn also z.B. der Verbindungepunkt J1 positiv ist gegenüber dem Verbindungapunkt J2, fließt ein Strom vom Verbindungspunkt

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J1 über den Widerstand .R11, die Diode D3 der Diodenbrücke durch die Shockley Diode DS,eine Diode D4 der Brücke über die Wicklung WO des Transformators TR zum Verbindungspunkt J2. Hierdurch, ist das mit einem Punkt versehene Ende der Windungen W1 und W2 positiv, so daß ein Strom über die Diode D7 auf den Steueranschluß G3 des Stromrichters S3 fließt, während die Diode D8 sperrt. Pur den Fall, daß der Verbindungspunkt J1 negativ ist gegenüber dem Verbindungspunkt J2,wird in entsprechender Weise die Diode D7 sperrend und die Diode D8 leitend sein, so daß ein Durchsteuerimpuls auf den Steueranschluß G4 des Stromrichters S4 gelangt.

Nimmt man nun an, daß zu einem Zeitpunkt T3 in den Fig. 2 und der Ausgang der Gleichspannungaquelle V auf einen Wert E absinkt,

2" und der Kommutierungsstromrichter S1 durchsteuert, so beginnt der Kommutierungskondensator C1 eich zu entladen. Hierbei ist der Stromrichter S3 gesperrt und deshalb kann ein Schwingungsvorgang zwischen der Kommutierungsdrossel L1 und den Kommutierungskondensatoren C1 und C2 wirksam werden. Aus diesem Grunde ist die Spannung des Verbindungspunktes J1 nicht auf den Wert

E + e begrenzt, sondern wird sich weiter aufladen bis zu dem 2

Wert 3 E wie in Fig. 3 zur Zeit t3 dargestellt ist. 4

Betrachtet man nun Fig. 4, so erkennt man, daß die zur gleichmäßigen Kommutierung notwendige Spannung bei einer Ausgangsspannung von E 3 E beträgt. In diesem Punkt erreicht also die Shockley Diode DS ihren Durcheteuerwert, so daß, wie' beschrieben, der Stromrichter S3 leitend wird, einen Nebenpfad zu der Kommutierungadroaael L1 über die Widerstände R1 und R3 ^ sowie über die Diode D1 wirksam werden läßt und damit den wei- t£> teren Schwingungsvorgang zwischen der Kommutierungsdroasel L1

.e- und den Kommutierungekondensatoren C1 und C2 verhindert. Die ° Spannung des Verbindungspunktee J1 bleibt also auf dem Wert -" 3 E.

** Das nächste Kommutierungsintervall beginnt zur Zeit T4 mit dem Durchsteuern des Kommutierungestromrichters S2 und der Entladung

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des Kommutierungekondensators C2. Ba auch hier beim Erreichen des Wertes Null für die Spannung dee Verbindungepunktes J1 der zugehörige Stromrichter S4 noch nicht leitend ist, bildet sich ein SchwingungsVorgang aus und die Spannung des Verbindungspunktes J1 wird gegenüber der Leitung B- negativ, bis der Wert -E erreicht ist und über die Spannungemeßeinrichtung ein Durchsteuerimpuls an den Stromrichter S4 gegeben wird. Man sieht also, daß bei einer Ausgangespannung der Gleichstromquelle V mit dem Wert E, die Spannung des Verbindungepunktee J1 gegenüber der Leitung B- zwischen dem Wert 3 E und -E schwankt. Wenn die Spannung der Gleichstromquelle V auf einem noch niedrigeren Wert absinkt, wird der Schwingungsvorgang bei jeder Kommutierung entsprechend länger dauern, bis der von der Spannungsmeßeinrichtung erfaßte Wert VG1 - VC2 dem Wert E entspricht.

ζ
Beim Einschalten der Wechselrichterschaltung kann es allerdings mehrere Perioden dauern, bis sich der hier beschriebene eingeschwungene Zustand einstellt. Hierfür ist es notwendig, das Durchsteuern der Stromrichter in der Stromrichterbrücke so lange zu verzögern, bis der Einschwingvorgang abgeschlossen ist.

Der Kondensator 09 in der Spannungsmeßeinrichtung bringt eine geringfügige Verzögerung mit sich, die aber durch eine Korrektur der Werte im Spannungsteiler der Widerstände R9 und R11 kompensiert werden kann.

