DE1961195A1

DE1961195A1 - Wechselrichterschaltung

Info

Publication number: DE1961195A1
Application number: DE19691961195
Authority: DE
Inventors: Chuji Kawakami; Ichiro Kouzuma; Yoshisada Sugai
Original assignee: Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1968-12-06
Filing date: 1969-12-05
Publication date: 1970-07-16
Also published as: GB1254366A; CH500629A; US3628126A

Description

Patentanwalt Dipl.-Phys.Gerhard Lied! 8 München 22 Steinsdorfstr.21-22 Tel.298462

B 4444

Kabushiki Kaisha Meidensha
No. 2-1-17, Osaki, Shinagawa-ku, Tokyo, Japan

Wechselrichterschaltung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wechselrichterschaltung mit
wenigstens zwei Hauptthyristoren um alternierend entgegengesetzt gerichtete Ströme von einer variablen Gleichspannungsquelle einem Verbraucher zuzuführen mit wenigstens einem Stromwendungskondensator, um
alternierend die Hauptthyristoren derart zu betreiben, daß hierdurch ein
Hin- und Herschalten zwischen den entgegengesetzt gerichteten Gleich-

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I \J <J I I \J ν/

strömen erfolgt, weiterhin mit Stromwendungsdrosselspulen, die mit wenigstens einem Strom Wendungskondensator einen Resonanzkreis bilden sowie mit wenigstens zwei Hilf sthyristoren, um die Ladung der Stromwendungskondensatoren an die Hauptthyristoren anzulegen sowie mit Stromwendungsdioden, um den Stromwendungsvorgang zu unterstützen.

Bei Wechselrichterschaltungen gemäß dem Stand der Technik werden Strom Wendungskondensator en von einer Gleichspannungsquelle aufgeladen, indem Hauptthyristoren und Hilf sthyristoren eingeschalten werden. Die Ladungsspannungen der Stromwendungskondensatoren werden daher direkt von der Spannung der Gleichspannungsquelle beeinflußt. Die Werte der I^dungsspannungen, welche die Stromwendungskondensatoren unmittelbar

vor der Durchführung der Stromwendung einnehmen, spielen daher eine erhebliche Rolle, da es von ihnen abhängt, ob der Verbraucher der Wechselrichterschaltung zufriedenstellend arbeitet.

Wenn daher eine variable Gleichspannungsquellt als Gleichspannungsquelle für die Spannungsänderung der Stromquelle verwendet wird, um damit die Spannung des von der Wechselrichterschaltung abgegebenen Wechselstromsignales oder die an dem Verbraucher angelegte Spannung zu ändern, erhält man für die die Ladungsspannungen der Stromwendungskondensatoren einen niedrigen Wert, falls von der Gleichspannungsquelle nur eine niedrige Spannung geliefert wird. Ih einem derartigen Fall ist es unmöglich, den Stromwendungsvorgang zufriedenstellend durchzuführen* Mit der Schaltung kann daher in diesem Falle der Verbraucher nicht versorgt werden. Wenn nun als Verbraucher der Wechselrichter schaltung ein Wechselstrommotor verwendet wird, müssen die Frequenz und die Spannung erheblich gegeneinander verändert werden, wenn der Motor mit unterschiedlicher Drehzahl betrieben werden soll. Daher ist bei einer niedrigen Frequenz des

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Wechselstromes auch die Spannung des Gleichstromes niedrig. Die Aufladungsspannungen der Stromwendungskondensatoren sind dann ebenfalls niedrig und es wird unmöglich, den Stromwendungsvorgang zufriedenstellend durchzuführen und den Motor wunschgemäß anzutreiben.

