DE2051409B2

DE2051409B2 - Selbstgefuehrter wechselrichter mit steuerbaren halbleiterventilen

Info

Publication number: DE2051409B2
Application number: DE19702051409
Authority: DE
Inventors: Lothar 1000 Berlin Höfer
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1970-10-09
Filing date: 1970-10-09
Publication date: 1976-06-24
Also published as: DE2051409A1

Description

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Die Erfindung betrifft einen selbstgeführten Wechselrichter mit steuerbaren Halbleiterventilen, mit zu diesen antiparallel liegenden, an Anzapfungen des Wechselrichtertransformators angeschlossenen ungesteuerten Halbleiterventilen und mit einer Kommutierungseinrichtung, die aus mindestens einem Kommutierungskondensator und mindestens einer mit den steuerbaren Halbleiterventilen in Reihe geschalteten Kommutierungsdrossel besteht und mit einem zusätzlichen Hilfsgleichrichter, dessen Wechselstromanschlüsse mit den Enden des Transformators und dessen Gleichstromanschlüsse mit den Klemmen der speisenden Gleichspannungsquelle verbunden sind.

Ein solcher Wechselrichter ist bekannt aus der DT-AS 11 63 443, Fig. 3. Bei solchen Wechselrichtern wird nach jeder Kommutierung die in den Kommutierungsdrosseln enthaltene Energie über die Anzapfung am Wechselrichtertransformator in das Gleichspannungsnetz zurückgespeist.

Bei dem Rückmagnetisierungsvorgang können an den Kommutierungsdrosseln sehr hohe Spannungen auftreten, durch die die Halbleiterventile unzulässig hoch beansprucht werden können. Für eine vollständige Rückmagnetisierung der Kommutierungsdrosseln ist zudem eine bestimmte Zeit erforderlich, die im allgemeinen weit größer als die Dauer einer Halbperiode ist. Bei dem bekannten Wechselrichter wird sowohl flip Rttckmaenetisierungsspannung auf zulässige Werte begrenzt als auch mit Hilfe einer Hilfsspannung die Drossel innerhalb einer Halbperiode der Betriebsfrequenz des Wechselrichters vollständig rückmagnetisiert

Aufgabe der Erfindung ist es, die Rückmagnetisierungsspannungen beträchtlich zu vermindern. Außerdem soll durch eine Ausgestaltung der Erfindung zusätzlich eine Energierückgewinnung möglich sein.

Diese Aufgabe wird bei einem selbstgeführten Wechselrichter der eingangs genannten Art dadurch gelöst werden, daß die Gleichstromanschlüsse der zusätzlichen Hilfsgleichrichter über mindestens einen Energiespeicher mit den Klemmen der speisenden Gleichspannungsquelle verbunden sind, und daß parallel zu jedem Energiespeicher je eine Entladeeinrichtung geschaltet ist.

Durch diese Maßnahmen lassen sich die Überspannungen beträchtlich vermindert, weil die vorgesehenen Energiespeicher nach der Wechselrichterkommutierung kurzzeitig einen Teil des Schwingstromes aufnehmen bis die Rückspeisung über die an die Transformatoranzapfungsn angeschlossenen ungesteuerten Halbleiterventile in Gang gekommen ist.

Aus der OS 14 88 122. Fig. 4, ist es an sich bekannt, einen Hilfsgleichrichter vorzusehen, dessen Gleichstromanschlüsse über Batterien od. ä. mit den Klemmen der speisenden Gleichspannungsquelle und dessen Wechselstromanschlüsse mit den Klemmen des Wechselstromverbrauchers verbunden sind. Diese Batterien dienen zusammen mit der Gleichspannungsquelle zur periodischen Rückmagnetisierung der Kommutierungsdrosseln. Da die gesamte Rückmagnetisierungsenergie über diese Energiespeicher fließt, müssen diese bei der bekannten Anordnung entsprechend groß sein. Im Gegensatz dazu müssen die Energiespeicher beim Anmeldungsgegenstand nur für kurze Stromspitzen ausgelegt sein, weil die eigentliche Rückspeisung über die an die Transformatoranzapfungen angeschlossenen ungesteuerten Halbleiterventile erfolgt. Bevorzugt werden als Energiespeicher Kondensatoren vorgesehen. Um diese wieder zu entladen, sind parallel zu ihnen jeweils Entladeeinrichtungen, z. B. ohmsche Widerstände, vorgesehen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind als Entladeeinrichtung fremdgeführte Wechselrichter vorgesehen, deren Gleichstromanschlüsse jeweils mit den Energiespeichern und deren Wechselstromanschlüssen jeweils mit einer Wicklung des Wechselrichtertransformators verbunden sind. Diese Ausführungsform besitzt den Vorteil, daß die den Energiespeichern zugeführte elektrische Energie zurückgewonnen wird und keine Verlustwärme entsteht.

