DE2007567B2

DE2007567B2 - Selbstgefuehrter stromrichter

Info

Publication number: DE2007567B2
Application number: DE19702007567
Authority: DE
Inventors: Hermann Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Tappeiner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-02-19
Filing date: 1970-02-19
Publication date: 1976-11-11
Also published as: CH524274A; BE761543A; JPS5249127B1; AT306170B; FR2078792A5; SE365078B; US3676763A; DE2007567A1; CA924774A; CS162742B2; GB1344102A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen selbstgeführten Stromrichter mit einer Reihenschaltung von zwei gesteuerten Hauptventilen, die über eine Kommutierungsdrossel miteinander verbunden sind, an deren Mittelanzapfung ein Verbraucher angeschlossen ist, mit zwei Freilaufventilen, die jeweils einem der Hauptventile zugeordnet sind, und mit einer Einrichtung zur Zwangskommutierung, die einen für beide Hauptventile gemeinsamen Löschkondensator enthält, der zusammen mit je zwei Löschventilen zum Löschen der beiden Hauptventile vorgesehen ist, wobei die Freilaufventile jeweils die Reihenschaltung eines Hauptventils mit der gesamten Kommutierungsdrossel überbrücken und wobei der Löschkondensator mittels der Löschventile jeweils einem der Hauptventile direkt parallel schaltbar fts ist und in Reihe mit den Löschventilen mit dem Freilaufventil und mit der gesamten Kommutierungsdrossel den Freilaufkreis des betreffenden Hauptventils

bildet, nach Patentanmeldung P18 12 539.8-32.

Der Stromrichter nach der Patentanmeldung P 1812 539.8-32 kommt ohne eine Nachladeeinrichtung für den Löschkondensator-aus. Um eine Leerlauffestigkeit dieses Stromrichters zu erreichen, d. h. um zu gewährleisten, daß der Stromrichter auch im unbelaste ten Zustand ohne Schwierigkeiten arbeitet, ist es einerseits erforderlich, daß im Betrieb sogenannte Kreisströme fließen. Es muß sichergestellt sein, daß sich solche Kreisströme abwechselnd sowohl auf dem Wege von der Kommutierungsdrossel über das eine Freilaufventil und das eine Hauptventil als auch auf dem Wege von der Kommutierungsdrossel über das andere Hauptventil und das diesem zugeordnete andere Freilaufventil ausbilden können. Diese Kreisströme sind aber andererseits unerwünscht, da sie eine beträchtliche und vielfach auch unzulässige Belastung des Stromrichtersdarstellen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den eingangs genannten Stromrichter in der Weise zu verbessern, daß die besagte Leerlauffestigkeit aurh ohne die Ausbildung von Kreisströmen erreich;

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Nachladeeinrichtung vorgesehen ist. mit der der Lö;:hkondensator unabhängig von den Haupuenti-Ien und mit wählbarer Polarität an die Klemmen einer Gleichspannungsquelle schaltbar ist.

Bei diesem Stromrichter werden die Hauptventile erst dann gezündet, wenn der Strom in den zugeordneten Löschventilen zu Null geworden ist. Kreisströme. die jeweils auf dem geschlossenen Wege von der Kommutierungsdrossel über das Hauptventil und das zugeordnete Freilaufventil fließen, werden vermieden. Dadurch wird auch eine unnötige Erwärmung vermieden. Infolgedessen ist auch eine höhere Belastung möglich. Die Nachladeeinrichtung muß jeweils nur diejenigen Energieverluste decken, die während eines Umschwingvorgangs auftreten. Sie arbeitet daher nur mit einer geringen Leistung. Dennoch ist gewährleistet, daß der Löschkondensator auch im Leerlauffall eine ausreichende Spannung zum Löschen der Hauptventile zur Verfügung stellt.

Nach einer Weiterbildung der Frfindung ist vorgesehen, daß im Nachladestromweg eine Induktivität vorgesehen ist. Bei einer derart ausgestalteten Nachladeeinrichtung ist sichergestellt, daß der Löschkondensator, auch wenn der Stromrichter unbelastet ist, immer auf eine Spannung aufgeladen wird, die größer ist als die von der Versorgungsgleichspannungsquelle gelieferte Eingangsgleichspannung des Stromrichters.

Eine besonders einfache Ausgestaltung der Nachladeeinrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß der eine Belag des Löschkondensators über zwei zusätzliche Ventile wahlweise an die eine oder andere Klemme der Versorgungsgleichspannungsquelle des Stromrichters schaltbar ist.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist es möglich, den Stromrichter mit veränderbarer Eingangsgleichspannung zu betreiben. Diese Ausbildung zeichnet sich dadurch aus, daß der Löschkondensator an die Klemmen einer Fremdspannungsquelle geschaltet ist. Insbesondere kann der Löschkondensator dabei in einer Brückenschaltung von steuerbaren Ventilen, die von der Fremdspannungsquelle gespeist ist, angeordnet sein.

