DE2022358B2 - Anordnung zur Steuerung der Drehzahl eines Wechselstrommotors - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Steuerung der Drehzahl eines Wechselstrommotors über einen Umrichter mit Gleichstrom-Zwischenkreis, dessen variable Zwischenkreis-Gleichspannung von einer konstanten Gleichspannungsquelle über einen im Impulsbetrieb arbeitenden Thyristorschalter abgeleitet und über zwei Eingangsleitungen einem den Motor speisenden Wechselrichter in Brückenschaltung zugeführt ist, dessen Zweige jeweils aus einer Reihenschaltung eins Thyristors, einer Diode und einer Wicklung einer Kommutierungsdrossel bestehen, deren andere Wicklung in dem zur gleichen Phase gehörenden anderen Brückenzweig liegt, mit einem zu jeder Reihenschaltung eines Thyristors und der Wicklung der Kommutierungsdrossel parallelgeschalteten Kommutierungskondensator, der nach jedem Kommutierungsvorgang auf einen festen, bestimmten Spannungswert aufgeladen ist.

Eine derartige Anordnung zur Steuerung der Drehzahl eines Wechselstrommotors über einen statischen Umrichter ist bekannt (USA.-Patentschrift 3403 318). Der Gleichstrom-Zwischenkreis enthält einen im Impulsbetrieb arbeitenden Thyristorschalter, durch den die Ausgangs-Gleichspannung des Gleichstromzwischenkreises und damit die Eingangsspannung des Wechselrichters einstellbar ist. Der Wechselrichter ist in ßrückenschaltung geschaltet, deren Zweige jeweils aus einer Reihenschaltung eines Thyristors, einer Diode und einer Wicklung einer Kommutierungsdrossel bestehen. Von der Ausgangsspannung des Gleichstrom-Zwischenkreises bzw. der Eingangsspannung des Wechselrichters wird ein proportinales Signal abgeleitet, nach dessen Maßgabe sowohl der Thyristorschalter des Gleichstrom-Zwischenkreises als auch ein Zündgenerator für die Thyristoren des Wechselrichters angesteuert werden, um die Höhe der Ausgangsspannung des Gleichstrom-Zwischcnkreises und der Frequenz des Wechselrichters in einem bestimmten Verhältnis einzustellen.

ao Parallel zur Reihenschaltung aus Thyristor und einer Wicklung der Kommuticrungsdrossel ist jeweils ein Kommutierungskondcnsaior geschaltet. Er wird nach jedem Kommutierungsvorgang auf einen bestimmten Spannungswert aufgeladen. Wenn nicht besondere

a5 Vorkehrungen getroffen werden, ist dieser Spannungswert unter bestimmten Betriebsbedingungen nicht ausreichend, um eine zufriedenstellende Kommutierung des Wechselrichters zu gewährleisten. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn der Wechselstrommotor bei hohem Anlaufstrom aber geringer Spannung und Frequenz anläuft. Bei der bekannten Anordnung ist daher eine Nachladeeinrichtung vorgesehen, die für die Aufladung der Kommutierungskondensaloren auf einen bestimmten festen Spannungswert sorgt. Die für die Nachladung erforderliche Gleichspannung wird einer Gleichrichter-Brückenschaltung entnommen, die über einen gesonderten Transformator an die Wechselspannungsquellc angeschlossen ist. Die Ausgangsspannung der Cileichrichterbrücke wird über einen parallelliegenden Filterkondensator auf eine Klemme des Kommutierungskondensators gegeben, wobei zwei Kommutie rungskondensatoren zweier ßrückenzweige des Wechselrichters jeweils von einer Gleichrichterbrücke versorgt werden. Wie hieraus erkennbar, ist der Schaltungsaufwand für die Nachladeeinrichtung groß.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, den Aufwand für die Nachladeeinrichtung für die Kommutierungskondensaloren des Wechselrichters zu vermindern.