Bei diesen Schaltungen gemäß dem Stand der Technik enthält die Stromwendungsschaltung wenigstens einen Stromwendungskondensator und wenigstens eine Stromwendungsdrosselspule, die in Serie geschaltet sind und einen Resonanzkreis oder mehrere Resonanzkreise bilden. Diese Anordnung erlaubt eine Steigerung des Wirkungsgrades des Stromwendungsvorganges durch die Stromwendungskondensatoren, indem die Resonanzkreise für eine Wiederaufladung der Strom Wendungskondensator en mit Überschußstromwendungsenergie verwendet werden. Bei diesen Schaltungen ist jedoch der Stromanstieg dV/dT während der Obergangszeit der Löschung sehr hoch, da keine Impedanz zwischen der Gleichspannungsquelle und jedem der Thyristoren der Wechselrichterschaltung liegt. Bei der Verwendung von gewöhnlichen Thyristoren ergeben sich hierdurch Schwierigkeiten beim Betrieb der Schaltung.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wechselrichterschaltung vorzuschlagen, die den Spannungsabfall der Stromwendungskondensatoren vermeidet, so daß der Stromwendungsvorgang in allen Fällen zufriedenstellend durchgeführt werden kann. Weiterhin soll die Geschwindigkeit des Spannungsanstiegs während der Übergangszeit der Löschung vermindert werden, um zu verhindern, daß die an den Thyristoren anliegende Spannung sehr rasch ansteigt, was zu einer Beschädigung derselben führen kann. Auch ein plötzlicher Spannungsanstieg des Kurzschlußstromes, der bei einem Ausfall des Stromwendungsvorganges

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normalerweise auftritt, soll damit ausgeschlossen werden. Diese Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß eine zusätzliche Spannungsquelle für die Aufladung vorgesehen ist, welche getrennt von der Gleichspannungsquelle angeordnet ist und zur dauernden Aufrechterhaltung eines bestimmten Ladungsniveaus der Stromwendungskondensatoren dient, so daß ein Absinken der Ladespannungen der Stromwendungskondensatoren vermieden wird, wenn die Spannung des Eingangsgleichstromes absinkt, so daß der Stromwendungsvorgang reibungslos abläuft. .

Es erweist sich als besonders vorteilhaft, eine Impedanz zwischen die Gleichstromquelle und jedem der Thyristoren der Wechselrichter schaltung einzubringen, um damit die Geschwindigkeit des Spannungsanstieges während der Übergangszeit der Löschung zu vermindern und eine Beschädigung der Thyristoren zu vermeiden.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform besteht darin, daß eine ^ stante Spannungsquelle an die Stromwendungskondensatoren angelegt wird, um hiermit deren Aufladung zu ergänzen, wobei diese konstante Spannungsquelle mit einem Anschluß mit der variablen Gleichspannungsquelle verbunden ist, der zugleich auch als Anschluß für diese variable Gleichspannungsquelle dient, und daß wenigstens ein zusätzlicher Ladethyristor mit der konstanten Spannungsquelle über den anderen Anschluß derselben verbunden ist, um eine zusätzliche Ladespannung an dem Stromwendungskondensator oder die Stromwendungskondensatoren von der konstanten , Spannungsquelle anzulegen, und daß die Strom Wendungsdrosselspule oder die Strom Wendungsdrosselspulen aufgeteilt und in jeden der Zweige der Hauptthyristoren und der Hilfsthyristoren eingesetzt sind.

Weitere Einzelheiten der vorliegenden Erfindung werden anhand der im

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folgenden näher beschriebenen speziellen Ausführungsformen ersichtlich. Die beiliegende Zeichnung dient hierbei der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Darin zeigen:

Fig. 1 ein Schaltdiagramm von einer Wechselrichterschaltung gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 2 ein Schaltbild von einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wechselrichter schaltung;

Fig. 3 ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wechselrichter schaltung und

Fig. 4 ein schematischer Schaltbild einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wechselrichter schaltung.

Bevor nun im folgenden die speziellen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung erläutert werden, soll anhand von Fig. 1 ein Beispiel einer Wechselrichter schaltung gemäß dem Stand der Technik beschrieben werden. Dies ermöglicht es, die Aufgabe, die Konstruktion und die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltung, sowie die mit ihr erzielten Verbesserungen besser verstehen zu können.