Aus Fig. 4 der GB-PS 10 55 855 ist zwar bereits ein selbstgeführter Stromrichter bekannt, bei dem ebenfalls eine Nachladung des Löschkondensators durchgeführt

wird. Die Nachladung des Löschkondensators geht aber jeweils über eines der Hauptventile vonstatten. Dies ist nachteilig, da die Hauptventile dadurch zusätzlich beansprucht werden; es kann der Fall eintreten, daß z. B. das eine Hauptventil noch Strom führt, während das andere Hauptventil bereits gezündet ist Beim Erfindungsgegenstand erfolgt das Nachladen hingegen unabhängig von den Hauptventilen. Aus Fig. 1 dieser GB-PS 10 ^ci5 855 ist weiterhin eine Nachladeeinnchtung bekannt, die aus einer Brückenschaltung von steuerba- ι ο ren Ventilen und einer Fremdspannungsquelle besteht. Diese Nachladeeinnchtung wird jedoch bei einem anderen als dem eingangs vorausgesetzten Stromrichtertyp eingesetzt.

Aus Fig. 1 der GB-PS 11 38 016 ist ein Stromrichter bekannt, bei dem am Gleichstromeingang eine Einrichtung mit Löschkondensator und mit Ventilen in Brückenschaltung vorgesehen ist Bei dieser Einrichtung ist der Löschkondensator unabhängig von den Hauptventilen des Stromrichters und mit wählbarer Polarität an die Klemmen der Versorgungsgleichspannungsquel-Ie schaltbar. Diese Einrichtung ist jedoch nicht imstande, den Löschkondensator gezielt über dem gerade zu löschenden Hauptventil zu entladen.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in /wc Figuren dargestellt und werden im folgenden naher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines selbstgeführten Stromrichters, in dem der Löschkondensator aus der Eingangsgleichspannung des Stromrichters nachladbar ist, und

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Loschkondensator zwecks Nachladung mit den Klemmen einer Fremdspannungsquelle verbindbar ist.

In F i g. 1 is; ein nicht dargestellter Verbraucher an die 3s Mittelabzapfung 2 einer Kommutierungsdrossel 3 mit Teilwicklungen 4 und 5 angeschlossen, die in Reihe mn zwei gesteuerten Hauptventilen 7 und 8 an Line Eingangsgleichspannung Ud eines selbslgeführten Stromrichters angeschlossen ist. Die Anschlußklemmen der Eingangsgleichspannung Ud sind mit P und N bezeichnet. Jeweils der Reihenschaltung eines der Hauptventile 7 bzw. 8 mit der Kommutierungsdrossel 3 ist ein Freilaufventil 10 bzw. 11 parallelgcschaltet.

Die Einrichtung zur Zwangskommutierung des Laststromes enthält für beide Hauptventile 7 und 8 einen gemeinsamen Löschkondensator 13, der mittels zweier Löschventile 14 und 15 dem Hauptventil 7 und mittels zweier weiterer Löschventile 16 und 17 dem Hauptventil 8 parallelgeschaltet werden kann.

Beispielsweise soll das Hauptventil 7 und die Teilwicklung 4 vom Laststrom I₁, durchflossen sein und es sei angenommen, daß der Löschkondensator 13 auf die Höhe der Eingangsgleichspannung Ud mit einer in der F i g. angedeuteten Polarität aufgeladen sei. Soll der Strom im Hauptventil 7 unterbrochen werden, so werden die Löschventile 14 und 15 gezündet und der Löschkondensator 13 entlädt sich über das Hauptventil 7, so daß dieses erlischt. Sobald dieses Ventil erloschen ist, schwingt der Löschkondensator 13 über die beiden Löschventile 14 und 15 und die Teilwicklungen 4 und 5 und das Freilaufventil 10 um. Der Laststrom l„ fließt weiter über die Ventile 14 und 15. den Kondensator 13 sowie die Teilwicklung 4 und überlagert sich dem Umschwingstrom. Sobald der Umladestrom kleiner wird als der Laststrom I₀ fließ" der Laststrom weiter von der Anschlußklemme N über das Freilaufventil 11, die Teilwicklung 4 und die Mittelanzapfung 2. Der Sirom in der Teilwicklung 4 ist vor Beginn der Umschwingung gleich dem Strom am Ende der Umschwingung. Der Kommutierungskondensator 13 enthält somit keine stromabhängige Ladung. Er hat nach der Umschwingung wieder angenähert die gleiche Spannung mit entgegengesetztem Vorzeichen, wie vor dem Unterbrechen des Stromes im Hauptventil 7.

