DE19654830A1

DE19654830A1 - Steuerungssystem für eine Leistungswandlerschaltung

Info

Publication number: DE19654830A1
Application number: DE19654830A
Authority: DE
Inventors: Hajime Yamamoto
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-12-25
Filing date: 1996-12-23
Publication date: 1997-11-06
Anticipated expiration: 2016-12-24
Also published as: AU694690B2; CN1047890C; JPH09182439A; CA2193593A1; JP3226257B2; AU7647296A; CN1156922A; DE19654830B4; KR100240906B1; CA2193593C; US5737206A; KR970055165A

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerungssystem für eine Leistungs wandlerschaltung und insbesondere für einen Leistungswandler, der in einem Gleichstrom-Übertragungssystem eingesetzt ist, welches arbeitet, während die Wechselstromausgänge einer Anzahl von Wandlern der Einheit durch einen Transformator in Reihe geschaltet werden.

Fig. 19 ist ein Blockschaltbild eines bekannten Wandlersystems, das dem Gebiet der Erfindung entspricht. In dieser Figur ist eine Primärwicklung 1P eines Transformators 1 an eine Wechsel stromquelle angeschlossen, 2A-2D sind Sekundärwicklungen des Transformators 1, die an die Primärwicklung 1P des Transforma tors 1 angeschlossen sind, 3A-3D sind Wandler, von denen jeder aus Gate-Abschalt-Thyristoren (nachfolgend kurz GTO bezeichnet) und Dioden aufgebaut ist und 4 ist eine Gleichstromquelle. Fer ner sind 5-10 GTOs des Wandlers 3A.

Fig. 20 ist ein Blockschaltbild einer bekannten Steuerung zum Steuern der Leistungswandlerschaltung gemäß Fig. 19. Bei Fig. 20 sind gleiche Teile wie in Fig. 19 mit gleichen Funktionen versehen, so daß deren Erläuterung hier weggelassen wird.

In Fig. 20 ist 11 eine Stromquelle, 12 ein Spannungsdetektor zum Erkennen der verketteten Spannungen der Stromquelle 11, mit 13 ist eine Spannung zwischen zwei Leitungen für eine Phasen spannungs-Wandlerschaltung bezeichnet, 14 ist eine Wandlerschal tung von drei Phasen in zwei Phasen, an die die Ausgabe der Leitungsspannungs- zur Phasenspannungs-Wandlerschaltung 13 ge legt wird und 15 ist eine Stromsteuerschaltung zur Steuerung der Ausgabeströme der Wandler 3A-3D. 16 ist ein Addierer zum Ad dieren der Ausgabe der Drei-Phasen zu Zwei-Phasen-Wandlerschal tung 14 und der Ausgang der Stromsteuerschaltung 15. Mit 17 ist eine Wandlerschaltung für zwei Phasen in drei Phasen bezeichnet. 18 ist eine Phasenwinkel-Rechnerschaltung zum Umwandeln von einem Zweiphasen-Wechselstromsignal vom Ausgang des Addierers 16 in einen Phasenwinkel. 19 ist eine Dreieckwellen-Erzeugungs schaltung zur Erzeugung von Dreieckswellen entsprechend den Phasenwinkeln 0° bis 360°. 20 ist eine Durchgangspunkt-Erken nungsschaltung zum Aufnehmen der Ausgabe von der Zweiphasen-Drei phasen-Wandlerschaltung 17 und der Ausgabe der Dreieckswel len-Erzeugerschaltung 19 bezeichnet und erzeugt ein Signal zum Einschalten/Ausschalten der GTOs der Wandler 3A-3D durch Er kennen des Nulldurchgangspunktes einer Dreieckswelle mit jedem der Dreiphasen-Spannungsbefehle, die aus der Zweiphasen-in-Drei phasen Wandlerschaltung ausgegeben wird. 70 ist eine Gateimpuls-Er zeugerschaltung zum Erzeugen von Gateimpulsen für das Ein- und Ausschalten der Wandler 3A-3D der GTOs, basierend auf dem Signal, das von der Nulldurchgangs-Erkennungsschaltung 20 ausge geben wird.

Die Fig. 21 und 22 sind Schwingungsformdiagramme, durch wel che die Aktionen erläutert werden, wenn die Spannungswandler schaltung nach Fig. 19 von dem in Fig. 20 dargestellten übli chen Steuerungssystem gesteuert wird.

Nachfolgend werden die Aktionen unter Bezugnahme auf die Fig. 19, 20, 21 und 22 erläutert.

VLUV, VLVW und VLWU nach Fig. 21 sind die UV-Phase, VW-Phase und WU-Phasen-verkettete Spannungen (line-to-line voltages), die von der Primärwicklung 1P des Transformators 1 jeweils durch den Spannungsdetektor 12 erkannt werden. Die Wandlerschaltung 13 für verkettete Spannung in Phasenspannungen führt die Berechnung der folgenden Formeln durch und wandelt die verketteten Spannungen VLUV, VLVW und VLWU in U, V und W-Phasenspannungen VLU, VLV und VLW um.

In Fig. 21 zeigt für jede Kurve die Horizontalachse Sekunden. Die vertikale Achse zeigt mit Ausnahme der für das Phasenwinkel signal TH die von der Leistungseinheit (PU) gemessene Spannung. Die vertikale Achse der Welle (TH) zeigt den Winkel in Radian.

In Fig. 22 ist für jede Wellenform die horizontale Achse als Zeitachse und die vertikale Achse als Strom- oder Spannungsachse bezeichnet. In dieser Figur sind RIQ und RID aktive Strombefehle und ein reaktiver Strombefehl, der von der Stromsteuerschaltung 15 erzeugt wird. IQ und ID sind ein aktiver Strom und ein reak tiver Strom, die durch die Primärwicklung 1P des Transformators 1 fließen. IU, IV und IW sind U, V und W-Phasenströme, die durch die Primärwicklung 1P des Transformators 1 fließen.

VLU = (2 × VLUV + VLVW)/3
VLV = (2 × VLVW + VLWU)/3
VLW = (2 × VLWU + VLUV)/3

Die Wandlerschaltung 14 für drei Phasen in zwei Phasen wandelt die Phasenspannungen VLU, VLV und VLW in Zweiphasensignale VLA und VLB in einem orthogonalen AB-Koordinatensystem um. Hier sei angenommen, daß eine Achse A in Richtung der U-Phase gewählt ist und eine Achse B, die gegenüber der Achse A um 90° versetzt ist.

VLA = VLU-(VLV + VLW)/2VLB = (VLV-VLW) × √/2

Die Ausgaben VLA und VLB der Dreiphasen-Zweiphasen-Wandlerschal tung 14 und die Ausgaben der Stromsteuerschaltung 15 werden von einem Addierer 16 zusammengefaßt. Um die Erläuterung leichter verständlich zu machen, wird im nachfolgenden angenommen, die Ausgaben der Stromsteuerschaltung 15 seien Null. Das heißt, es wird der Zustand erläutert, bei dem die Wandler 3A-3D Spannun gen erzeugen, die der Spannung entsprechen, welche von der Stromquelle 11 erzeugt wird und wobei der Ausgangsstrom Null ist. Demzufolge sind die Ausgaben VA und VB des Addierers 16 gleich wie die Ausgaben von VLA und VLB der Dreiphasen-Zweipha sen-Wandlerschaltung 14. Die Phasenwinkel-Berechnungsschaltung 18 führt die Berechnung der folgenden Formeln durch und berech net ein Phasenwinkelsignal TH aus den Ausgangssignalen VA und VB.

Wenn VA positiv und größer als ein Absolutbetrag von VB ist, gilt:

TH = tan^-1 (VB/VA)

Wenn VB positiv und größer als ein Absolutbetrag von VA ist, gilt:

TH = -tan^-1 (VA/VB) + 90°

Wenn VA negativ und kleiner als ein Absolutbetrag von VB ist, gilt:

TH = tan^-1 (VB/VA) + 180°

Wenn VB negativ und kleiner als ein Absolutbetrag von VA ist, gilt:

TH = -tan^-1 (VB/VA) + 270°

Die Kurvenform des Phasenwinkelsignals TH ist in Fig. 21 ge zeigt und in Radian gemessen.

Die Zweiphasen-Dreiphasen-Wandlerschaltung 17 wandelt die Zwei phasensignale VA und VB, die vom Addierer 16 erzeugt wurden, in Dreiphasensignale VUR, VVR und VWR um, wie dies die folgenden Formeln zeigen.

VUR = 2/3 × VAVVR = -1/3 × VA + 1/√ × VBVWR = -1/3 × VA - 1/√ × VB

Hier werden die Signale VUR, VVR und VWR jeweils als U-Phasen, V-Phasen und W-Phasen-Spannungsbefehle für Wandler 3A-3D ge meinsam verwendet.

Die Dreiecksspannungs-Erzeugungsschaltung 19 berechnet die fol gende Formel und wandelt das Phasenwinkelsignal TH in ein Drei eckswellensignal TRIUA um, welches ein Dreieckswellensignal zur Steuerung der U-Phasen-GTOs des Wandlers 3A ist.

THO = (TH-90°) × 9

Wenn THO größer als 360° × n (mit n ist = 0 oder ein Ganzzah liges ist größer als 0) und kleiner als 360 × n + 180° ist, gilt:

TRIUA = -1 + (THO-N × 360°)/90°.

Wenn THO größer ist als 360 × n (n ist = 0 oder ein Ganzzahliges größer als 0) + 180 und kleiner als 360° × n + 360° ist, dann gilt:

TRIUA = 3-THO/90°

Die Wellenform für ein Dreieckswellensignal TRIUA ist in Fig. 21 gezeigt. Zur gleichen Zeit erzeugt die Dreieckswellen-Erzeu gungsschaltung 19 Dreieckswellensignale TRIUB, TRIUC und TRIUD, indem sie ähnliche Berechnungen der folgenden Formeln vornimmt:

THO = (TH-90°) × 9-15° (für Wandler 3B)
THO = (TH-90°) × 9-30° (für Wandler 3C)
THO = (TH-90°) × 9-45° (für Wandler 3D).