Die in Fig. 1 dargestellte Wechselrichter schaltung enthält Hauptthyristoren 3,4,5 und 6. Diese Hauptthyristoren 3 mit 6 lassen alternierend entgegengesetzt gerichtete Gleichströme von einer veränderlichen Gleichspannungsquelle 1 zu einem Verbraucher 2 fließen, der als Wechsel-

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strommotor dargestellt ist. Durch Stromwendungskondensatoren 7 und 8 wird erreicht, daß die Hauptthyristoren zwischen den entgegengesetzt gerichteten Strömen hin- und her schalten, wobei Stromwendungsdrosselspulen 9 und 10 mit den Stromwendungskondensatoren 7 und 8 einen Resonanzkreis erzeugen. Weiterhin enthält die Schaltung Hilfsthyristoren 11,12,13 und 14, um die Ladungen der Stromwendungskondensatoren an die Hauptthyristoren anzulegen, sowie Stromwendungsdioden, 15,16,17,18, um den Vorgang der Stromwendung zu unterstützen. Die Wirkungsweise einer derartigen Wechselrichter schaltung ist im wesentlichen die folgende:

Es sei angenommen, daß die Hauptthyristoren 3 und 6 gezündet sind, so daß ein Strom von der Spannungsquelle 1 zu dem Verbraucher 2, z. B. dem Wechselstrommotor, d. h. über den Hauptthyristor 3, den Motor 2 und den Hauptthyristor β fließen kann. Um nun die Hauptthyristoren 5 und 4 zu zünden, so daß der Strom durch sie anstelle durch die Hauptthyristoren 3 und 6 fließt, werden die Hilfsthyristoren 12 und 13 durch eine in Abbildung 1 nicht gezeigte Steuerungsschaltung eingeschaltet, um den Stromwendungskondensator 7 von einer von der Spannungsquell® 1 herrührenden Spannung über den Hauptthyristor 3, die Stromwendungsdrosselspule 9, den Stromwendungskondensator 7 und den Hilfsthyristor 12 derart aufzuladen, daß die der Drosselspule 9 zugewendete Seite positiv wird und die der Kathode des Hilfsthyristor s 11 zugewendete Seite negativ wird. Auch der Stromwendungskondensator 8 wird mit einer Spannung aufgeladen, die von der Spannungequelle 1 über den Hilfsthyristor 13, die Stromwendungsdrosselspule 10, den Stromwendungskondensator 8 und den Hauptthyristor β derart angelegt wird, daß seine der Drosselspule 10 zugekehrte Seite ppsitiv und die der Kathode des Hauptthyristors 5 zugekehrte Seite negativ wird. Anschließend wird das Steuersignal der Hauptthyristoren 3 und β bis auf den Wert Null reduziert und die Hilfethyristoren 11 und 14 werden .

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von einer Steuerungsschaltung eingeschaltet, so daß der Stromwendungskondensator 7 seine Ladung über die Drosselspule 9, die Stromwendungsdiode 15 und den Hilfsthyristor 11 abgibt. Auch der Stromwendungskondensator 8 gibt seine Ladung über die Drosselspule 10, den Hilfsthyristor 14 und die Stromwendungsdiode 18 ab. Sobald nun die Strom-Wendungskondensatoren 7 und 8 entladen sind, werden sie derart von neuem aufgeladen, daß die den Drosselspulen 9, 10 zugekehrten Seiten der Kondensatoren negativ werden. Wenn dies der Fall ist, bestimmt die Resonanz aus den Stromwendungskondensatoren 7 und 8 und den Stromwendungsdrosselspulen 9 und 10 den Maximalwert und die Frequenz des Stromes, so daß an den Hauptthyristoren 3 und 6 eine entgegengesetzte Vorspannung anliegt und diese von einer durch die Resonanz erzeugten Ausgleichsspannung abgeschaltet werden, während der Strom zu den Stromwendungsdioden 15 und 18 durchgelassen wird. Gleichzeitig liegt an den Hilfsthyristoren 11 und 14 ebenfalls eine entgegengesetzte Vorspannung an und diese werden von der durch die Resonanz erzeugten Ausgleichsspannung abgeschaltet. Auch an den Hauptthyristoren 4 und 5 liegt eine entgegengesetzte Vorspannung an und diese werden durch die Hilfsthyristoren 11 und 14 abgeschaltet, während die Stromwendungskondensatoren 7 und 8 umgekehrt, d. h. derartig geladen werden, daß die den Drosselspulen zugekehrten Seiten negativ werden. Anschließend wird, wenn die Hauptthyristoren 4 und 5 eingeschaltet sind, ein gegenüber dem ursprünglichen Strom entgegengesetzt gerichteter Strom von der Spannungsquelle 1 zu dem Wechselstrommotor 2 geleitet, der über den Hauptthyristor 5, den Motor 2 und den Hauptthyristor 4 fließt. Damit ist ein Stromwendungszyklus beendet.