Bei einer Anordnung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Reihenfolge der in den einzelnen Phasen der Wechselrichter-Brückenschaltung liegenden Bauelemente derart ist, daß an der positiven Eingangsleitung die Diode des ersten Brückenzweiges anliegt, deren Kathode zum Thyristor führt, dessen Kathode wiederum mit dem einen Ende der ersten Wicklung der Kommutierungsdrossel verbunden ist, deren anderes Ende an die Anode der Diode des zweiten Brückenzweiges angeschlossen ist, deren Kathode wiederum zum Thyristor führt, dessen Kathode mit dem einen Ende der zweiten Wicklung der Kommutierungsdrossel verbunden ist, deren anderes Ende an der negativen Eingangsleitung angeschlossen ist, und daß die Kommutierungskondensatoren mit ihrer mit der Anode des zugehörigen Thyristors verbundcnen Seite je über eine Widerstandsschaltung mit der positiven Klemme der konstanten Gleichspannungsquelle verbunden sind.

Eine derartige Zuordnung der Bauelemente des

Wechselrichters zueinander ermöglichen, daß die Nachladeeinrichtung mit nur einer Widerstandsschaltung auskommt, die von der Ausgangsspannung der konstanten Gleichstromquelle, wie etwa der eines an eine Wechselspannungsquelle angeschlossenen Gleichrichters, gespeist wird. Auf einen zusätzlichen Transformator sowie Gleichrichter undGlättungseinrichiungen kann verzichtet werden.

Die Erfindung wird nun an Hand von Zeichnungen näher erläutert.

F « g. 1 zeigt ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung zur Steuerung der Drehzahl eines Wechselstrommotors;

F i g. 2 zeigt ein Schaltbild eines Wechselrichters mit der erfindungsgemäßen Nachladeeinrichtung.

Wie in F i g. 1 dargestellt, enthält die Anordnung einen Eingangsgleichrichter 10, der Wechselspannung über eine Leitung 11 erhält und der eine konstante Gleichspannung über eine Ausgangsleitun,; 12 abgibt. Ein Gleichspannungswandler 13 ist zwischen die Leitungen 12 und 14 geschaltet, der abhängig von der Höhe eines Regelsignals, das er über eine Leitung 15 von einem Regler 16 erhält, eine veränderbare Gleichspannung bereitstellt. Der Regler 16 schließt ein einstellbares Potentiometer ein, dargestellt durch den as Knopf 17 in Fig. 1, um ein gewünschtes Spannungs-Frequenz-Verhältnis der dem Motor 18 zugeführten Energie einzustellen.

Ein Wechselrichter 20 ist zwischen die Leitung 14 und die Ausgangsleitung 21 geschaltet. Über letztere wird die Ausgangsspannung des Wechselrichters 20 zum Motor 18 geführt. Eine Leitung 22 überträgt ein der Ausgangswechselspannung proportionales Signal des Wechselrichters 20 zum Regler 16. Der Regler 16 regelt über die Leitung 15 die Amplitude der Gleichspannung, mit der der Wechselrichter 20 gespeist wird, und über Leitung 23 die Frequenz des Wechselrichters 20, wodurch die Frequenz und die Ausgangsspannung des Wechselrichters in Abhängigkeit von der Eingangsspannung des Motors 18 eingestellt werden.

Eine Nachladevorrichtung ist allgemein durch die Leitung 24 in F i g. 1 angedeutet. Sie wird nachfolgend genauer in Verbindung mit F i g. 2 beschrieben.

Der Wechselrichter, wie er in F i g. 2 gezeigt ist, kann ein Einphasenwechselrichter oder eine Phase eines Mehrphasenwechselrichters sein. Die Leitung 14 in F i g. 1 ist in Fig. 2 dargestellt durch eine erste und (Thyris.or) 28. eine erste W_Kkl_u„g

*e zwischen der positiven Leitung 25 und der negativen Leitung 26 geschaltet. Dabei ist die Kathode der Diode 27 bzw. 32 mit der Anode des Thyristors 28 bzw. 33 verbunden. Ein erster Kommutierungskonden sator 34 ist mit seiner einen Klemme an einen Punki zwischen der Diode 27 und dem Thyristor 28 angeschlossen und mit seiner anderen Klemme an einem Verbindungspunkt von Wicklung 30, Diode 32 und Ausgangsleitung 21. Ein zweiter Kommutierungskondensa tor 35 ist mit seiner einen Klemme an einen Punkt zwischen der Diode 32 und dem Thyristor 33 angeschlossen und mit seiner anderen Klemme an die negativi-Eingangsleitung 26.