TRIUB, TRUC und TRIUD sind Rechteckswellensignale zur Steuerung der U-Phasen GTOs der Wandler 3B, 3C und 3D, obgleich dies nicht dargestellt ist. Gleichzeitig erzeugt die Dreieckswellen-Signal erzeugungsschaltung 19 die Dreieckswellensignale TRIVA, TRIVB, TRIVC und TRIVD, indem sie ähnliche Berechnung der folgenden Formeln vornimmt:

THO = (TH-90°-120°) × 9 (für Wandler 3A)
THO = (TH-90°-120°) × 9-15° (für Wandler 3B)
THO = (TH-90°-120°) × 9-30° (für Wandler 3C)
THO = (TH-90°-120°) × 9-45° (für Wandler 3D).

TRIVA, TRIVB, TRIVC und TRIVD sind Dreieckswellensignale zur Steuerung der V-Phasen GTOs der Wandler 3A, 3B, 3C und 3D, ob gleich dies nicht dargestellt ist. Gleichzeitig erzeugt die Dreieckswellen-Erzeugungsschaltung 19 Dreieckswellensignale TRIWA, TRIWB, TRIWC und TRIWD durch Berechnung der folgenden Formeln:

THO = (TH-90°-240°) × 9 (für Wandler 3A)
THO = (TH-90°-240°) × 9-15° (für Wandler 3B)
THO = (TH-90°-240°) × 9-30° (für Wandler 3C)
THO = (TH-90°-240°) × 9-45° (für Wandler 3D)

TRIWA, TRIWB, TRIWC und TRIWD sind Dreieckswellensignale für die Steuerung der W-Phasen-GTOs der Wandler 3A, 3B, 3C und 3D, ob gleich dies nicht gezeigt ist.

In Fig. 21 bedeutet VUR ein U-Phasenspannungsbefehl, der von der Zweiphasen-Dreiphasen-Wandlerschaltung 17 erzeugt ist.

Der U-Phasenspannungsbefehl VUR und das Dreieckswellensignal TRIUA werden von der Nulldurchgangs-Erkennungsschaltung 20 mit einander verglichen und GTO 5 wird aufgesteuert, wenn VUR größer als TRIUA ist, während GTO 8 aufgesteuert wird, wenn VUR kleiner als TRIUA ist. In ähnlicher Weise wird der EIN/AUS-Zustand der GTO 6 und GTO 9 festgelegt, indem der V-Phasenspannungsbefehl VVR mit dem Dreieckswellensignal TRIVA verglichen wird, und es wird der Zustand EIN/AUS von GTO 7 und GTO 10 festgelegt durch Vergleich des W-Phasenspannungsbefehls VWR mit dem Dreieckswel lensignal TRIWA.

Als Folge erhält man eine verkettete UV-Spannung VUVA für den Wandler 3A in Fig. 21. Für die Wandler 3B, 3C und 3D werden die gleichen EIN/AUS-Steuerungen durchgeführt, wie sie anhand des Wandlers 3A beschrieben wurden. Als Folge werden verkettete UV-Spannungen VUVB, VUVC und VUVD für die Wandler 3B, 3C und 3D gemäß Fig. 21 erhalten.

Die Spannungen VUVA, VUVB, VUVC und VUVD werden an die UV-Phasen der Sekundärwicklungen 2A, 2B, 2C und 2D des Transformators 1 gelegt. Eine nicht dargestellte Sinusspannung VU wird in der U-Phase der Primärwicklung 1B des Transformators 1 erzeugt. In ähnlicher Weise wird eine nicht dargestellte Sinuswellenspannung VV in der V-Phase der Primärwicklung 1P des Transformators 1 erzeugt, die der Spannung VU um 120° in der Phase nacheilt, und es wird eine Spannung VUV auf den Leitungen für die U-Phase und die V-Phase erzeugt. Die Spannung VUV wird eine Spannung, deren Grundwelle gleich der verketteten Spannung VLUV der UV-Phase des Systems ist. In Fig. 22 sind FUVA, FUVB, FUVC und FUVD die integrierten Werte der Spannungen VUVA, VUVB, VUVC und VUVD, und sie sind in der Größe äquivalent zu den UV-Phasen-Magentflüssen der Sekundärwicklungen 2A, 2B, 2C und 2D des Transformators 1.

Fig. 22 zeigt die Arbeitswellenformen, wenn eine Leitung der W-Phase geerdet ist zu einer Zeit t1 in dem gleichen Aufbau wie in Fig. 20. Selbst in dem Zustand, indem die Systemspannung ver zerrt ist und, wie hier dargestellt, unsymmetrisch wird, wird die UV-Phasen verkettete Spannung VUV, die von den Wandlern 3A-3D erzeugt wird, die Wellenform, die der verketteten Spannung VLUV der System-UV-Phase hinreichend folgt. Demzufolge wird kein Überstrom erzeugt, der aus einem Unterschied zwischen der Sy stemspannung und der Wandlerspannung resultiert. Man sieht je doch, daß die Größen für FUVA, FUVB, FUVC und FUVD divergieren. Insbesondere divergieren die Größen für FUVC und FUVD stark in positiver und negativer Richtung. Dies ist deswegen der Fall, weil die Spannungen VUVA, VUVB, VUVC und VUVD, die von den je weiligen Wandlern 3A, 3B, 3C und 3D erzeugt werden, Gleichstrom komponenten enthalten. Es ist daher nicht möglich, die Arbeits weise der Wandler 3A, 3B, 3C und 3D beizubehalten, wenn der Transformator 1 von diesen Gleichstromkomponenten gesättigt ist.

Die obige Beschreibung wurde anhand der UV-Phase des Leistungs wandlersystems gemacht. Für die VW-Phase und WU-Phase arbeitet der Leistungswandler ebenso wie für die UV-Phase, so daß diese Beschreibung aus Gründen der Straffheit weggelassen ist.

Wie oben beschrieben, wird die Leistungswandlerschaltung in der Weise betrieben, daß die Wechselspannungsausgaben der Wandler 3A, 3B, 3C und 3D vom Transformator 1 geschaltet werden, wenn die Systemspannungskurve durch einen Leitungs-Erdschluß verzerrt ist etc., wobei Gleichspannungskomponenten in Spannungen erzeugt werden, die an den Transformator 1 gelegt werden. Als Folge wird es unmöglich, den Betrieb des Leistungswandlersystems fortzuset zen, da der Transformator durch die Gleichspannungskomponenten gesättigt ist. Ferner wiederholen die Selbstabschalt-Einheiten der Wandler 3A, 3B, 3C und 3D jeweils neunmal EIN/AUS je Peri ode. Als Folge davon werden die Schaltverluste groß, und der Wandlerwirkungsgrad fällt ab.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Steuersystem für einen Lei stungswandler zu schaffen, der dadurch betrieben wird, daß die Wechselspannungsausgaben einer Anzahl von Wandlereinheiten von einem Transformator in Reihe geschaltet werden, welche die An zahl der Schaltvorgänge der Selbstabschaltgeräte in den Ein heitswandlern unterdrücken können und die Verluste reduzieren, die von den Schaltvorgängen stammen und die den Wandlerwirkungs grad durch Steuern der Wandlereinheiten erhöhen, so daß die an der Primärwicklung des Transformators erzeugten Spannungen eine Sinuswelle werden.

Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt in der Schaffung eines Steuersystems für einen Leistungswandler, der dadurch betrieben wird, daß Wechselstromausgaben eine Anzahl von Wandlereinheiten von einem Transformator in Reihe geschaltet werden, welche die Wandlereinheiten derart steuern können, daß keine Gleichspan nungskomponenten in den an den Transformator gelegten Spannungen erzeugt werden und daß der Transformator nicht durch Gleichspan nungskomponenten gesättigt wird, und dadurch der Betrieb des Leistungswandlersystems selbst im Falle eines Systemversagens fortgesetzt werden kann.

Diese und andere Ziele der Erfindung werden erreicht durch eine Schaltung nach dem Patentanspruch 1.

Die Erfindung betrifft ferner ein Steuersystem für einen Lei stungswandler, das außerdem die Merkmale des Patentanspruchs 2 aufweist.

Nach der Erfindung, wie sie in Anspruch 1 beansprucht ist, und wobei ein tatsächlicher Spannungsvektor entsprechend der Summe der Ausgangsspannungen von einer Anzahl von Wandlereinheiten gesteuert wird, um einem Befehls-Spannungsvektor zu folgen, der eine Systemspannung darstellt, die sich in Form einer Sinuswelle verändert, ist es möglich, die Ausgangsspannungen der Wandler einheiten so zu steuern, daß sie eine Sinusschwingung bilden. Ferner ist deswegen, weil der ausgewählte tatsächliche Span nungsvektor sich nicht ändert, falls sich der Befehls-Spannungs vektor nicht ändert und die Distanz zu einem weiteren tatsächli chen Spannungsvektor kleiner als die Distanz zu dem vorliegen den, ausgewählten tatsächlichen Spannungsvektor ist, die Zahl der Schaltvorgänge der selbstabschaltenden Schalteinheiten auf eine geringe Zahl unterdrückt.

Gemäß Erfindung, wie sie in Anspruch 2 beansprucht ist, ist es möglich, die Ausgangsspannungen der Wandlereinheiten auf die Form einer Sinusschwingung zu steuern, wenn ein tatsächlicher Spannungsvektor, der der Summe der Ausgangsspannungen eine An zahl von Wandlereinheiten entspricht, so gesteuert wird, daß er einem Befehls-Spannungsvektor folgt, der eine Systemspannung darstellt, die sich in Form einer Sinusschwingung verändert. Ferner wird die Anzahl der Schaltvorgänge der selbstabschalten den Schalteinheiten auf eine geringe Zahl unterdrückt, da sich der ausgewählte tatsächliche Spannungsvektor nicht verändert, sofern sich nicht der Befehls-Spannungsvektor ändert und die Distanz zu einem anderen tatsächlichen Spannungsvektor kleiner als die Distanz zu dem vorliegenden, ausgewählten tatsächlichen Spannungsvektor wird. Es ist auch möglich, zwischen der Größe der Quantitäten zu unterscheiden, die den Magnetflüssen äquiva lent ist, welche die Sekundärwicklungen des Transformators ver knüpfen und das Zeitprodukt der positiven Seitenspannung und das Zeitprodukt der negativen Seitenspannung der vernetzten Aus gangsspannungen der Wandler basierend auf dem Unterscheidungs resultat so zu verknüpfen, daß sie alle nahezu gleich groß wer den. Als Folge davon ist es möglich, das Leistungswandlersystem derart zu steuern, daß keine Gleichstromkomponenten in den Wick lungen des Transformators erzeugt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher erläu tert; es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Steuersystems für einen Lei stungswandler nach einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2 ein Blockschaltbild von Einzelheiten einer Berechnungs schaltung 30 für einen Befehls-Spannungsvektor bei der ersten Ausführungsform nach Fig. 1;