Durch Umkehrung des oben beschriebenen Prozesses ist es möglich, die Hauptthyristoren 3 und β derart zu zünden, daß durch sie anstelle durch

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die Hauptthyristoren 4 und 5 ein Strom fließt. Da zu dem Motor 2 kein Strom fließt, wenn die Hauptthyristoren 3 und 5 oder 4 und 6 gleichzeitig eingeschaltet sind, kann man die dem Verbraucher zugeführte Leistung verändern, indem man diese Periode steuert. Auch das Zeitintervall zwischen dem Zünden der Hauptthyristoren 3 und kann verändert werden.

Aus der vorstehenden Beschreibung wird ersichtlich, daß im Falle des Abfalles der an der Spannungsquelle 1 in einer solchen Schaltung anliegenden Spannung auch die Ladespannungen für die Stromwendekondensatoren abfallen. Dies führt dazu, daß der Stromwendungsvorgang zusammenbricht und die Ladung unwirksam abgegeben wird. Auch der Spannungsanstieg in der Übergangszeit der Löschung ist in einer derartigen Schaltung sehr hoch, so daß die von der Resonanz der Stromwendungskondensatoren und der Stromwendungsdrosselspulen erzeugte Ausgleichsspannungen für die Löschung der Thyristoren eine sehr große Höhe erreichen. Durch diese hohen Spannungen können die Thyristoren beschädigt werden.

Mit der vorliegenden Erfindung lassen sich obige Mißstände vermeiden. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Fig. mit 4 dargestellt. Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform enthält die Wechselrichterschaltung Hauptthyristoren 3 mit 6, um alternierend entgegengesetzt gerichtete Gleichströme von einer veränderlichen Gleichspannungsquelle 1 einem Verbraucher 2 zuzuführen. Weiterhin enthält sie Stromwendekondensatoren 7 und 8, um alternierend die Hauptthyristoren zu betätigen, so daß hierdurch ein Umschalten zwischen den entgegengesetzt gerichteten Strömen erfolgt. Stromwendedrosselspulen 9 und 10, die jeweils mit einem Ende der

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Strom Wendungskondensator en verbunden sind, bilden mit diesen Resonanzkreise. Weiterhin sind Hilfsthyristoren 11 mit 14 vorhanden, um die Ladungen der Stromwendungskondensatoren auf die Hauptthyristoren zu legen, sowie Stromwendungsdioden um den Stromwendungsvorgang zu unterstützen. Weiterhin enthält die Schaltung eine konstante Spannungsquelle 19, um die Leistung für eine zusätzliche Aufladung der Stromwendungskondensatoren zu liefern. Ferner sind zusätzliche Ladethyristoren 20 und 21 angebracht.

Die konstante Spannungsquelle 19 ist mit der variablen Gleichspannungsquelle 1 über einen Anschluß, insbesondere den negativen Anschluß derselben, der ebenfalls negativer Anschluß der variablen

verbunden.
Gleichspannungsquelle X ist; Όίέ zusätzlichen Ladethyristoren 20 und 21 sind mit dem anderen Anschluß, insbesondere dem positiven Anschluß der konstanten Spannungsquelle 19 verbunden. Eine zusätzliche Ladespannung liegt an den Stromwendungskondensatoren 7 und 8 von der konstanten Spannungsquelle 19 über die zusätzlichen Ladethyristoren 20 und 21 an. Gleichzeitig sind die Stromwendungsdrosselspulen 9 und 10 in Drosselspulen 9a mit 9d und 10a mit 1Od aufgeteilt, die in die Zweige der Hauptthyristoren 3 mit 6 und der Hilfsthyristoren 11 mit 14 oder zwischen dem positiven und dem negativen Anschluß der variablen Gleichspannungequelle 1 und jedem der Thyristoren eingesetzt sind.