Ein erster Widerstand 36 ist zwischen der Leitung 24 und einem Punkt zwischen Diode 27 und Thyristor 28 und ein zweiter Widersland 37 ist zwischen der Leitung

24 und der Klemme eines zweiten Kommutierungskon densators 35 geschaltet, welche an einem Punkt zwischen der Diode 32 und dem Thyristor 33 liegt. In der dargestellten Ausführungsform sind der erste und zwei te Widerstand 36, 37 als ohmsche Widerstände gezeigt

In F i g. 2 sind ferner eine dritte bzw. vierte Diode 40

41 gezeigt, die in Reihe zwischen die Eingangsleitungen

25 und 26 geschaltet sind. Diese Dioden werden wie üblich mit ihrem Verbindungspunkt mit der Ausgangsleitung 21 gekoppelt, um die Rückführung der Blindenergie vom Lastkreis zum Eingangskreis herzustellen. Ein Rückführ-Transformator ist als Spartransformator

42 mit einer Primärwicklung 43 und einer Sekundärwicklung 44 gezeigt. Die Primärwicklung 43 ist mit ihrem einen Ende zwischen die Wicklung 30 und die Diode 32 geschaltet und mit ihrem anderen Ende an einen Punkt zwischen dritter und vierter Diode 40, 41. Die Sekundärwicklung 44 ist mit einem Ende an einen Punkt zwischen den Dioden 40, 41 und mit dem anderen Ende an einen Punkt zwischen einer fünften bzw. sechsten Diode 45, 46 geschaltet, die zwischen die Leitungen 25 und 26 gleichsinnig wie die Dioden 40, 41 geschaltet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Steuerung der Drehzahl eines Wechselstrommotors über einen Umrichter mit Gleichstrom-Zwischenkreis, dessen variable Zwischenkreis-Gleichspannung von einer konstanten Gleichspannungsquelle über einen im Impulsbetrieb arbeitenden Thyristorschalter abgeleitet und über zwei Eingangsleiiungen einem den Motor speisenden Wechselrichter in Brückenschaltung zugeführt ist, dessen Zweige jeweils aus einer Reihenschaltung eines Thyristors, einer Diode und einer Wicklung einer Kommutierungsdrossel bestehen, deren andere Wicklung in dem zur gleichen Phase gehörenden anderen Brückenzweig liegt, mit einem zu jeder Rcihenscnaltung eines Thyristors und der Wicklung der Kommutierungsdrossel parallelgeschalieten Kommutierungskondensator, der nach jedem Kommutierungsvorgang auf einen festen, bestimmten Spannungswert aufgeladen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenfolge der in den einzelnen Phasen der Wechselrichter-Brückenschaltung liegenden Bauelemente derart ist. daß an der positiven Eingangsleitung (25) die Diode (27) des ersten Brückenzweiges anliegt, deren Kathode zum Thyristor (28) führt, dessen Kathode wiederum mit dem einen Ende der ersten Wicklung (30) der Kommutierungsdrossel verbunden ist, deren anderes Ende an die Anode der Diode (32) des zweiten Brückenzweiges angeschlossen ist, deren Kathode zum Thyristor (33) führt, dessen Kathode mit dem einen Ende der zweiten Wicklung der Kommutierungsdrossel verbunden ist, deren anderes Ende an der negativen Eingangsleitung (26) angeschlossen ist, und daß die Kommutierungskondensatoren (34, 35) mit ihrer mit der Anode des zugehörigen Thyristors verbundenen Seite je über eine Widerstandsschaltung (36, 37) mit der positiven Klemme der konstanten Gleichspannungsquelle (10) verbunden sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschaltung (36, 37) aus einem ohrnschen Widerstand besteht.