Fig. 3 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einem Befehls-Span nungsvektor und einem Zweiphasen-Spannungsbefehl zeigt;

Fig. 4 ein Diagramm, das Spannungsvektoren zeigt, die von einer Wandlereinheit erzeugt werden können;

Fig. 5 ein Diagramm, das zusammengesetzte Spannungsvektoren zeigt, die von Wandlereinheiten 3A-3D erzeugt werden können;

Fig. 6 ein Diagramm, das die tatsächlichen Spannungsvektoren zeigt, die von einer Spannungsvektor-Erzeugungsschal tung 50 in der ersten Ausführungsform nach Fig. 1 erzeugt werden;

Fig. 7 ein Blockdiagramm von Einzelheiten einer Spannungsvek tor-Auswahlschaltung 40 bei der ersten Ausführungsform nach Fig. 1;

Fig. 8 ein Schwingungsdiagramm zur Erläuterung des Betriebs der ersten Ausführungsform nach Fig. 1;

Fig. 9 ein Blockdiagramm von einem Steuersystem für eine Lei stungswandlerschaltung nach einer zweiten Ausführungs form;

Fig. 10 ein Blockdiagramm von Einzelheiten einer Magnetfluß-Er kennungsschaltung 90 bei einer zweiten Ausführungs form nach Fig. 9;

Fig. 11 ein Blockdiagramm von Einzelheiten einer Ausgleichs-Steu erschaltung 80 bei der zweiten Ausführungsform nach Fig. 9;

Fig. 12 ein Schwingungsformdiagramm zur Erläuterung des Be triebs der zweiten Ausführungsform nach Fig. 9;

Fig. 13 ist ein Blockdiagramm von Einzelheiten einer Magnet fluß-Erkennungsschaltung 90A gemäß einer ersten Abwand lung dieser Erfindung;

Fig. 14 ein Blockdiagramm von einem Teil der Einzelheiten einer Magnetfluß-Erkennungsschaltung 90B nach der zweiten Abwandlung dieser Erfindung;

Fig. 15 ein Blockdiagramm eines Teils von Einzelheiten einer Magnetfluß-Erkennungsschaltung 90C nach einer dritten Abwandlung dieser Erfindung;

Fig. 16 ein Blockdiagramm von einem Teil der Einzelheiten einer Magnetfluß-Erkennungsschaltung 90D nach einer vierten Abwandlung dieser Erfindung;

Fig. 17 ein Blockdiagramm von einem Teil der Einzelheiten einer Magnetfluß-Erkennungsschaltung 90E nach einer fünften Abwandlung dieser Erfindung;

Fig. 18 ein Blockdiagramm von einem Teil der Einzelheiten einer Magnetfluß-Erkennungsschaltung 90F nach einer sechsten Abwandlung dieser Erfindung;

Fig. 19 ein Blockdiagramm eines Hauptschaltkreises einer be kannten Leistungswandlerschaltung, auf die diese Erfin dung angewendet wird;

Fig. 20 ein Blockdiagramm eines bekannten Steuersystems für eine Leistungswandlerschaltung nach Fig. 19;

Fig. 21 ein Schwingungsformdiagramm unter Erläuterung des Be triebs des bekannten Steuersystems nach Fig. 19; und

Fig. 22 ein Schwingungsformdiagramm zur Erläuterung des Be triebs des bekannten Steuersystems nach Fig. 19.

In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines Steuersystems für einen Leistungswandler gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.

In den Figuren sind die Bezugszeichen 1, 1P, 2A bis 2D, 3A-3D, 4, 11 und 12 bereits anhand der Erläuterung des bekannten Steu ersystems beschrieben und werden daher aus Gründen der Über sichtlichkeit nicht wiederholt.

Eine Stromsteuerschaltung 15 dient zum Steuern der Ausgangsströ me der Wandler 3A bis 3D. Die vom Spannungsdetektor 12 erkannten Systemspannungen und die Ausgabe der Stromsteuerschaltung 15 werden an eine Berechnungsschaltung 30 für den Befehls-Span nungsvektor gelegt, der einen Befehls-Spannungsvektor ausgibt, welcher von den Leistungswandlern 3A-3D ausgegeben werden soll. Andererseits erzeugt eine Erzeugungsschaltung 50 für einen tatsächlichen Spannungsvektor tatsächliche Spannungsvektoren, die von dem Leistungswandlersystem ausgegeben werden können. Eine Vektorauswahlschaltung 40 wählt einen Spannungsvektor aus, der unter tatsächlichen Spannungsvektoren am nächsten einem Befehls-Spannungsvektor kommt, und gibt ihn als einen ausgewähl ten tatsächlichen Spannungsvektor aus. Eine Logikschaltung 60 nimmt den ausgewählten tatsächlichen Spannungsvektor auf, und die detaillierte Beschreibung davon wird später geliefert.

Eine Gateimpuls-Erzeugungsschaltung 70 erzeugt Gateimpulse zum Ein- und Ausschalten der GTOs der Leistungswandler 3A-3D ba sierend auf der Ausgabe der Logikschaltung 60. Ferner wird unter Verwendung von Fig. 1 und den Fig. 2 bis 7 der Aufbau des in Fig. 1 gezeigten Steuersystems erläutert. Fig. 2 ist ein Dia gramm zur Erläuterung des Aufbaus der Berechnungsschaltung 30 für den Befehls-Spannungsvektor nach Fig. 1. UV, VW und WU verkettete Spannungen VLUV, VLVW und VLWU der Stromquelle 11, die von dem Spannungsdetektor 12 erkannt werden, werden in U, V und W-Phasenspannungen VLU, VLV und VLW in einer Wandlerschal tung 301 für verkettete Spannung in Phasenspannungen gemäß den folgenden Formeln umgesetzt:

Ferner werden die Phasenspannungen VLU, VLV und VLW in Zweipha sensignale VLA und VLB in einem orthogonalen AB-Koordinatensy stem in einer Dreiphasen-Zweiphasen-Wandlerschaltung 302 gemäß den folgenden Formeln umgesetzt. Hier sei angenommen, daß die Achse A in Richtung der U-Phase gewählt ist und die Achse B gegenüber der Achse A um 90° voreilt.

VLA = VLU-(VLV + VLW)/2VLB = (VLV-VLW) × √/2

Die Ausgaben VLA, VLB der Dreiphasen-Zweiphasen-Wandlerschaltung 302 und die Ausgaben der Stromsteuerschaltung 15 werden von einem Addierer 303 zusammengefaßt. Im nachfolgenden wird zum leichteren Verständnis angenommen, daß die Ausgaben der Strom steuerschaltung 15 Null seien. Das heißt, es wird der Zustand erläutert, bei dem die Wandler 3A-3D Spannungen erzeugen, die gleich wie die von der Stromquelle 11 erzeugten Spannungen sind, und der Ausgangsstrom ist Null. Folglich sind die Ausgaben VA und VB des Addierers 303 gleich wie die Ausgaben VLA und VLB.

Als Folge davon wird ein Befehls-Spannungsdetektor V gemäß Fig. 3 bestimmt. Dabei sind die A- und B-Achsenkomponenten des Be fehls-Spannungsvektors V mit VA und VB bezeichnet, und der Pha senwinkel ist TH.

Fig. 4 zeigt sieben Spannungsvektoren, die von einer Wandler einheit erzeugt werden und die durch sieben Vektoren 0-6 be zeichnet sind. Die Beziehung zwischen diesen Vektoren 0-6 und der Schaltzustand der entsprechenden GTOs 5-10 ist in der nachfolgenden Tabelle dargestellt.

Tabelle

Fig. 5 ist ein Diagramm, das die tatsächlichen Spannungsvekto ren zeigt, die den Spannungen entsprechen, die von den Wandlern 3A-3D an der Primärseite des Transformators 1 erzeugt werden können. In Fig. 5 stellen Vektoren, die den Ursprung und jewei lige schwarze Kreise verbinden, die tatsächlichen Spannungsvek toren dar, und 61 Arten von tatsächlichen Spannungsvektoren sind insgesamt in Fig. 5 gezeigt.

Eine Erzeugerschaltung 50 für tatsächliche Spannungsvektoren erzeugt 15 tatsächliche Spannungsvektoren als AB-Koordinatenwer te in 60°-Abschnitten gemäß Fig. 6, was aus den 61 tatsächli chen Spannungsvektoren nach Fig. 5 folgt:

V0 = (0,0) × VMAX/4 × 1,5
V1 = (1,0) × VMAX/4 × 1,5V2 = (1/2, √/2) × VMAX/4 × 1,5
V3 = (2,0) × VMAX/4 × 1,5V4 = (1,5, √/2) × VMAX/4 × 1,5V5 = (1, √) × VMAX/4 × 1,5
V6 = (3,0) × VMAX/4 × 1,5V7 = (2,5, √/2) × VMAX/4 × 1,5V8 = (2, √) × VMAX/4 × 1,5V9 = (1,5,3 √/2) × VMAX/4 × 1,5
V10 = (4,0) × VMAX/4 × 1,5V11 = (3,5, √/2) × VMAX/4 × 1,5V12 = (3, √) × VMAX/4 × 1,5V13 = (2,5,3 √/2) × VMAX/× 1,5V14 = (2,2 √) × VMAX/4 × 1,5

Hier stellt VMAX die Primärseiten-Phasenspannung des Transforma tors 1 bei der maximalen Ausgabe dar.

Eine Spannungsvektor-Auswahlschaltung 40 wählt den Spannungs vektor aus, der tatsächlich an der Primärseite des Transforma tors 1 erzeugt werden soll, und zwar durch Eingeben eines Be fehlsspannungsvektors V (VA, VB) als Ausgabe von der Berechner schaltung 30 für den Befehlsspannungsvektor und 15 tatsächliche Spannungsvektoren V0-V14, die in der Erzeugerschaltung 50 für die tatsächlichen Spannungsvektoren erzeugt werden.

Fig. 7 ist ein Diagramm zur Erläuterung des Aufbaus der Span nungsvektor-Auswahlschaltung 40. Aus den Koordinatenwerten für A, B, nämlich (VA, VB) der Befehlsspannungs-Vektor V-Ausgabe aus der Befehlsspannungs-Vektorberechnungsschaltung 30 wird der Phasenwinkel TH des Befehlsspannungsvektors V durch eine Phasen winkel-Berechnungsschaltung 401 gemäß den folgenden Formeln berechnet.