Diese Wechselrichterschaltung arbeitet wie folgt: Wenn entgegengesetzt gerichtete Gleichströme an den Verbraucher 2 angelegt werden, arbeitet die in Fig. 2 gezeigte Schaltung im wesentlichen in gleicher Weise wie die in Fig. 1 gezeigte Schaltung gemäß dem Stand der Technik, so daß eine nähere Beschreibung dieses Betriebes nicht

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notwendig ist. Es wird daher nur derjenige Betrieb der Schaltung beschrieben, welcher sicherstellt, daß der Stromwendungsvorgang und der Betrieb des Verbrauchers ordnungsgemäß auch dann durchgeführt werden, wenn die Spannung der variablen Gleichspannungsquelle 1 absinkt. Ferner soll der Betrieb der Schaltung beschrieben werden, bei dem eine Beschädigung der Thyristoren vermieden wird, indem ein Anwachsen der Ausgleichsspannung während der Übergangszeit der Löschung verhindert wird.

Wenn die Spannung der variablen Gleichspannungsquelle 1 unter die Spannung der konstanten Spannungsquelle 19 abfällt, werden die zusätzlichen Ladethyristoren 20 und 21 eingeschaltet und durch eine Steuerungsschaltung gezündet, während die Hauptthyristoren 4 und 6 im gezündeten Zustand verbleiben. Hierdurch werden die Stromwendungskondensatoren 7 und 8 mit einer Spannung der konstanten Spannungsquelle 19 über die zusätzlichen Ladethyristoren 20 und 21 aufgeladen, so daß ihre Ladespannungen ergänzt werden, lh einem solchen Fall wird die zusätzliche Aufladung der Stromwendungskondensatoren 7 und 8 derart ausgeführt, daß die Kathodenseite der zusätzlichen Ladethyristoren 20 und 21 positiv und die Anodenseite der Hauptthyristoren 4 und 6 negativ wird. Glücklicherweise ist ea mit der oben beschriebenen Wechselrichter schaltung möglich, den Stromwendungsvorgang durch die Resonanz aus jedem der Kondensatoren und der Drosselspulen durchzuführen. Wenn der Q-Wert dieses Resonanzkreises groß ist, kann überschüssige Stromwendungsenergie für den nächsten Stromwendungsvorgang wieder verwendet werden. Die Ladespannungen der Stromwendungskondensatoren 7 und 8 zeiger daher, wenn keine zusätzliche Aufladung durchgeführt wird, keine groien Unterschiede, verglichen mit den Ladespannungen der Stromwendung·-

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kondensatoren 7 und 8, wenn eine zusätzliche Aufladung durchgeführt wird. Unter dem Vorgang, daß keine zusätzliche Aufladung durchgeführt wird, ist zu verstehen, daß die Stromwendungskondensatoren derart aufgeladen sind, daß die Anodenseite der Hauptthyristoren 4 und 6 positiv und die den zusätzlichen Ladethyristoren 20 und 21 zugekehrte Seite negativ ist.

Da die Stromwendungsdrosselspulen aufgeteilt und zwischen die Thyristoren und die Spannungsquelle eingesetzt sind, kann ein plötzlicher Anstieg der an den Thyristoren während der Übergangszeit anliegenden Spannung verhindert werden, so daß der Spannungsanstieg dV/dT der Ausgleichsspannung niedrig gehalten werden kann. Auch der Kurzschlußstrom zu den Thyristoren, der bei einer unbefriedigenden Funktion des Stromwendungsvorganges entsteht, läßt sich auf diese Weise niedrig halten.

Aus dem Vorstehenden wird verständlich, daß mit der vorliegenden Erfindung zum einen eine Wechselrichterschaltung angegeben ist, die eine konstante Gleichspannungsquelle enthält, welche getrennt von der variablen Gleichspannungsquelle 1 angebracht ist, um eine zusätzliche Aufladung der Stromwendungskondensatoren zu erreichen, so daß die Ladespannungen der Stromwendungskondensatoren über zusätzliche Ladethyristoren jederzeit ergänzt werden, und bei der wenigstens eine Stromwendungsdrosselspule aufgeteilt und in die verschiedenen Zweige der Thyristoren eingesetzt ist, wobei die Strom-Wendungsdrosselspule einen Resonanzkreis mit einem der Stromwendungskondensatoren bildet. Eine derartige Wechselrichterschaltung weist gegenüber den herkömmlichen Schaltungen eine Menge von Vorteilen auf. So können die Ladespannungen der Stromwendungskonden-

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satoren auf einem bestimmten Niveau gehalten werden, wenn die Eingangsgleichspannung der Wechselrichterschaltung absinkt und damit auch der Ausgangswechselstrom erniedrigt wird. Der Stromwendungsvorgang kann daher zufriedenstellend durchgeführt werden, ohne daß auf einen Abfall der Ausgangsspannung der Schaltung Rücksicht genommen werden muß. Der Verbraucher kann daher in der gewünschten Weise betrieben werden.

W Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß eine Beschädigung

der Thyristoren vermieden wird, weil sich damit ein plötzlicher Anstieg in der an den Thyristoren anliegenden Spannung während der Übergangszeit verhindern läßt.

Als vorteilhaft erweist sich ferner, daß ein durch einen Kurzschlußstrom verursachter Anstieg im Überstrom vermieden werden kann, wenn der Stromwendungsvorgang nicht zufriedenstellend verläuft, so daß die Bauelemente der Schaltung geschützt sind. Sie können daher für ihre gegenseitige Wirkung optimal dimensioniert werden.

^ Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die Stromwendung in einem

Augenblick von dem Resonanzkreis aus Kondensatoren und Drosselspulen bewirkt wird, und daß kein Verbraucher strom hierzu nötig ist. Auf diese Weise ist es möglich, einen rechteckförmigen Wechselstrom zu erhalten.

Einen letzten aber deshalb nicht weniger bedeutenden Vorteil bietet . der Umstand, daß die genannte Wechselrichter schaltung äußerst wirkungsvoll betrieben werden kann, da eine überschüssige Stromwendungsenergie wieder verwendet werden kann.

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lh Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Diese Schaltung unterscheidet sich von der in Fig. 2 gezeigten dadurch, daß die in die Zweige der Hauptthyristoren 3 und 5 eingesetzten Stromwendungsdrosselspulen 9a und 10a zu einer gemeinsamen Stromwendungsdrosselspule 22a, und die in die Zweige der Hauptthyristoren 4 und 6 eingesetzten Stromwendungsdrosselspulen 9b und 10b zu einer gemeinsamen Stromwendungsdrosselspule 22b zusammengefaßt sind. Auch die Stromwendungsdrosselspulen 9c und 10c, die in die Zweige der Hilfsthyristoren 11 und 13 eingesetzt sind, werden hier zu einer gemeinsamen Stromwendungsdrosselspule 22c zusammengefaßt, ebenso wie die in die Zweige der Hilfsthyristoren 12 und 14 eingesetzten Stromwendungsdrosselspulen 9d und 1Od, welche zu der gemeinsamen Stromwendungsdrosselspule 22d verbunden sind.

Die Hauptthyristoren 3 mit 6 sowie die Hilfsthyristoren 11 mit 14 sind demnach hier in zwei Gruppen aufgeteilt, wobei die in die Zweige der Thyristoren eingesetzten Stromwendungsdrosselspulen auf derselben Seite jeder Gruppe angeordnet sind und gemeinsam von den jeweiligen Thyristoren verwendet werden. Die Stromwendungsdrosselspulen 22a mit 22d entsprechen den Stromwendungsdrosselspulen 9 und 10 und jede bildet mit einem der Strom Wendungskondensator en 7 und 8 einen Resonanzkreis.

Der Betrieb der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform erfolgt wie der von Fig. 2. Es wird, wenn die variable Spannung der Gleichspannungsquelle 1 unter die Spannung der konstanten Spannungsquelle 19 abfällt, die Ladespannung der Stromwendungskondensatoren 7 und 8 durch eine Spannung von der konstanten Spannungsquelle 19 ergänzt.

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Die Ladespannungen der Stromwendungskondensatoren 7 und 8 sind dort, wenn keine zusätzliche Aufladung ausgeführt wird, nicht sehr verschieden von den bei der zusätzlichen Aufladung bestehenden Ladespannungen. Die Stromwendungsdrosselspulen sind derart angeordnet, daß eine Wirkung entsteht als ob sie aufgeteilt und zwischen die Thyristoren und Spannungsquelle eingesetzt wären, so daß ein Anstieg in der an den Thyristoren während der Übergangszeit anliegenden Spannung - oder der Ausgleichsspannung - verhindert wird. Auch ein Anstieg des bei einem Ausfall des Stromwendungsvorganges auftretenden Kurzschlußstromes wird verhindert.