In Fig. 5 ist im wesentlichen die gleiche Schaltung wie in Fig.1 dargestellt. Sie unterscheidet sich nur durch eine andere Ausbildung der Spannungsmeßeinrichtung. Die Widerstände R7 und R8 der Fig. 1 fehlen hier, so daß als Spannungsteiler nur noch die ο Kondensatoren C7 und 08 zwischen die Leiter B+ und B- geoo schaltet sind. Hierdurch ist die Spannung des Verbindungs-Q punktes J2 nicht auf einen bestimmten Wert festgelegt, sondern ^ schwankt entsprechend der Spannung an dem Verbindungspunkt J1 -» zwischen den Kommutierungskondeneatoren C1 und C2 enteprechend oo dem Strom, der über den Kondensator C9 zwischen den Verbindungspunkten J1 und J2 fließt. Hierbei sind die Kapazitäten der Kondensatoren C7, C8 und C9 klein gegenüber denjenigen der Kommu-

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CD O CD CD

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tierungskondensatoren 01 und C2 gewah.lt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Wechselspannungsteiler durch den Kondensator C9 und die Kondensatoren C7 und 08 zwischen dem Verbindungspunkt J1 und den Leitern B+ und B- gebildet. Auch hier kann durch Auswahl der Kapazitätswerte erreicht werden, daß bei der gewünschten Spannung zwischen den Verbindungspunkten J1 und J2 die Shockley Diode DS leitend wird, da die Spannung zwischen den Verbindungspunkten J1 und J2 proportional der Spannung an den Kommutierungskondensatoren C1 und C2 ist. Im übrigen ist die Wirkungsweise des Stromkreises nach Pig. identisch mit der Schaltung nach Fig. 1. Der Widerstand R9 parallel zum Kondensator C9 dient dazu, vor jedem Kommutierungsintervall die Potentiale der Verbindungspunkte J1 und J2 einan- der gleich zu machen. Durch diese Anordnung sinkt der Energieverbrauch der Spannungsmeßeinrichtung auf ein Minimum ab. Wenn man den Spannungswert, auf den die Kommutierungskondensatoren C1 und C2 aufgeladen werden sollen, ändern will, so ist es nur notwendig, einen Wert der Bauelemente in der Spannungsmeßeinrichtung entsprechend zu ändern. Das kann sowohl durch Änderung einer Kapazität, eines Widerstandes, als auch durch Änderungen des Durchsteuerwertes der Shockley Diode DS erfolgen.

5 Figuren 4 Patentansprüche

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Claims

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Patentansprüche

Π. jWechselrichterschaltung zur Speisung eines Verbrauchers ''aus einer Gleichstromquelle über gesteuerte Stromrichter mit Kommutierungakondensatoren, deren Entladung die Polarität an dem jeweils stromführenden gesteuerten Stromrichter vorübergehend umkehrt, dadurch gekennzeichnet, daß in die Verbindungeleitung zwischen Gleichstromquelle und gesteuerten Stromrichtern eine Induktivität (L1, L2) geschaltet ist, daß dieser Induktivität ein Kommutierungskondensator (C1, C2) in Reihe zu einem kontaktlosen Schalter (S1, S2) parallel geschaltet ist und daß die Induktivität einen Nebenschlußpfad mit Widerständen (R1 bis R4) und ein steuerbares Schaltelement (S3, S4) beeitzt, dessen Steuerkreis seinerseits einer Spannungsmeßeinrichtung zur Messung der Spannung an den Kommutierungskondensatoren (C1, C2) nachgeschaltet ist, so daß bei einem bestimmten Spannungswert durch Einschaltung des Hebenschlußpfades über das steuerbare Schaltelement (S3, S-4) der bei jeder Entladung eines Kommutierungskondensators (C1, C2) einsetzende Schwingungsvorgang unterbrochen wird.
2. Wechselrichterschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommutierungekondensatoren (C1, C2) zueinander in Reihe parallel zur Gleichspannungsquelle (V) geschaltet sind und daß die Spannungsmeßeinrichtung zwischen dem Verbindungspunkt der Koaunutierungskondensatoren und einem durch einen Spannungsteiler (C7, C8, R7, R8) gebildeten Vergleichspunkt angeschlossen ist.

° 3. Wechselrichterschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekenn-

oo zeichnet, daß mindestens ein Schwellwertglied in der _o Spannungsmeßeinrichtung so angeordnet 1st, daß bei bestimmter ^ Spannungsdifferenz zwischen den Verbindungepunkten (J2, J1) -» des Spannungsteilers (07, C8, R7, R8) und der Kommutierungsco kondensatoren (C1, C2) ein Stromimpuls an einen der Ausgänge der Spannungsmeßeinrichtung (W1, W2) gelangt und daß diesen Ausgängen der Steuerkreie je eines Stromrichters (S3, S4)

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CD O CO CO

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nachgeschaltet ist, deren Laststromkreise zwischen den Kommutierungsdrosseln (L1, L2) und dazu vorgesehenen Parallel pfaden (R1, R3, R2, R4) geschaltet sind.

4ο Wechselrichterschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsteiler (C7, C8) nur aus Kondensatoren bestehen.

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