Wenn VA positiv und größer als (Absolutbetrag von VB) ist, gilt:

TH = tan^-1 (VB/VA)

Wenn VB positiv und größer als (Absolutbetrag von VA) ist, gilt:
TH = -tan^-1 (VA/VB) + 90°

Wenn VA negativ und kleiner als (Absolutbetrag von VB) ist, gilt:

TH = tan^-1 (VB/VA) + 180°

Wenn VB negativ und kleiner als -(Absolutbetrag von VA) ist, gilt:

TH = -tan^-1 (VB/VA) + 270°

Eine Phasenwinkel-Unterscheidungsschaltung 402 legt einen Pha senwinkel THA fest, der einen von sechs 60°-Abschnitten dar stellt, zu denen der Spannungsvektor V gemäß der folgenden Logik gehört:

Eine Koordinatenumwandlungsschaltung 403 wandelt die Koordinaten des Befehlsspannungsvektors V (VA, VB) um, um einen Vektor VR (VAR, VBR) gemäß der Ausgabe THA der Phasenwinkel-Unterschei dungsschaltung 402 gemäß den nachfolgenden Formeln zu erhalten:

VAR = VA × cos (THA) + VB × sin (THA)
VBR = -VA × sin (THA) + VB × cos (THA).

Eine Distanzberechnungsschaltung 404 berechnet den Abstand L0-L14 zwischen dem Vektor VR (VAR, VBR), der die Ausgabe der Koor dinatenumwandlungsschaltung 403 und fünfzehn tatsächlichen Span nungsvektoren V0-V14 ist, welches die Ausgaben der Erzeuger schaltung 50 für die tatsächlichen Spannungsvektoren ist, und zwar nach den folgenden Formeln:

Hierin sind VAn und VBn mit (n = 1 14) die A- und B-Komponen ten von jeweils tatsächlichen Spannungsvektoren Vn (n = 1∼14).

Eine Vergleicherschaltung 405 ermittelt den Mindestwert der Distanzen L0-L14 der von der Distanzberechnungsschaltung 404 berechnet wird, und zwar zwischen dem Befehlsspannungsvektor VR und den tatsächlichen Spannungsvektor V0-V14, und gibt AB-Koordinatenwerte (VAn, VBn) von tatsächlichen Spannungsvektoren aus, die dem erkannten Mindestwert entsprechen. Eine Koordina tenumwandlungsschaltung 406 wandelt die AB-Koordinatenwerte (VAn, VBn) in ausgewählte tatsächliche Spannungsvektoren VR′ (VAR′, VBR′), basierend auf einer Ausgabe THA der Phasenwinkel-Un terscheidungsschaltung 402 gemäß den folgenden Formeln um:

VAR′ = VA × cos (THA) - VB × sin (THA)
VBR′ = VA × sin (THA) + VB × cos (THA).

Eine Logikschaltung 60 entscheidet, wann Spannungsvektoren aus den Wandlereinheiten 3A-3D gemäß der folgenden Logik ausgege ben werden sollen:

Schritt 1)

Ausgewählte tatsächliche Spannungsvektoren VR′ (VAR′, VBR′), also die Ausgabe der Vektorauswahlschaltung 40, werden in Spannungs vektoren zerlegt, die aus den Wandlereinheiten 3A-3B gemäß nachfolgender Erläuterung ausgegeben werden. Hierin wird der ausgewählte tatsächliche Spannungsvektor VR′ der Vektorauswahl schaltung 40 durch AB-Koordinatenwerte (VAR′, VBR′) dargestellt und Spannungsvektoren, die aus den Wandlereinheiten 3A-3D ausgegeben werden, werden mit den Zahlen "0" bis "6" gemäß Fig. 4 ausgedrückt. Ferner werden Spannungsvektoren, die von den Wandlern 3A-3D ausgegeben werden, als ein Spannungsvektoren satz wie [n1, n2, n3, n4] bezeichnet, worin n1, n2, n3, n4 Zah len zwischen 0 und 6 sind.

Oben sind die Spannungsvektoren der zusammengesetzten Ausgaben und die Ausgaben der Wandlereinheiten 3A-3D angegeben, wenn das Ende der Spannungsvektoren zwischen der Achse A und einer Linie von 60° zur Achse A liegt. Andere ausgewählte tatsächliche Spannungsvektoren VR′ (VAR′, VBR′) werden in Spannungsvektoren zerlegt, die in ähnlicher Weise von den Wandlereinheiten 3A-3D ausgegeben werden.

Schritt 2)

Die vorliegenden Ausgangsspannungsvektoren der Wandlereinheiten 3A, 3B, 3C und 3D werden in dieser Reihenfolge überprüft und eine Gruppe von Spannungsvektoren werden den Wandlereinheiten 3A-3D zugeordnet, von denen sie ausgegeben werden sollen. Wenn beispielsweise die vorliegenden Ausgabespannungsvektoren der Wandler 3A-3D lauten
Wandler 3A: 1,
Wandler 3B: 2,
Wandler 3C: 2,
Wandler 3D: 1, und
ein Spannungsvektorsatz, der von jeder Wandlereinheit 3A-3D ausgegeben werden soll, wird als [1,2,2,2] angenommen.

(1) Der vorliegende Ausgabespannungsvektor des Wandlers 3A ist 1, und wenn ein Spannungsvektor 1 in den Spannungsvektorsatz eingeschlossen ist, dann wird der nächste Ausgabespannungsvektor des Wandlers 3A als 1 festgelegt, und der Vektor 1 wird aus dem Spannungsvektorsatz ausgeschlossen.
(Der neue Spannungsvektorsatz wird dadurch [2,2,2]).
(2) Der vorliegende Ausgabespannungsvektor des Wandlers 3B ist 2, und wenn ein Spannungsvektor 2 in den Spannungsvektorsatz eingeschlossen ist, dann wird der nächste Ausgabespannungsvektor des Wandlers 3B als 2 festgelegt, und der Vektor 2 wird aus dem Spannungsvektorsatz ausgeschlossen.
(Der neue Spannungsvektorsatz wird dadurch [2,2]).
(3) Der vorliegende Ausgabespannungsvektor des Wandlers 3C ist 2, und wenn ein Spannungsvektor 2 in den Spannungsvektorsatz eingeschlossen ist, dann wird der nächste Ausgabespannungsvektor des Wandlers 3C als 2 festgelegt, und der Vektor 2 wird aus dem Spannungsvektorsatz ausgeschlossen.
(Der neue Spannungsvektorsatz wird dadurch [2]).
(4) Der vorliegende Ausgabespannungsvektor des Wandlers 3D ist 1 und der Spannungsvektor 1 ist nicht in den Spannungsvektorsatz eingeschlossen. So wird der Spannungsvektor 2, der in dem Span nungsvektorsatz verblieb, dem Wandler 3D als Ausgabevektor zu geordnet.

Auf diese Weise wird nur ein Spannungsvektor in dem Spannungs vektorsatz belassen, wenn der vorliegende Ausgabespannungsvektor nicht in den Spannungsvektorsatz eingeschlossen ist. Wenn eine Anzahl von Spannungsvektoren übrig bleibt, dann muß der erste Vektor in dem Spannungsvektorsatz zugeordnet werden.

Eine Logikschaltung 16 erzeugt ferner EIN/AUS-Befehle der GTOs gemäß der Beziehung, die in der Tabelle dargestellt ist, zwi schen den auf obige Weise zugeordneten Spannungsvektoren und den Schaltzuständen der GTOs. Eine Gateimpuls-Erzeugerschaltung 70 erzeugt Gateimpulse für die GTOs in den Wandlern 3A-3D, basie rend auf den EIN/AUS-Befehlen der Logikschaltung 60.

Fig. 8 zeigt Schwingungsformen, die durch den Betrieb des oben beschriebenen Steuersystems erzeugt wurden.

Gemäß dieser Ausführungsform wird eine sinuswellenförmige Span nung an der Primärseite des Transformators 1 erzeugt, wenn die Wandler 3A-3D gesteuert werden, um Spannungen entsprechend einem tatsächlichen Spannungsvektor zu erzeugen, der am nächsten zu einem Spannungsvektor liegt, der einem Dreiphasen-Wechsel strom-Spannungsbefehl entspricht. Ferner wiederholt jeder GTO der Wandlereinheiten 3A-3D einen Zeitpunkt einer EIN/AUS-Schal tung je Periode und die Anzahl von Schaltungen wird 1/9 mal von dem des bekannten Verfahrens. Als Folge wird der Schaltver lust in den Wandlern 3A-3D reduziert, man erhält ein Wand lersystem mit hohem Wirkungsgrad.

Fig. 9 ist ein Blockschaltbild des Aufbaus eines Steuersystems für eine Leistungswandlerschaltung nach einer zweiten Ausfüh rungsform der Erfindung. In dieser Figur dient eine Ausgleichs steuerschaltung 80 zur Steuerung des Magnetflusses, welcher die Sekundärwicklungen 2A-2D des Transformators 1 verknüpft, um diese abzugleichen. Eine Magnetfluß-Erkennungsschaltung 90 er kennt die Größen, die äquivalent sind zu den Magnetflüssen, welche die Sekundärwicklungen 2A-2D des Transformators 1 ver netzen.

Fig. 10 ist ein Blockschaltbild des Aufbaus einer Magnetfluß-Er kennungsschaltung 90.

Die Magnetfluß-Erkennungsschaltung 90 besteht aus Spannungsde tektoren 9011-9121 zum Erkennen von Spannungen, die an drei Wicklungen der sekundären Wicklungen 2A-2D des Transformators 1 jeweils angeschlossen sind, Integratoren 9012-9122 zum Inte grieren der jeweiligen Ausgaben der Spannungsdetektoren 9011-9121 und Subtraktoren 9013-9023 zur Berechnung von Unterschie den zwischen zwei Ausgaben der Integratoren 9013-9123.

Eine Ausgleichssteuerschaltung 80 nach Fig. 11 ist aus einer Vergleicherschaltung 801 zur Feststellung der Größenordnung der Ausgaben der Magnetfluß-Erkennungsschaltung 90 und einer Logik schaltung 802 zur Erkennung der Spannungsvektoren aufgebaut, die von den Wandlereinheiten 3A-3D am Ausgang der Vergleicher schaltung 801 und der Vektorauswahlschaltung 40 ausgegeben wer den sollen.