Aus obiger Beschreibung ist ersichtlich, daß mit der vorliegenden Erfindung auch eine Wechselrichterschaltung vorliegt, die eine konstante Gleichspannungsquelle 19 enthält, welche getrennt von der veränderlichen Gleichspannungsstromquelle 1 angebracht ist, um eine zusätzliche Aufladung der Stromwendungskondensatoren derart hervorzurufen, daß die Ladespannungen der Stromwendungskondensatoren über zusätzliche Ladethyristoren andauernd ergänzt wird und bei der Stromwendungsdrosselspulen 22a mit 22d in die Zweige der verwendeten Thyristoren eingesetzt sind, die gemeinsam von den entsprechenden Thyristoren verwendet werden und auf derselben Seite von jeder der beiden Gruppen der Haupt- und Hilfsthyristoren angeordnet sind, wobei die Stromwendungsdrosselspulen jeweils einen Resonanzkreis in einem der Stromwendungskondensatoren bilden. Diese Ausführungsform gemäß Fig. 3 weist gegenüber der von Fig. 2 einen weiteren Vorteil auf:

Da die Zweige der Hauptthyristoren und der Hilfsthyristoren, die auf derselben Seite jeder Gruppe angeordnet sind, gemeinsam dureh.

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die entsprechenden Thyristoren verwendet werden und die Stromwendungsdrosselspulen aufgeteilt und in diese Zweige eingesetzt sind, kann die Anzahl der Stromwendungsdrosselspulen geringer gewählt werden, als in der Ausführungsform von Fig. 2, selbst wenn die Anzahl der Phasen vergrößert wird.

Fig. 4 zeigt eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der ein variabler Gleichstrom in Gleichstrom-Umwandler, wie z.B. eine Zerhackerschaltung V gemäß der Figur, als variable Gleichspannungsquelle 1 verwendet wird, indem man eine Gleichspannung von einer konstanten Spannungsquelle 19 an den Eingang eines Wechselrichters IV anlegt, wobei diese Spannung durch An- und Ausschalten des für die Zerhackerschaltung verwendeten Hauptthyristors 23 geändert wird. Die Z er hacker schaltung arbeitet folgendermaßen:

Wenn ein Hilfsthyristor 24 für die Z er hacker schaltung von einer in der Zeichnung nicht gezeigten Steuerungsschaltung eingeschaltet wird, erfolgt eine Aufladung eines Strom Wendungskondensators 25 von der konstanten Spannungsquelle 19 über den Stromwendungskondensator 25 und den Hilfsthyristor 24. Diese Aufladung erfolgt derart, daß die Anodenseite der Hauptthyristors 23 positiv wird. Wenn dann der Hauptthyristor 23 durch die Steuerungsschaltung gezündet ist, fließt ein Gleichstrom von der Spannungsquelle 19 über den Hauptthyristor 23 zu dem Wechselrichter IV, der einen Verbraucher darstellt. Gleichzeitig kann die Ladung des Stromwendungskondensators 25 über die Stromwendungsdrosselspule 26 und die Stromwendungsdiode 27 abfließen. Sobald der Stromwendungskondensator 25 entladen ist, erfolgt eine neue Aufladung in derartiger Weise, daß

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die Anodenseite des Hilfsthyristors 24 für die Z er hacker schaltung positiv wird. Die Ladespannung des Stromwendungskondensators 25 ist bei dieser Wiederaufladung höher als bei dem vorhergehenden Ladevorgang. Während der Ladezeit liegt an dem Hilfsthyristor 24 eine entgegengesetzte Vorspannung von einer in der Stromwendungsdrosselspule 26 erzeugten Ausgleichsspannung an. Hierdurch wird der Hilfsthyristor 24 ausgeschaltet. Wenn der Hilfsthyristor 24 von der Steuerungsschaltung angeschaltet ist, fließt anschließend die Ladung des Strom Wendungskondensators 25 über den Hilfsthyristor 24 ab, so daß an dem Hauptthyristor 23 eine umgekehrte Vorspannung anliegt und er durch die Entladung des Stromwendungskondensators 25 abgeschaltet wird. Anschließend wird der Stromwendungskondensator 25 mit einer Spannung von der Spannungsquelle 19 über den Strom Wendungskondensator 25 und den Hilfsthyristor 24 derart aufgeladen, daß die Anodenseite des Hauptthyristors 23 positiv wird. Dieser Betriebszyklus wird anschließend wiederholt.