Zum Nachladendes Löschkondensators 13 sind zwei steuerbare Ventile 18 und 19 vorgesehen, die mit einer kleinen Induktivität 20, die die Teilwicklungen 21 und 22 aufweist, in Reihe liegen. Der Löschkondensator 13 ist mit der Mittelanzapfung der Induktivität 20 verbunden. Die beiden Ventile fSund 19-nd an die Klemmen Puna S der Eingangsgleichspannung LJj angeschlossen. Durch Zünden des Ventils 19 air. Ende eier Brenndauer des Löschvenuls 15 bzw. durch Zünden des Ventils 18 am lii'ie eier Brenndauer des Löschventils 17 wird ein über du Ventile 19 und 15 b/w. 18 und 17 fließender Ladestrom erreicht. Mit dieser Nach'iadeeinrichtung wird der Kommutierungskondensa'.or 13. auch wenn der Stromrichter unbelastet ist. immer aul eine Spannung aufgeladen, die größer als die Hingangsgleichspannung t^ist und die die richtige Polarität hesit/t.

Die Hauptventile 7 bzw. S werden erst dann ge/ündet. wenn der Sirom in den Loschventilen 15 b/w. 17 Null geworden ist. Dadurch vermeidet man Krcivt'-öme. die sich über die Kommuiierungsdrossel ?. das Hauptventil 8 und das Freilaufventil 11 bzw. über die Kommutierungsdrossel 3, das 1 lauptventil 7 und das Freilaufventil 10 ausbilden wurden und eine unzulässige Belastung des Stromrichters darstellen. Ohne Nachladeeinnchtung sind diese Kreisströme erforderlich, um den Wechselrichter leerlauffest zu machen.

Es wurde bereits betont, daß nach dem Umschwingen der Löschkondensator 13 nur eine geringfügig kleinere Spannung mit entgegengesetztem Vorzeichen aufweist. Die Nachladeeinrichtung muß daher nur die Energieverluste decken, die während des Umschwingvorgangcs auftreten. Die Nachladeeinrichtung arbeitet also nur mit einer geringen Leistung.

In F i g. 2 sind die Ventile 18 und 19 mit den Klemmen Pr und Nf einer Fremdspannungsquelle mit der Fremdspannung Uf verbunden. Der zweite Belag des Löschkondensators 13 ist außerdem über steuerbare Ventile 23 und 24 ebenfalls mit den Klemmen P, und Nr der Fremdspannungsquelle verbunden. Werden die Ventile 18 und 24 bzw. 19 und 23 im richtigen Zeitpunkt entsprechend dem geschilderten Rhythmus ge/ündet, so fließt ein Ladestrom, und der Kommutierungskondensator 13 wird auf eine Spannung, die etwas größer ist als die Fremdspannung Ur, nachgeladen. Damit wird die Spannung am Lösehkondensator 13 unabhängig von der Eingangsgleichspannung Ua. Der Stromrichter kann daher mit variabler Eingangsgleichspannung U_d betrieben werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

ί. Selbstgeführter Stromrichter mit einer Reihenschaltung von zwei gesteuerten Hauptventilen, die Ober eine Kommutierungsdrossel miteinander verbunden sind, an deren Mittelanzapfung ein Verbrau cher angeschlossen ist, mit zwei Freilaufventilen, die jeweils einem der Hauptventile zugeordnet sind, und mit einer Einrichtung zur Zwangskommutierung, die einen für beide Hauptventile gemeinsamen Löschkondensator enthält, der zusammen mit je zwei Löschventilen zum Löschender beiden Hauptventile vorgesehen ist, wobei die Freilaufventile jeweils die Reihenschaltung eines Hauptventils mit der gesamten Kommutierungsdrossei überbrücken und wobei der Löschkondensator mittels der Löschventäle jeweils einem der Hauptventile direkt parallel schaltbar ist und in Reihe mit den Löschventiten. mit dem Freilaufventil und mit der gesamten Kommutierungsdrossel den Freilaufkreis des betreffenden Hauptventils bildet, nach Patentanmeldung P 18 12 539.8-32, dadurch gekennzeichnet, daß eine Nachladeeinrichtung (18,19 oder 18,19,23, 24) vorgesehen ist. mit der der Löschkondensator (13) unabhängig von den Hauptventilen (7,8) und mit wählbarer Polarität an die Klemmen (P, N bzw Pf. Nfjemer Gleichspannungsquelle schaltbar ist.
2. Stromrichter nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß im Nachladestromweg eine Induktivität (20) vorgesehen ist.
3. Stromrichter nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der eine Belag des Löschkondensators (13) über zwei zusätzliche Ventile (18, 19) wahlweise an die eine oder andere Klemme (P. N) der Versorgungsgleichspannungsquelle des Stromrichters schaltbar ist.
4. Stromrichter nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Löschkondensator (13) an die Klemmen (Pf, Nf) einer Fremd.spannungsquelle schaltbar ist.
5. Stromrichter nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß der Löschkondensator (13) in einer Brückenschaltung von steuerbaren Ventilen (18, 19, 23, 24), die von der Fremdspannungsquelle gespeist ist. angeordnet ist.