Als nächstes wird der Aufbau der zweiten Ausführungsform näher erläutert. In Fig. 9 ist der Aufbau bis zu den ausgewählten tatsächlichen Spannungsvektoren VR′(VAR′, VBR′), die von der Vektorauswahlschaltung 40 ausgegeben werden, gleich wie bei der ersten Ausführungsform, so daß diese Erläuterung hier weggelas sen wird.

Eine Magnetfluß-Erkennungsschaltung 90 arbeitet gemäß nachfol gender Beschreibung und liefert äquivalente Größen zu den Unter schieden zwischen UV-Phasen-Magnetflüssen und VW-Phasen-Magnet flüssen der sekundären Wicklungen 2A-2D des Transformators 1.

Durch Erkennen der Spannung VUVA, die an die UV-Phase der Sekun därwicklung 2A des Transformators 1 angelegt wird, mit einem Spannungsdetektor 9011 und nachfolgender Integration seiner Ausgabe VUVA durch einen Integrator 9012, wird die Größe FUVA entsprechend dem UV-Phasen-Magnetfluß in der Sekundärwicklung 2A erhalten.

Durch Erkennen der Spannung VVWA, die an die VW-Phase der Sekun därwicklung 2A des Transformators 1 angelegt wird, mit einem Spannungsdetektor 9021 und nachfolgender Integration seiner Ausgabe VVWA durch einen Integrator 9022, wird die Größe FVWA entsprechend dem VW-Phasen-Magnetfluß in der Sekundärwicklung 2A erhalten.

Eine Differenz FUVA-FVWA zwischen den Ausgaben der Integrato ren 9012 und 9022 wird von einem Subtrahierer 9013 berechnet. Durch Erkennen der Spannung VUVB, die an die UV-Phase der Sekun därwicklung 2B des Transformators 1 gelegt wird, durch den Span nungsdetektor 9041 und anschließendes Integrieren seiner Ausgabe VUVB durch den Integrator 9042, wird eine Größe FUVB, die äqui valent zu dem UV-Phasen-Magnetfluß in der Sekundärwicklung 2B ist, erhalten.

Durch Erkennen der Spannung VVWB, die an die VW-Phase der Sekun därwicklung 2B des Transformators 1 gelegt wird, durch den Span nungsdetektor 9051 und anschließendes Integrieren seiner Ausgabe VVWB durch den Integrator 9052, wird eine Größe FVWB, die äqui valent zu dem VW-Phasen-Magnetfluß in der Sekundärwicklung 2B ist, erhalten.

Eine Differenz FUVB-FVWB zwischen den Ausgaben der Integrato ren 9042 und 9052 wird von einem Subtrahierer 9043 berechnet. Durch Erkennen der Spannung VUVC, die an die UV-Phase der Sekun därwicklung 2C des Transformators 1 gelegt wird, durch den Span nungsdetektor 9071 und anschließendes Integrieren seiner Ausgabe VUVB durch den Integrator 9072, wird eine Größe FUVC, die äqui valent zu dem UV-Phasen-Magnetfluß in der Sekundärwicklung 2C ist, erhalten.

Durch Erkennen der Spannung VVWC, die an die VW-Phase der Sekun därwicklung 2C des Transformators 1 gelegt wird, durch den Span nungsdetektor 9081 und anschließendes Integrieren seiner Ausgabe VVWC durch den Integrator 9082, wird eine Größe FVWC, die äqui valent zu dem VW-Phasen-Magnetfluß in der Sekundärwicklung 2C ist, erhalten.

Eine Differenz FUVC-FVWC zwischen den Ausgaben der Integrato ren 9072 und 9082 wird von einem Subtrahierer 9073 berechnet. Durch Erkennen der Spannung VUVD, die an die UV-Phase der Sekun därwicklung 2D des Transformators 1 gelegt wird, durch den Span nungsdetektor 9101 und anschließendes Integrieren seiner Ausgabe VUVD durch den Integrator 9102, wird eine Größe FUVD, die äqui valent zu dem UV-Phasen-Magnetfluß in der Sekundärwicklung 2D ist, erhalten.

Durch Erkennen der Spannung VVWD, die an die VW-Phase der Sekun därwicklung 2D des Transformators 1 gelegt wird, durch den Span nungsdetektor 9111 und anschließendes Integrieren seiner Ausgabe VVWD durch den Integrator 9112, wird eine Größe FVWD, die äqui valent zu dem VW-Phasen-Magnetfluß in der Sekundärwicklung 2D ist, erhalten.

Eine Differenz FUVD-FVWD zwischen den Ausgaben der Integrato ren 9102 und 9112 wird von dem Subtrahierer 9103 berechnet. Die Größen FVWA-FWUA, FVWB-FWUB, FVWC-FWUC und FVWD-FWUD, die äquivalent den jeweiligen Differenzen zwischen VW-Phasen-Magnet flüssen und WU-Phasen-Magnetflüssen der Sekundärwicklungen 2A-2D des Transformators 1 sind und die Größen FWUA-FUVA, FWUB-FUVB, FWUC-FUVC und FWUD-FUVD, die äquivalent zu jeweiligen Differenzen zwischen den WU-Phasen-Magnetflüssen und den UV-Phasen-Magnetflüssen der Sekundärwicklungen 2A-2D des Transformators 1 sind, werden auf die gleiche Weise erhalten, wie dies oben erläutert ist.

In der Ausgleichssteuerschaltung 80 entscheidet die Vergleichs schaltung 801 die Reihenfolge in den Größen der Werte FUVA-FVWA, FUVB-FVWB, FUVC-FVWC und FUVD-FVWD, die aus der Magnetfluß-Erkennungsschaltung 90 ausgegeben werden und die äquivalent zu den Unterschieden zwischen den UV-Phasen- und VW-Phasen-Magnetflüssen der Sekundärwicklungen 2A-2D des Trans formators 1 sind. Die Vergleichsschaltung 801 entscheidet ferner die Reihenfolge der Größen der Werte FVWA-FWUA, FVWB-FWUB, FVWC-FWUC und FVWD-FWUD, die äquivalent zu den Unterschieden zwischen den Magnetflüssen für die VW-Phase und die WU-Phase der Sekundärwicklungen 2A-2D sind, und entscheidet ferner die Reihenfolge der Größen der Werte für FWUA-FUVA, FWUB-FUVB, FWUC-FUVC und FWUD-FUVD, die äquivalent zu den Unterschieden in den Magnetflüssen für die WU-Phase und UV-Phase der Sekundär wicklungen 2A-2D sind.

Die Logikschaltung 802 berechnet die Spannungsvektorgruppe [1,1,4,5], die von den Wandlereinheiten 3A-3D von dem Ausgang VR′(VAR′, VBR′) der Vektorauswahlschaltung 40 in der gleichen Weise ausgegeben werden, wie dies für die Logikschaltung 60 der ersten Ausführungsform erläutert wurde. Dann ordnet die Logik schaltung 802 jeweilige Spannungsvektoren in der Spannungsvek torgruppe den Wandlereinheiten 3A-3D basierend auf der Ausgabe der Vergleicherschaltung 801 gemäß der unten wiedergegebenen Logik zu.

Zunächst wird ein erster Vektor in der Spannungsvektorgruppe überprüft.

Schritt A: Wenn jener Vektor der Vektor 1 ist, wird dieser dem Wandler zugeordnet, der den Mindestwert unter den größten FUVA-FVWA, FUVB-FUWB, FUVC-FVWC und FUVD-FVWD hat, der äquiva lent den jeweiligen Unterschieden zwischen den Magnetflüssen für die UV-Phase und die VW-Phase sind und die Sekundärwicklungen 2A-2D unter den Wandlern 3A-3D verketten.

Schritt B: Wenn jener Vektor der Vektor 2 ist, wird dieser dem Wandler zugeordnet, der den Mindestwert unter den größten FWUA-FUVA, FWUB-FUVB, FWUC-FUVC und FWUD-FUVD hat, der äquiva lent den jeweiligen Unterschieden zwischen den Magnetflüssen für die WU-Phase und die UV-Phase sind und die Sekundärwicklungen 2A-2D unter den Wandlern 3A-3D verketten.

Schritt C: Wenn jener Vektor der Vektor 3 ist, wird dieser dem Wandler zugeordnet, der den Mindestwert unter den größten FVWA-FWUA, FVWB-FWUB, FVWC-FWUC und FVWD-FWUD hat, der äquiva lent den jeweiligen Unterschieden zwischen den Magnetflüssen für die VW-Phase und die WU-Phase sind und die Sekundärwicklungen 2A-2D unter den Wandlern 3A-3D verketten.

Schritt D: Wenn jener Vektor der Vektor 4 ist, wird dieser dem Wandler zugeordnet, der den Mindestwert unter den größten FUVA-FVWA, FUVB-FVWB, FUVC-FVWC und FUVD-FVWD hat, der äquiva lent den jeweiligen Unterschieden zwischen den Magnetflüssen für die UV-Phase und die VW-Phase sind und die Sekundärwicklungen 2A-2D unter den Wandlern 3A-3D verketten.

Schritt E: Wenn jener Vektor der Vektor 5 ist, wird dieser dem Wandler zugeordnet, der den Mindestwert unter den größten FWUA-FUVA, FWUB-FUVB, FWUC-FUVC und FWUD-FUVD hat, der äquiva lent den jeweiligen Unterschieden zwischen den Magnetflüssen für die WU-Phase und die UV-Phase sind und die Sekundärwicklungen 2A-2D unter den Wandlern 3A-3D verketten.

Schritt F: Wenn jener Vektor der Vektor 6 ist, wird dieser dem Wandler zugeordnet, der den Mindestwert unter den größten FVWA-FWUA, FVWB-FWUB, FVWC-FWUC und FVWD-FWUD hat, der äquiva lent den jeweiligen Unterschieden zwischen den Magnetflüssen für die VW-Phase und die WU-Phase sind und die Sekundärwicklungen 2A-2D unter den Wandlern 3A-3D verketten.

Schritt G: Wenn der Vektor in der Spannungsvektorgruppe einem der Wandler 3A-3D zugeordnet ist, werden die drei Größen, die äquivalent zu drei jeweiligen Differenzen zwischen den Magnet flüssen für die UV-Phase und VW-Phase, VW-Phase und WU-Phase und WU-Phase und UV-Phase in einer der Sekundärwicklungen 2A-2D des Wandlers, zu dem der Spannungsvektor zugeordnet wurde, von jeder der drei Reihenfolgen entfernt, die von der Vergleicher schaltung 801 aufgestellt wurden.