Durch die Verwendung des Zerhacker kreises, welcher das Anlegen eines Gleichstromes von beliebigem Wert an den Wechselrichter 4 erlaubt, indem der Hauptthyristor in einer festgelegten Weise an- und ausgeschaltet wird, ist es möglich, die Wechselrichterschaltung in derselben Weise zu betreiben, wie die Wechselrichter schaltung von Fig. 2 oder 3. Mit der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform kann man daher dieselben Ergebnisse wie mit der von Fig. 2 oder 3 er halten. Ein zusätzlicher Vorteil der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform ist darin zu sehen, daß die Eingangsspannung des variablen Gleichstrom in Gleichstrom-Umformers gleichzeitig als konstante Spannungsquelle 19 verwendet werden kann, um eine ergänzende Auf ladung des Strom Wendungskondensator s zu bewirken.

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Die vorliegende Erfindung kann nicht nur bei den brückenartigen Wechselrichter schaltungen, wie sie anhand der vorliegenden Beispiele dargestellt wurden, verwendet werden, sondern auch mit kleinen Änderungen bei einphasigen Wechselrichterschaltungen, bei Wechselrichterschaltungen, die einen Transformator mit einem zentralen Abgriff enthalten oder bei ähnlichen Anordnungen.

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Claims

Patentansprüche

IJ Wechselrichterschaltung mit wenigstens zwei Hauptthyristoren um alternierend entgegengesetzt gerichtete Ströme von einer. variablen Gleichspannungsquelle einem Verbraucher zuzuführen mit wenigstens einem Stromwendungskondensator, um alternierend die Hauptthyristoren derart zu betreiben, daß hierdurch ein Hin- und Her schalten zwischen den entgegengesetzt gerichteten Gleichströmen erfolgt, weiterhin mit Strom Wendungsdrosselspulen, die mit wenigstens einem Stromwendungskondensator einen Resonanzkreis bilden sowie mit wenigstens zwei Hilfsthyristoren, um die Ladung der Stromwendungskondensatoren an die Hauptthyristoren anzulegen, sowie mit Stromwendungsdioden, um den Stromwendungsvorgang zu unterstützen, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Spannungsquelle (19) für. die Aufladung vorgesehen ist, welche getrennt von der Gleichspannungsquelle (1) angeordnet ist und zur dauernden Aufrechterhaltung eines bestimmten Ladungsniveaus der Stromwendungekondensatoren (7,8) dient, so daß ein Absinken der Ladespannungen der Stromwendungskondensatoren (7,8) vermieden wird, wenn die Spannung des Eingangsgleichstromes absinkt, so daß der Stromwendungsvorgang reibungslos abläuft.
2. Wechselrichterschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Impedanz (9a - 9d, 10a - 1Od, 22a- 22d) zwischen die Gleichstromquelle und jedem der Thyristoren der Wechselrichter« schaltung eingebracht ist, um damit die Geschwindigkeit des Span«· nungsanstiegs während der Übergangszeit der Löschung iu vermin dern und eine Beschädigung der Thyristoren zu vermeiden. 4444 00 9 8297 0941
3. Wechselrichterschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine konstante Spannungsquelle (19) an die Stromwendungskondensatoren (7,8) angelegt wird, um hiermit deren Aufladung zu ergänzen, wobei diese konstante Spannungsquelle (19) mit einem Anschluß mit der variablen Gleichspannungsquelle 1 verbunden ist, der zugleich auch als Anschluß für diese variable Gleichspannungsquelle dient, und daß wenigstens ein zusätzlicher Ladethyristor (20,21) mit der konstanten Spannungsquelle über den anderen Anschluß derselben verbunden ist, um eine zusätzliche Ladespannung an den Stromwendungskondensator oder die Stromwendungskondensatoren (7, 8) von der konstanten Spannungsquelle (19) anzulegen, und daß die Stromwendungsdrosselspule oder die Stromwendungsdrosselspulen aufgeteilt (9a-9d, 10a-1Od, 22a-22d) und in jeden der Zweige der Hauptthyristoren (3-6) und der Hilfsthyristoren (11-14) eingesetzt sind.

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