DE2151017A1 - Verfahren zum antrieb von asynchronmotoren, die aus einem wechselstromnetz ueber selbstgefuehrte umrichter mit ausgepraegtem gleichstromzwischenkreis gespeist werden - Google Patents

Verfahren zum antrieb von asynchronmotoren, die aus einem wechselstromnetz ueber selbstgefuehrte umrichter mit ausgepraegtem gleichstromzwischenkreis gespeist werden

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DE2151017A1 DE19712151017 DE2151017A DE2151017A1 DE 2151017 A1 DE2151017 A1 DE 2151017A1 DE 19712151017 DE19712151017 DE 19712151017 DE 2151017 A DE2151017 A DE 2151017A DE 2151017 A1 DE2151017 A1 DE 2151017A1
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Description

  • Verfahren zum Antrieb von Asynchronmotoren, die aus einem Wechselstromnetz über selbstgeführte Umrichter mit ausgeprägtem Gleichstromzwischenkreis gespeist werden.
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Antrieb von Asynchronmotoren, die aus einem Wechselstromnetz über selbstgeführte Umrichter mit ausgeprägtem Gleichstromzwischenkreis gespeist werden Die Speisung von Asynchronmotoren mit veränderlicher Frequenz und Spannung aus einem vorgegebenen Netz, z.B. einem Bahnnetz mit speziell 16 2/3 Hz, ist nach dem heutigen Stand der Technik grundsätzlich möglich, wenn die vorgegebene Wechselspannung gleichgerichtet und über einen GleichStromzwi schenkreis vorzugsweise Pulswechselrichtern zugeführt wird. Der Vorteil einer solchen Ausführung liegt in dem Einsatz von einfachen, robusten und wartungsfreien Asynchronmotoren, insbesondere Käfigläufermotoren, die dann auch in einen Fällen, die bisher Gleichstrommaschinen vorbehalten waren, eingesetzt werden können. Für Asynchronmotoren grosser Leistung bereitet die Glättung der gleichgerichteten Wechselspannung im Zwischenkreis besonders bei niedrigen Frequenzen, wie sie z.B. durch ein 16 2/3 Hz-Bahnnetz vorgegeben werden, grosse Schwierigkeiten, weil die dafür erforderlichen Glättungsmittel Glättungs-Drosseln und -Kondensatoren, erhebliche Gewichte erreichen. Der Einsatz von Asynchronmotoren für den Antrieb von Triebfahrzeugen ist dadurch naturgemäss eingeschränkt.
  • Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, dass die Speisung der Asynchronmaschinen über Umrichter eine nicht zu vernachlässigende Netzrückwirkung, d.h. eine erhebliche Blindstrombelastung des speisenden Netzes, bewirken kann.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Betrieb von aus einem Wechselstromnetz über einen selbstgeführten Umrichter mit ausgeprägtem Gleichstromzwischenkreis gespeisten Asynchronmotoren in der Weise sicherzustellen, dass sowohl eine geringst mögliche Rückwirkung auf das speisende Netz, als auch geringst mögliches Gewicht bei der Installation von Glättungsgliedern im Gleichstromzwischenkreis erzielt wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Wechselstrom durch die Reihenschaltung eines ungesteuerten Gleichrichters und eines löschbaren Gleichrichters, vorzugsweise eines löschbaren, unsymmetrisch-halbgesteuerten Gleichrichters, gleichgerichtet und der gleichgerichtete Wechselstrom in einem Gleichstromzwischenkreis, dessen kapazitive Glättungsglieder wesentlich grösser als die induktiven Glättungsglieder sind, überwiegend kapazitiv derart geglättet wird, dass der Betrieb eines nachgeschalteten Wechselrichters und der über den Wechselrichter gespeisten Asynchronmotoren noch gewährleistet ist.
  • Die überwiegend kapazitive Glättung des gleichgerichteten Wechselstroms im Gleichstromzwischenkreis wird durch eine Anordnung erzielt, die dadurch gekennzeichnet ist, dass im Gleichstromzwischenkreis parallel zu einem Glättungskondensator eine wahlweise im Motor- oder Generator-Betrieb arbeitende Gleichstrommaschine vorgesehen ist.
  • Anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke näher erläutert werden.
  • Der einem Wechselstromnetz entnommene Strom wird über einen Transformator 16 einem Gleichrichter 15, der aus einem ungesteuerten Gleichrichter 15a und einem löschbaren Gleichrichter 15b besteht, zugeführt. Der löschbare Gleichrichter 15b soll insbe-sondere ein löschbarer, unsymmetrisch-halbgesteuerter Brücken-Gleichrichter sein. Mit Hilfe der Gleichrichter 15a und 15b kann bei hohem Leistungsfaktor die Zwischenkreisspannung unabhängig von Netzspannungsschwankungen und Belastungsänderungen konstant gehalten werden, was in bekannter Weise mittels Spannungsregler erfolgt, der den löschbaren Gleichrichter 15b steuert. Parallel zu den Gleichrichtern 15a und 15b sind sowohl ein Kondensator 10 als auch eine Gleichstrommaschine 1 geschaltet. Beide dienen als kapazitive Glättungsglieder des Gleichstromzwischenkreises und sind so zu dimensionieren, dass die Glättung des gleichgerichteten Wechselstromes so weit erfolgt, wie es zur Gewährleistung eines sicheren Betriebes des gespeisten Wechselrichters 12 und der von ihm gespeisten, an einer Sammelschiene angeschlossenen Asynchronmotoren 13 gerade noch erforderlich ist.
  • Die Gleichstrommaschine 1 arbeitet sowohl im Motor- als auch Generatorbetrieb und wird vorzugsweise als Mischstrommaschine mit Hauptstrom- und Fremderregung ausgebildet.
  • Über eine mechanische Welle werden von der Gleichstrommaschine 1 rotierende Verbraucher angetrieben, wie z.B. ein Gebläse 4, eine Drehstrommaschine 5 für die Versorgung weiterer Hilfsgeräte und ein Wellengenerator 6, der die Fremderregung für die Gleichstrommaschine 1 über Gleichrichter 7 liefert. Der Wellengenerator 6 kann wahlweise als Gleichstrom- oder Drehstromwellengenerator ausgeführt werden, wobei die Erregung für den Gleichstromwellengenerator aus einer Batterie oder durch Permanent-Magneterregung erfolgen kann. Zum Anfahren der Gleichstrommaschine 1 über Anlasswiderstände ist eine Fremderregung über eine Transformatorwicklung 8, deren Primärwicklung an das speisende ein- oder mehrphasige Wechselstromnetz angeschlossen ist, und über Gleichrichter 9 vorgesehen.
  • Selbstverständlich kann die Fremderregung der Gleichstrommaschine 1 auch ständig aus dem speisenden Netz bezogen werden, so dass auf den Wellengenerator 6 verzichtet werden kann. Zur Glättung der Zwischenkreisspannung wird gleichzeitig die Hauptstromerregungswicklung 2 der Gleichstrommaschine 1 in Reihe zu den Gleichrichtern 15a und 15b vorgesehen. Parallel zur Hauptstromerregungswicklung 2 ist eine weitere Induktivität 11 geschaltet, die so dimensioniert ist, dass sie ein Mehrfaches des Stromes führt, der durch die Hauptstromerregungwicklung 2 fliesst.
  • Während des Fahrbetriebes der Asynchronmotoren 13 wird die Gleichstrommaschine 1 von den Gleichrichtern 15a und 15b mit einem Strom i1 gespeist. Im Bremsbetrieb wird der Wechselrichter 12 im Sinne der Energierichtungsumkehr durch Frequenzerniedrigung gesteuert, so dass in der'Gleichstrommaschine 1 ein Strom i2 fliesst. Sobald der Strom i2 einen bestimmten Grenzwert erreicht hat, werden parallel zum Wechselrichter 12 geschaltete Bremswiderstände 14 in Stufen eingeschaltet.
  • Infolge der Dimensionierung der Glättungsglieder im Gleichstromzwischenkreis nach dem Gesichtspunkt des minimalen Aufwandes ergibt sich ein starker Abfall der Spannung im Gleichstromzwischenkreis bei Belastung, z.B. beim Anfahren der Asynchronmotoren 13. Deshalb ist der Gleichrichter 15 mit einer Spannungssteuerung und -regelung zu versehen, die mit Hilfe des löschbaren Gleichrichters 15b erfolgt. Damit kann auch der Wechselrichter 12 minimal bemessen werden.
  • 6 Seiten Beschreibung 10 Patentansprüche 1 Blatt Zeichnungen mit 1 Figur