Schritt H: Danach wird ein zweiter Vektor in der Spannungsvek torgruppe überprüft. Der zweite Vektor wird auf die gleiche Weise wie der erste Vektor nach den Schritten A bis G zugeord net.

Schritt I, J: Ein dritter Vektor und ein vierter Vektor werden in der Spannungsvektorgruppe überprüft und auf die gleiche Weise wie der zweite Vektor zugeordnet.

Wenn der Vektor in der Spannungsvektorgruppe der Vektor 0 ist, dann wird der Vektor 0 allen übrigen Wandlern 3A-3D zugeord net, zu denen der Vektor nicht zugeordnet ist.

Der Betrieb der Ausgleichssteuerschaltung 80 wird ferner anhand eines Beispiels näher erläutert.

Es sei angenommen, daß die Spannungsvektorgruppe [1,1,4,5] von der Logikschaltung 802 basierend auf einer Ausgabe VR′(VAR′, VBR′) der Vektorauswahlschaltung 40 erzeugt wird.

Zuerst wird ein erster Vektor in der Spannungsvektorgruppe [1,1,4,5] überprüft. Im Schritt A wird angenommen, die Größe FUVB-FVWB sei ein Minimum. Ein erster Vektor in der Spannungs vektorgruppe [1,1,4,5] ist der Vektor 1, so daß der Vektor 1 dem Wandler 3B zugeordnet wird. Im Schritt G werden die Größen FUVW-FVWB, FVWB-FWUB und FWUB-FUVB in bezug auf eine Sekundär wicklung 2B von jeder der drei Reihenfolgen entfernt, die von der Vergleicherschaltung 801 ermittelt wurden.

Zweitens wird ein zweiter Vektor in der Spannungsvektorgruppe [1,1,4,5] überprüft. Im Schritt A wird ferner angenommen, die Größe FUVD-FVWD sei ein Minimum. Ein zweiter Vektor ist auch der Vektor 1, so daß der Vektor 1 dem Wandler 3D zugeordnet wird. Im Schritt G werden die Größen FUVD-FVWD, FVWD-FWUD und FWUD-FUVD von jeder der drei Reihenfolgen erkannt, die von der Vergleicherschaltung 801 aufgestellt wurden.

Drittens wird ein dritter Vektor überprüft. Im Schritt D sei angenommen, die Größe FUVC-FVWC sei ein Maximum. Ein dritter Vektor ist der Vektor 4, so daß der Vektor 4 dem Wandler 3C zugeordnet wird. Im Schritt G werden die Größen FUVC-FVWC, FVWC-FWUC und FWUC-FUVC von jeder der drei Reihenfolgen entfernt, die von der Vergleicherschaltung 801 aufgestellt wur den.

Viertens ist ein vierter Vektor der Vektor 5, so daß der Vektor 5 dem Wandler 3A im Schritt E zugeordnet wird.

Wie oben beschrieben, werden bei diesem Beispiel die Spannungs vektoren 5, 1, 4 und 1 jeweils den Wandlern 3A, 3B, 3C und 3D aus der Spannungsvektorgruppe [1,1,4,5] zugeordnet.

Die Logikschaltung 802 erzeugt ferner EIN/AUS-Befehle der GTOs gemäß der Beziehung, die in der Tabelle dargestellt ist, zwi schen den Spannungsvektoren der beschriebenen Art und dem Schaltzustand der GTOs.

Die Gateimpuls-Erzeugungsschaltung 70 erzeugt Gateimpulse für die GTOs im Wandler 3A-3D basierend auf den EIN/AUS-Befehlen, die von der Ausgleichssteuerschaltung 80 ausgegeben werden.

Fig. 12 zeigt Schwingungsformen die durch den Betrieb der zwei ten Ausführungsform erzeugt werden.

Bei dieser Ausführungsform, wenn die Wandler 3A-3D gesteuert werden, um Spannungen zu erzeugen, die dem tatsächlichen Span nungsvektor entsprechen, der am nächsten an einem Spannungsvek tor liegt, der einem Dreiphasen-Spannungsbefehl entspricht, wird eine Sinuswellenspannung an der Primärseite des Transformators 1 erzeugt. Wenn ferner Größen, die äquivalent zu den Magnetflüs sen sind, welche die Sekundärwicklungen 2A-2D des Transforma tors 1 verketten, erkannt werden und wenn das EIN/AUS-Schalten der selbstabschaltenden Einrichtungen der Wandlereinheiten 3A-3D gemäß der Gruppe von Spannungsvektoren gesteuert wird, die von den Wandlereinheiten 3A-3D ausgegeben werden sollen und die Größen der Quantitäten, die äquivalent zu den Magnetflüssen sind, um die Größen abzugleichen, die äquivalent zu den Magnet flüssen sind, welche die Sekundärwicklungen 2A-2D verketten. Als Folge davon können die Spannungen, die an die Sekundärwick lungen 2A-2D gelegt werden, so gesteuert werden, daß keine Gleichspannungskomponenten erzeugt werden.

In Fig. 22, die bekannte Arbeitsschwingungsformen zeigt, diver gieren die Größen FUVC und FUVD stark in positiver und negativer Richtung. Bei dieser Ausführungsform ist es jedoch klar, aus Fig. 12, daß Schwingungsformen von den Größen FUVC und FUVD stark verbessert sind und nicht in positive oder negative Rich tung divergieren. Wenn also eine Systemspannung durch einen Erdschluß o. ä. stark verzerrt ist, können die Wandler 3A-3D weiterhin kontinuierlich arbeiten, ohne den Transformator 1 zu sättigen.

Bei der zweiten Ausführungsform wird anhand von Fig. 10 ein Mittel zum Erkennen von Größen erläutert, die äquivalent zu den Magnetflüssen sind, welche die Sekundärwicklungen 2A-2D des Transformators 1 verketten, sowie ein Mittel zum Erkennen und Integrieren von Spannungen, die an die Sekundärwicklung 2A-2D des Transformators 1 gelegt werden, und zwar durch Spannungs detektoren 9011-9121 und Integratoren 9012-9122. Es kann aber ein Verfahren zum Erkennen von Größen verwendet werden, die äquivalent zu den Magnetflüssen sind. Dies wird nachfolgend beschrieben.

Fig. 13 ist ein Blockschaltbild des Aufbaus einer Magnetfluß-Er kennungsschaltung 90A nach einer ersten Abwandlung dieser Erfindung. Die Magnetfluß-Erkennungsschaltung 90A soll den glei chen Effekt wie die der zweiten Ausführungsform erzielen, indem unmittelbar magnetische Flüsse durch Magnetsensoren gemessen werden, indem diese in die Magnetpfade der Sekundärwicklung 2A-2D des Transformators 1 gelegt werden, um jeweilige Größen zu erkennen, die äquivalent zu den Magnetflüssen sind, welche die Sekundärwicklungen 2A-2D des Transformators 1 verketten.

In Fig. 13 ist eine Magnetfluß-Erkennungsschaltung 90A aufge baut aus Magnetsensoren 9131, 9141 uns 9151, um die Größen FUVA, FVWA und FWUA zu ermitteln, die äquivalent zu den Magnetflüssen der UV-Phase, der VW-Phase und der WU-Phase der Sekundärwicklung 2A im Transformator 1 sind. Die Magnetfluß-Erkennungsschaltung 90A weist ferner Subtrahierer 9013, 9023, und 9033 auf, um die Differenzen aus FUVA-FVWA, FVWA-FWUA und FWUA-FUVA zu berechnen, die an die Ausgleichssteuerschaltung 80 angelegt werden.

Diese Figur zeigt nur den Aufbau in bezug auf die Sekundärwick lung 2A des Transformators, wobei allerdings der Aufbau für die Sekundärwicklungen 2B-2D des Transformators 1 auf die gleiche Weise gewählt ist.

Fig. 14 ist ein Blockschaltbild des Aufbaus der Magnetfluß-Er kennungsschaltung 90B nach einer zweiten Abwandlung der Erfin dung.

Die Spannung der Gleichspannungsquelle 4 wird von einem Gleich spannungsdetektor gemessen, die GTO EIN/AUS-Signale, die an der Gateimpuls-Erzeugungsschaltung 70 erzeugt werden, werden in EIN/AUS-Signale der Amplitude 1 in einer Normalisierungsschal tung umgewandelt, und die Gleichspannung und die normalisierten EIN/AUS-Signale werden von jeweiligen Multiplizierern multipli ziert. Durch Integrieren dieser Resultate mit den Integratoren werden Größen erhalten, die äquivalent zu den Magnetflüssen sind, welche die Sekundärwicklungen 2A-2D des Transformators 1 verketten.

In Fig. 14 ist die Magnetfluß-Erkennungsschaltung 90B mit einem Gleichspannungsdetektor 9161 gebildet, um eine Gleichspannung der Gleichspannungsquelle 4 zu erkennen, sowie mit Normalisie rungsschaltungen 9165, 9175 und 9185 zum Umwandeln der GTO EIN/AUS-Signale in der UV-Phase, der VW-Phase und der WU-Phase in EIN/AUS-Signale der Amplitude 1. Die Magnetfluß-Erkennungsschal tung 90B weist ferner Multiplizierer 9162, 9172 und 9182 zum Multiplizieren der Ausgaben der Normalisierungsschaltungen 9165, 9175 und 9185 mit der Gleichspannung, die von dem Gleichspan nungsdetektor 9161 erkannt wurde, um jeweils Spannungen VUVA, VUWA und VWUA zu erzeugen. Die Magnetfluß-Erkennungsschaltung 90B besteht auch aus Integratoren 9012, 9022 und 9032 sowie Subtrahierern 9013, 9023 und 9033, um die Differenzen FUVA-FVWA, FVWA-FWUA und FWUA-FUVA zu bilden, die an die Aus gleichssteuerschaltung 80 gelegt werden.

Diese Figur zeigt nur den Aufbau für die Sekundärwicklung 2A des Transformators 1, aber der Aufbau der Sekundärwicklungen 2B-2D sollte gleich gewählt werden.

Nach dieser Ausführungsform ist es möglich, die Größe zu ermit teln, die äquivalent zu dem Magnetfluß ist, und zwar unter Ver wendung des Gleichspannungsdetektors 9161, der in der Gleich spannungssteuerung des Leistungswandlers eingesetzt wird. Dem nach ist es möglich, den gleichen Effekt wie bei der zweiten Ausführungsform zu erzielen, ohne neue Spannungsdetektoren 9011-9121 einzusetzen.