An Hand mehrerer Ausführungsbeispiele sei die Erfindung erläutert.

Die F i g. 1 und 2 zeigen Anordnungen mit Widerständen als Entladeeinrichtungen. F i g. 3 zeigt eine Anordnung, in der fremdgeführte Wechselrichter als Entladeeinrichtungen vorgesehen sind.

In Fig. 1 wird ein selbstgeführter Wechselrichter in Brückenschaltung mit den steuerbaren Halbleiterventilen 1 bis 4 und den ungesteuerten Halbleitervenlilen 5 und 8 aus einer Gleichspannungsquelle 21 gespeist. Die Kommutierungsdrosseln sind mit 17 und 18, der Kommutierungskondensator mit 19 bezeichnet. Die ungesteuerten Halbleiterventiie 5 bis 8 bilden eine Gleichrichterbrücke, deren Gleichstromanschlüsse mit der Gleichspannungsquelle 21 und deren Wechselstromanschlüsse mit Anzapfungen des Wechselrichter-

transformator 20 verbunden sind. Mit den Enden des Transformators 20 sind die Wechselstromanschlüsse eines aus ungesteuerten Halbleiterventilen 9 bis 12 bestehenden Hilfsgleichrichters angeschlossen, dessen Gleichstromanschliisse über Kondensatoren 13, 14, die als Energiespeicher wirken, mit den Klemmen der speisenden Gleichspannungsquelle 21 verbunden sind. Parallel zu den Kondensatoren ist je ein ohmscher Widerstand 15, 16 geschaltet, so daß sich die Kondensatoren wieder entladen können. ι ο

In F i g. 2 sind die erfindungsgemäßen Maßnahmen an Hand eines Wechselrichters in Mittclpunktschaltung dargestellt. Die Funktionsweise der Anordnung stimmt mit der der F i g, 1 überein.

In Fig.3 bestehen die den Kondensatoren 13, 14 parallel geschalteten Entladeeinrichtungen 15, 16 aus je einem fremdgeführten Wechselrichter mit den steuerbaren Halbleiterventilen 151 bis 154 bzw. 161 bis 164. Die Gleichstromanschlüsse der Wechselrichter sind über je eine Drossel 155 bzw. 165 mit den Kondensatoren 13 bzw. 14 verbunden. Die Wechselstromanschlüsse sind mit je einer Wicklung 20.1 bzw. 20.2 des Wechselrichtertransformators 20 verbunden, se daß die beiden Wechselrichter durch die Wechselspannung des Wechselrichtertransformators 20 geführt werden. Die Verwendung von Wechselrichtern zur Entladung der Kondensatoren macht sich besonders günstig bei Anordnungen großer Leistung bemerkbar, weil infolge der Rückgewinnung der den Kondensatoren zugeführten Energie keine Verlustwärme in den Entladeeinrichtungen entsteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Selbstgeführter Wechseltrichter mit steuerbaren Halbleiterventilen, mit zu diesem antiparallelliegenden, an Anzapfungen des Wechselrichtertransformators angeschlossen ungesteuerten Halbleiterventilen und mit einer Kommutierungseinrichtung, die aus mindestens einem Kommutierungskondensator und mindestens einer mit den steuerbaren Halbleiterventilen in Reihe geschalteten Kommutierungsdrossel besteht und mit einem zusätzlichen Hilfsgleichrichter, dessen Wechselstromanschlüsse mit den Enden des Transformators und dessen Gleichstromanschlüsse mit den Klemmen der speisenden Gleidispannungsquelle verbunden sitid, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromanschlüsse der zusätzlichen Hilfsgleichrichter (9,10,11,12) über mindestens einen Energiespeicher (13, 14) mit den Klemmen der speisenden Gleich-Spannungsquelle (21) verbunden sind, und daß parallel zu jedem Energiespeicher (13, 14) je eine Entladeeinrichtung (15,16) geschaltet ist.

2. Wechselrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Energiespeicher Kondensatoren vorgesehen sind.

3. Wechselrichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endladeeinrichtung aus einem ohmschen Widerstand besteht.

4. Wechselrichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fntladeeinrichtung aus einem fremdgeführten Wechselrichter besteht, dessen Gleichstromanschlüsse mit dem Energiespeicher (13, 14) und dessen Wechselstromanschlüsse mit einer Wicklung (20.1, 20.2) des Wechselrichtertransformators (20) verbunden sind.