Claims (10)

  1. Patentansprüche Verfahren zum Antrieb von Asynchronmotoren, die aus einem Wechselstromnetz über selbstgeführte Umrichter mit ausgeprägtem Gleichstromzwischenkreis gespeist werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselstrom durch die Reihenschaltung eines ungesteuerten Gleichrichters (15a) und eines löschbaren Gleichrichters (15b), vorzugsweise endes löschbaren, unsymmetrisch-halbgesteuerten Gleichrichters, gleichgerichtet und der gleichgerichtete Wechselstrom in einem Gleichstromzwischenkreis, dessen kapazitive Glättungsglieder wesentlich grösser als die induktiven Glättungsglieder sind, überwiegend kapazitiv derart geglättet wird, dass der Betrieb eines nachgeschalteten Wechselrichters (12) und der über den Wechselrichter (12) gespeisten Asynchronmotoren (13) noch gewährleistet ist.
  2. 2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Gleichstromzwischenkreis parallel zu einem Glättungskondensator (10) eine wahlweise im Motor- oder Generator-Betrieb arbeitende Gleichstrommaschine (1) vorgesehen ist.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichstrommaschine (1) aus einer Mischstrommaschine besteht, und sowohl eine Fremderregungswicklung (3) als auch eine Hauptstromerregungswicklung (2) aufweist.
  4. 4. Anordnung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptstromerregungswicklung (2) der Gleichstrommaschine (1) in die Verbindung zwischen dem Gleichrichter (15) und dem Wechselrichter (12) geschaltet ist.
  5. 5. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Gleichstrommaschine (1) rotierende Verbraucher, vorzugsweise ein Gebläsemotor (4) sowie eine Drehstrommaschine (5), über eine mechanische Welle verbunden sind.
  6. 6. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fremderregungswicklung (3) der Gleichstrommaschine (1) durch einen an die Gleichstrommaschine (1) mechanisch gekoppelten Gleichstrom- oder Drehstrom-Wellengenerator (6) mit einem nachgeschalteten Gleichrichter (7) gespeist wird.
  7. 7. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fremderregungswicklung (3) über einen zweiten Gleichrichter (9) aus einer Transformator-Sekundärwicklung (8) gespeist wird, deren zugehörige Primärwicklung an das speisende Wechselstromnetz angeschlossen ist.
  8. 8. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptstromerregungswicklung (2) eine Glättungsreaktanz (11) parallelgeschaltet ist, die so dimensioniert ist, dass sie ein Mehrfaches desjenigen Stromes führt, der durch die Hauptstromerregungswicklung (2) fliesst.
  9. 9. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zum Wechselrichter (12) über Schalter zu-oder abschaltbare Bremswiderstände (14) vorgesehen sind.
  10. 10. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichstrom-Wellengenerator (6) eine Permanent-Magneterregung oder eine aus einer Batterie speisbare Erregung aufweist.
    L e e r s e i t e
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CH1481172A CH545035A (de) 1971-10-08 1972-10-05 Verfahren zum Antrieb von Asynchronmotoren, die aus einem Wechselstromnetz über selbstgeführte Umrichter mit ausgeprägtem Gleichstromzwischenkreis gespeist werden
SE1289372A SE388515B (sv) 1971-10-08 1972-10-05 Forfarande och anordning for drivning av asynkronmotorer
AT861572A AT318759B (de) 1971-10-08 1972-10-06 Schaltungsanordnung zur Speisung von Asynchronmotoren, die aus einem Wechselstromnetz über einen selbstgeführten Umrichter mit ausgeprägtem Gleichstromzwischenkreis gespeist werden

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