Fig. 15 ist ein Blockschaltbild, das den Aufbau einer Magnet fluß-Erkennungsschaltung 90C nach einer dritten Abwandlung der Erfindung zeigt. Bei der Magnetfluß-Erkennungsschaltung 90C wird der Gleichspannungsbefehl, der von der Gleichspannungs-Befehls erzeugungsschaltung (nicht dargestellt) zum Steuern der Gleich spannung einer Gleichspannungsquelle 4 und für Gate-EIN/AUS-Signale, die in den Normalisierungsschaltungen 9165, 9175 und 9185 durch Normalisieren der GTO-EIN/AUS-Signale in der Gateim puls-Erzeugungsschaltung 70 zur Amplitude 1 erzeugt wurden, mit den Multiplizierern 9191, 9201 und 9211 multipliziert. Durch Integrieren dieser Resultate mittels der Integratoren 9012, 9022 und 9032 werden die Größen FUVA, FVWA und FWUA erhalten, die äquivalent zu den Magnetflüssen sind, welche die Sekundärwick lungen 2A-2D des Transformators 1 verketten.

In dieser Figur ist lediglich der Aufbau für die Sekundärwick lung 2A des Transformators 1 gezeigt, aber der Aufbau für die Sekundärwicklungen 2B-2D des Transformators 1 entspricht die sem.

Mit dieser Abwandlung ist es also möglich, den gleichen Effekt wie bei der zweiten Ausführungsform zu erzielen, ohne jedoch neue Spannungsdetekoren 9011-9121 hinzufügen zu müssen.

Fig. 16 ist ein Blockschaltbild, das den Aufbau einer Magnet fluß-Erzeugungsschaltung 90D nach einer vierten Abwandlung der Erfindung zeigt. In Fig. 16 wird die Gleichspannung der Gleich spannungsquelle 4 von einem Gleichspannungsdetektor erkannt, die GTO EIN/AUS-Signale, die in der Gateimpuls-Erzeugungsschaltung 70 erzeugt werden, werden in EIN/AUS-Signale der Amplitude 1 in der Normalisierungsschaltung umgewandelt, und die Gleichspannung und die normalisierten EIN/AUS-Signale werden von den Multipli zierern jeweils multipliziert. Durch unvollständiges Integrieren dieser Ergebnisse mit Hilfe von unvollständigen Integratoren werden Größen erhalten, die den Magnetflüssen entsprechen, wel che die Sekundärwicklungen 2A-2D des Transformators 1 verket ten.

Fig. 16 zeigt eine Magnetfluß-Erkennungsschaltung 90D, bei der die Integratoren 9012, 9022 und 9032 der Magnetfluß-Erkennungs schaltung 90B gemäß Fig. 14 durch unvollständige Integratoren 9223, 9233 und 9243 ersetzt sind. Bei den unvollständigen Inte gratoren 9223, 9233 und 9243 wird eine Zeitkonstante der unvoll ständigen Integration in Übereinstimmung gebracht mit den ver schwindenden Eigenschaften des Magnetflusses des Transformators 1.

Diese Figur zeigt nur den Aufbau hinsichtlich der Sekundärwick lung 2A des Transformators 1, wobei der Aufbau für die Sekundär wicklungen 2B-2D des Transformators 1 auf die gleiche Weise erfolgt.

Nach dieser Abwandlung ist es möglich, die Größe zu erkennen, die dem Magnetfluß entspricht, indem der Gleichspannungsdetektor 9161 verwendet wird, der für die Steuerung der Gleichspannung im Leistungswandler zum Einsatz kommt. Demnach ist es möglich, den gleichen Effekt wie bei der zweiten Ausführungsform zu errei chen, ohne extra Spannungsdetektoren 9011-9121 vorzusehen. Ferner erwartet man, daß die erkannte Größe, die dem Magnetfluß entspricht, nicht durch Übergangsspannungen verzerrt ist, die beim Anlaufen des Leistungswandlersystems auftreten.

Ferner ist es möglich, bei dieser Abwandlung, bei der eine Zeit konstante der unvollständigen Integration in Übereinstimmung mit der verschwindenden Eigenschaft des Magnetflusses gebracht wird, die Magnetflüsse genauer zu berechnen, die die Sekundärwicklun gen 2A-2D des Transformators 1 verketten und damit die Wirkung dieser zweiten Ausführungsform zu verbessern.

Fig. 17 ist ein Blockschaltbild des Aufbaus der Magnetfluß-Er kennungsschaltung 90E nach einer fünften Abwandlung dieser Erfindung. In Fig. 17 werden der Gleichspannungsbefehl zum Steuern der Gleichspannung der Gleichspannungsquelle 4 und die EIN/AUS-Signale, die durch Normalisieren der GTO-EIN/AUS-Signale von der Gateimpuls-Erzeugungsschaltung 70 auf die Amplitude 1 in den Normalisierungsschaltungen erhalten wurden, von den Multi plizierern jeweils multipliziert. Durch unvollständiges Inte grieren dieser Resultate durch unvollständige Integratoren wer den Größen erhalten, die äquivalent zu den Magnetflüssen sind, welche die Sekundärwicklungen 2A-2D des Transformators 1 ver ketten.

In Fig. 17 sind in der Magnetfluß-Erkennungsschaltung 90E die Integratoren 9012, 9022 und 9032 der Magnetfluß-Erzeugungsschal tung 90C von Fig. 15 durch unvollständige Integratoren 9223, 9233 und 9243 ersetzt. Bei unvollständigen Integratoren 9223, 9233 und 9243 wird eine Zeitkonstante der unvollständigen Inte gration in Übereinstimmung mit der verschwindenden Eigenschaft des Magnetflusses im Transformator 1 gebracht.

Diese Figur zeigt lediglich den Aufbau für die Sekundärwicklung 2A des Transformators 1, aber für die Sekundärwicklungen BD-2D des Transformators 1 ist der Aufbau der gleiche.

Nach dieser Abwandlung ist es möglich, die zum Magnetfluß äqui valente Größe ohne neues Bestücken mit Spannungsdetektoren 9011-9121 zu erhalten. Demnach ist es möglich, den gleichen Effekt wie bei der zweiten Ausführungsform zu erzielen. Ein weiterer Effekt wird darin gesehen, daß die dem Magnetfluß äquivalente Größe nicht durch Übergangsspannungen verzerrt wird, wenn man das Leistungswandlersystem einschaltet.

Ferner ist es nach dieser Abwandlung möglich, weil eine Zeitkon stante der unvollständigen Integration in Übereinstimmung mit der verschwindenden Eigenschaft des Magnetflusses gebracht wird, die Magnetflüsse genauer zu berechnen, die die Sekundärwicklun gen 2A-2D des Transformators 1 verketten, um dadurch die Wir kung der zweiten Ausführungsform zu verbessern.

Fig. 18 ist ein Blockschaltbild des Aufbaus einer Magnetfluß-Er kennungsschaltung 90F nach einer sechsten Abwandlung dieser Erfindung.

In Fig. 18 werden Spannungen, die an die UV-Phase, VW-Phase und die WU-Phase der Sekundärwicklungen 2A-2D des Transformators 1 gelegt werden, jeweils von Spannungsdetektoren erkannt. Durch unvollständiges Integrieren der erkannten Spannungen mit Hilfe von unvollständigen Integratoren, bei denen eine Zeitkonstante in Übereinstimmung mit der verschwindenden Eigenschaft des Ma gnetflusses gebracht wird, der die Sekundärwicklungen 2A-2D des Transformators 1 verkettet, werden Größen erhalten, die äquivalent zu den Magnetflüssen sind, welche die Sekundärwick lungen 2A-2D des Transformators 1 jeweils verketten.

In Fig. 18 sind in der Magnetfluß-Erkennungsschaltung 90F die Integratoren 9012, 9022 und 9032 der Magnetfluß-Erkennungsschal tung 90 von Fig. 10 durch unvollständige Integratoren 9223, 9233 und 9243 ersetzt.

Bei dieser Figur ist lediglich der Aufbau für die Sekundärwick lung 2A des Transformators 1 gezeigt, aber der Aufbau für die Sekundärwicklung 2B-2D des Transformators 1 entspricht dem dargestellten Aufbau.

Nach dieser Abwandlung ist es möglich, die gleiche Wirkung wie bei der zweiten Ausführungsform zu erhalten. Eine weitere Wir kung erreicht man wohl damit, daß die dem Magnetfluß äquivalente Größe nicht durch Übergangsspannungen beim Einschalten des Lei stungswandlers verzerrt werden. Da bei dieser Abwandlung ferner eine Zeitkonstante der unvollständigen Integration in Überein stimmung mit der verschwindenden Eigenschaft des Magnetflusses gebracht wird, kann man die Magnetflüsse genauer berechnen, die die Sekundärwicklungen 2A-2D des Transformators 1 verketten, um die Wirkung der zweiten Ausführungsform zu verstärken.

Bei der zweiten Ausführungsform und den Abwandlungen davon wer den die Subtrahierer verwendet und die Größen wie FUVA-FVWA usw. als Größen erzeugt, die äquivalent zu den Magnetflüssen der Sekundärwicklungen 2A-2D des Transformators 1 aus irgendeiner der Magnetfluß-Erkennungsschaltungen 90, 90A-90F sind. Die Erfindung ist jedoch auf diese Ausführungsform nicht beschränkt. Nach einer weiteren Ausführungsform können die Subtrahierer aus der Magnetfluß-Erkennungsschaltung weggelassen werden. In diesem Fall nimmt die Vergleichsschaltung in der Ausgleichssteuerschal tung die Größen wie FUVA als Größen auf, die äquivalent zu den Magnetflüssen der Sekundärwicklungen 2A-2D des Transformators 1 sind und legt die Reihenfolge des Wertes der Größen basierend auf diesen Größen fest.

Bei den obigen Ausführungsformen wurde ein Fall erläutert, bei dem vier Einheiten von Wandlern betrieben werden, indem diese im Leistungswandlersystem über einen Transformator in Reihe ge schaltet sind. Die Erfindung kann aber auch auf Leistungswand lerschaltungen angewendet werden, bei denen mehr als vier Wand lereinheiten zum Einsatz kommen und diese über einen Transforma tor in Reihe geschaltet sind. Ferner wurde ein Beispiel erläu tert, bei denen die GTOs als Brücken geschaltet sind. Die Erfin dung betrifft aber auch Fälle, in denen selbstabschaltende Schalteinrichtungen und nicht GTOs, zu Brücken zusammengeschal tet sind, und zwar anstelle von GTOs-Wandlern.

Ferner wurde bei der obigen Erläuterung angenommen, daß die Ausgabe der Stromsteuerschaltung 15 Null sei, um die Erläuterung leichter verständlich zu machen. Wenn aber eine Stromsteuer schaltung 15 verwendet wird, dann überlagert sich die Wellung (Ripple) der Ausgabe der Stromsteuerschaltung 15 dem Befehls spannungsvektor, der den Standard für die Auswahl durch die Spannungsvektor-Auswahlschaltung 40 bildet und die PWM-Operation wird hinzugefügt, so daß die Stromkurve einer Sinuskurve ähn licher wird. In diesem Fall erhöht sich die Anzahl der Schalt vorgänge leicht als Folge dieser PWM-Operation, aber im Ver gleich mit dem bekannten Verfahren reduziert sich die Anzahl der Schaltvorgänge um 1/4 bis 1/3, so daß sich auch die Schaltver luste reduzieren.

Wie oben erläutert, kann bei dieser Erfindung bei einer Lei stungswandlerschaltung, die mit Wechselstromausgabespannungen von einer Anzahl von Wandlereinheiten an die Sekundärwicklungen des Transformators gelegt sind und wobei die Primärwicklungen des Transformators in Reihe geschaltet sind, die Ausgabespannung der Leistungswandlerschaltung zu einer stufenförmigen Schwin gungsform zu steuern, die einem Befehlswert folgt durch Erkennen der Wechselstrom-Systemspannung an der Primärwicklung des Trans formators, durch Festlegen, welche Spannungsvektoren von den Wandlereinheiten von dem Befehlsspannungsvektor, der die Wech selstrom-Systemspannung darstellt, und Steuern des Ein- und Ausschaltens der Selbstabschaltschalteinrichtungen der Einheits wandler. Demzufolge ist es möglich, eine sinusförmige Ausgabe spannung mit geringerer Verzerrung zu erhalten und einer plötz lichen Änderung der Systemsteuerung ohne Verzögerung zu folgen, wenn ein Fehler stattfindet. Da ferner jede selbstabschaltende Schalteinrichtung des Wandlers das Ein/Ausschalten einmal je Periode im stetigen Betrieb durchführt, ist die Anzahl der Schaltvorgänge geringer und der Schaltverlust kann reduziert werden, was die Wirksamkeit des Wandlers erhöht. Da ferner Grö ßen, die den Magnetflüssen entsprechen, welche die Sekundärwick lungen des Transformators verketten, so gesteuert werden, daß die ausgeglichen sind, ist es möglich, die Steuerung so zu fah ren, daß keine Gleichspannungskomponenten an die Sekundärwick lungen gelegt werden. Selbst wenn also die Systemspannung durch einen Erdschluß im System stark verzerrt wird, können die Wand ler weiterhin kontinuierlich arbeiten, ohne den Transformator in die Sättigung zu treiben.

Claims

1. Steuerungssystem für eine Leistungswandlerschaltung, die eine Anzahl von Wandlereinheiten (3A-3D) und einen Transfor mator (1) zum seriellen Anschließen von Wechselstromausgän gen der Wandlereinheiten aufweist, wobei jede der Wandler einheit (3A-3D) aus einer Anzahl von Selbstabschalteinheiten aufgebaut ist, die als Brücken geschaltet sind, um Gleich strom in Wechselstrom umzuwandeln, wobei jede Wechselstrom seite der Wandlereinheiten (3A-3D) an eine Sekundärwicklung (2A-2D) des Transformators (1) angeschlossen ist, während die Gleichstromseiten der Wandlereinheiten parallel zuein ander geschaltet sind, und wobei eine Primärwicklung (1P) des Transformators (1) zum Anschließen an eine Wechselspan nungsquelle gestaltet ist, gekennzeichnet durch:

- Mittel zum Erkennen einer Systemwechselspannung an der Primärwicklung (1P) des Transformators (1);
- Mittel zum Erzeugen eines Befehlsspannungsvektors von einer Spannunsausgabe der Leistungswanderschaltung an der Primärwicklung (1P) des Transformators (1) basie rend auf einer Systemwechselspannung;
- Mittel zum Erzeugen einer Anzahl von tatsächlichen Spannungsvektoren der Spannungsausgaben von der Lei stungswandlerschaltung an der Primärwicklung des Trans formators;
- Mittel zum Auswählen desjenigen tatsächlichen Span nungsvektors, der am nächsten zu dem Befehlsspannungs vektor liegt, um einen ausgewählten tatsächlichen Span nungsvektor zu erzeugen;
- Mittel zum Berechnen einer Anzahl von Spannungsvektoren basierend auf dem ausgewählten tatsächlichen Spannungs vektor, wobei jeder der Spannungsvektoren einer der Wandlereinheit (3A-3D) zugeordnet ist und aus einer der Wandlereinheiten ausgegeben wird, und zum Erzeugen einer Anzahl von EIN/AUS-Befehlen für die selbstabschal tenden Einheiten, wobei jeder durch einen der Span nungsvektoren jeweils festgelegt wird;
- Mittel zum Erzeugen von Gate Impulsen für die Selbst ausschalteinheiten der Wandlereinheit basierend auf den EIN/AUS-Befehlen;
- wodurch der Leistungswandler gesteuert wird, um denje nigen ausgewählten tatsächlichen Spannungsvektor zu erzeugen, der am nächsten zu dem Befehlsspannungsvektor an der Primärwicklung des Transformators liegt.

2. Steuerung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel zum Erkennen von Größen, die äquivalent zu den Magnetflüssen sind, welche die Sekundärwicklungen (2A-2D) des Transforma tors (1) verketten; und daß die Mittel zum Berechnen einer Anzahl von Spannungsvektoren basierend auf dem ausgewählten tatsächlichen Spannungsvektor auch die Größen berücksichti gen, die äquivalent zu den Magnetflüssen sind.

3. Steuerung nach Anspruch 2, wobei das Mittel zum Erkennen der Größen, die äquivalent zu dem Magnetfluß sind, aufweist:

- eine Anzahl von Spannungsdetektoren (9011-9121), von denen jeder zum Erkennen einer Spannung dient, die an eine der Sekundärwicklungen des Transformators gelegt wird; und
- eine Anzahl von Integratoren (9012-9122) zum Integrie ren jeder Ausgabe der Spannungsdetektoren (9011-9121), um eine der Größen zu erhalten die äquivalent zu den Magnetflüssen sind, welche die Sekundärwicklungen des Transformators (1) jeweils verketten.

4. Nach Anspruch 2, wobei das Mittel zum Erkennen der Größen, die äquivalent zu dem Magnetfluß sind, aufweist:

- eine Anzahl von Magnetsensoren (9131-9151), die jeweils in dem Magnetpfad der Sekundärwicklungen des Transfor mators liegen, um eine der Größen zu erhalten, die äquivalent zu dem Magnetfluß ist, der die Sekundärwick lungen des Transformators verkettet.

5. Steuerung nach Anspruch 2, wobei das Mittel zum Erkennen der Größe, die äquivalent zum Magnetfluß ist, aufweist:

- einen Gleichspannungsdetektor (9161) zum Erkennen einer Gleichspannung des Leistungswandlers;
- eine Anzahl von Rechnereinheiten, von denen jede zum Aufnehmen eine Ausgabe des Gleichspannungsdetektors (9161) und einen der EIN/AUS-Befehle der Selbstab schalteinrichtungen in den Wandlereinheiten (3A-3B) angeschlossen ist, um eine der Spannungen zu erhalten, die jeweils an die Sekundärwicklungen (2A-2D) des Transformators (1) gelegt sind; und
- eine Anzahl von Integratoren, von denen jeder eine Aus gabe der Berechnungseinheit integriert, um eine der Größen zu erhalten, die äquivalent zu den Magnetflüssen ist, welche die Sekundärwicklungen des Transformators jeweils verketten.

6. Steuerung nach Anspruch 2, wobei die Einrichtung zum Erken nen von Größen, die äquivalent zu den Magnetflüssen ist, aufweist:

- eine Anzahl von Berechnungseinheiten, von denen jede angeschlossen ist, um einen Gleichspannungsbefehl von der Leistungswandlerschaltung und einen der EIN/AUS-Be fehle der Selbstabschalteinrichtungen in den Wandler einheiten aufzunehmen, um eine der Spannungen zu erhal ten, die an eine der Sekundärwicklungen des Transforma tors jeweils gelegt wird;
- eine Anzahl von Integratoren, von denen jeder zum Inte grieren der Ausgaben der Berechnungseinheiten dient, um eine der Größen zu erhalten, die äquivalent zu den Ma gnetflüssen ist, welche die Sekundärwicklungen des Transformators jeweils verketten.

7. Steuerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Integratoren unvollständige Integratoren sind, die jeweils eine der Ausgaben der Berechnungsschaltung unvollständig integrieren.

8. Steuerung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Anzahl von unvollständigen Integratoren (9223, 9233, 9243) eine Zeitkonstante von jedem der unvollständigen Integratoren in Übereinstimmung ist mit verschwindenden Eigenschaften eines der Magnetflüsse, die die Sekundärwick lungen des Transformators jeweils verketten.

9. Steuerung nach Anspruch 2, wobei das Mittel zum Erkennen der Größen, die äquivalent zu den Magnetflüssen sind, aufweist:

- eine Anzahl von Berechnungseinheiten, von denen jede angeschlossen ist, um einen Gleichspannungsbefehl des Leistungswandlers und einen der EIN/AUS-Befehle für die Selbstabschalteinrichtungen in den Spannungswandlern aufzunehmen, um eine der Spannungen zu erhalten, die jeweils an die Sekundärwicklungen des Transformators gelegt werden;
- eine Anzahl von unvollständigen Integratoren (9123, 9133, 9143), von denen jeder eine Ausgabe der Berech nungsmittel unvollständig integriert, um eine der Grö ßen zu erhalten, die äquivalent zu den Magnetflüssen ist, welche die Sekundärwicklungen des Transformators jeweils verketten.

10. Steuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Integratoren unvollständige Integratoren sind, die die Aus gaben der Spannungsdetektoren zum Gewinnen von Größen, die äquivalent zu den Magnetflüssen sind, welche die Sekundär wicklungen des Transformators verketten, unvollständig inte grieren.