DE2151017B2 - Anordnung zur Steuerung von über einen Zwischenkreisumrichter gespeisten Asynchronmaschinen - Google Patents

Anordnung zur Steuerung von über einen Zwischenkreisumrichter gespeisten Asynchronmaschinen

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Steuerung ein oder mehrerer parallelgeschalteter Asynchronmotoren, die von einem eine eingeprägte Zwischenkreisspannung aufweisenden Zwischenkreisumrichter gespeist sind, der aus einer von der Netzspannung versorgten steuerbaren Gleichrichtereinrichtung, einem einen Glättungskondensator enthaltenden Zwischenkreis und einem Wechselrichter besteht. Eine derartige Anordnung ist aus der Siemens-Zeitschrift 41 (1967), Heft 2, S. 134 bekannt.
Die Speisung von Asynchronmotoren mit veränderlicher Frequenz und Spannung aus einem vorgegebenen Netz, ζ. B. einem Bahnnetz mit speziell I6V3 Hz, ist nach dem eingangs genannten Stand der Technik grundsätzlich möglich, wobei als Wechselrichter vorzugsweise ein Pulswechselrichter gewählt wird. Der Vorteil einer solchen Ausführung liegt in dem Einsatz von einfachen, robusten und wartungsfreien Asynchronmotoren, insbesondere Käfigläufermotoren, die dann auch in jenen 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 132/3-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.
Durch die DE-AS 11 21 178 ist es an sich bekannt, als Glättungseinrichtung, insbesondere in kapazitiver Hinsicht, eine als Motor oder Generator zu betreibende Gleichstrommaschine zu verwenden.
Eine weitere Schwierigkeit beim Einsatz der eingangs angegebenen Anordnung besteht darin, daß die Speisung der A-synchronmaschinen über Umrichter eine nicht zu vernachlässigende Netzrückwirkung, d. h. eine erhebliche Blindstrombelastung des speisenden Netzes, bewirken kann.
Aus der DE-OS 14 38 802 ist es bereits bekannt, zur Erzielung eines blindleistungs- und oberwellenarmen Netzbetriebes eine Gleichrichteranordnung aus einer Reihenschaltung eines ungesteuerten Gleichrichters und eines steuerbaren Gleichrichters einzusetzen, wobei letzterer auch in unsymmetrischer halbgesteuerter Schaltung anwendbar ist.
Ferner ist aus der DE-OS 15 63 240 bekannt, für einen blindleistungsarmen Betrieb einen löschbaren Gleichrichter, z. B. auch in unymmetrischer, halbgesteuerter Schaltung zu verwenden.
Schließlich gibt die DE-OS 15 13 518 die Speisung eines Zwischenkreisumrichters aus einem Gleichrichter an, der zünd- und löschbar ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs beschriebene Anordnung derart zu verbessern, daß sowohl eine geringst mögliche Rückwirkung auf das speisende Netz, als auch geringst mögliches Gewicht bei der Installation von Glättungsgliedern im Gleichstromzwischenkreis erzielt werden.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Gleichrichtereinrichtung aus einer Reihenschaltung eines ungesteuerten Gleichrichters und eines löschbaren Gleichrichters aufgebaut ist und daß parallel zum Glättungskondensator eine im Motor- oder Generatorbetrieb arbeitende Gleichstrommaschine vorgesehen ist.
Die Erfindung wird nur in der Gesamtheit dieser Merkmale gesehen.
Durch den speziellen Aufbau der Gleichrichtereinrichtung ist auf vorteilhafte Weise blindleistungs- und oberwellenarmer Betrieb möglich, und durch die Verwendung der Gleichstrommaschine ist der Aufwand an Glättungskondensatoren vermindert.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausfüh-
rungsbeispiels soll der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke näher erläutert werden.
Der einem Wechselstromnetz entnommene Strom wird über einen Transformator 16 einer Gleichrichtereinheit 15, die aus einem ungesteuerten Gleichrichter 15a und einem löschbaren Gleichrichter 156 besteht, zugeführt. Der löschbare Gleichrichter 156 soll insbesondere ein löschbarer, unsymmetrisch-halbgesteuerter Brücken-Gleichrichter sein. Mit Hilfe der Gleichrichter 15a und 156 kann bei hohem Leistungsfaktor die Zwischenkreisspannung unabhängig vor. Netzspannungsschwankungen und Belastungsänderungen konstant gehalten werden, was in bekannter Weise mittels Spannungsregler erfolgt, der den löschbaren Gleichrichter 156 steuert. Parallel zu den Gleichrichtern 15a und 156 sind sowohl ein Kondensator 10 als auch eine Gleichstrommaschine 1 geschaltet. Beide dienen als kapazitive Glättungsglieder des Gleichstroinzwischenkreises und sind so zu dimensionieren, daß :'.ie 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 Perm<inent-Magneterregung erfolgen kann. Zürn Anfahren der Gleichstrommaschine 1 über Anlaßwiderstände ist eine Fremden e· gung 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 HauptstromerregungswLcklung 2 der Gleichstrommaschine 1 in Reihe zu den Gleichrichtern 15a und 156 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 Hauptstromerregungswicklung 2 fließt.
Während des Fahrbetriebes der Asynchronmotoren 13 wird die Gleichstrommaschine T von den Gleichrichtern 15a und 156 mit einem Strom /Ί gespeist. Im Bremsbetrieb wird der Wechselrichter 12 im Sinne der Energierichtungsumkehr durch Frequenzerniedrigung gesteuert, so daß in der Gleichstrommaschine 1 ein Strom /2 fließt. Sobald der Strom /2 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 die Gleichrichtereinrichtung 15 mit einer Spannungssteuerung und -regelung zu versehen, die mit Hilfe des löschbaren Gleichrichters 156 erfolgt. Damit kann auch der Wechselrichter 12 minimal bemessen werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:
1. Anordnung zur Steuerung ein oder mehrerer parallelgeschalteter Asynchronmotoren, die von einem eine eingeprägte Zwischenkreisspannung aufweisenden Zwischenkreisumrichter gespeist sind, der aus einer von der Netzspannung versorgten steuerbaren Gleichrichtereinrichtung, einem einen Glättungskondensator enthaltenden Zwischenkreis und einem Wechselrichter besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichtereinrichtung (15) aus einer Reihenschaltung eines ungesteuerten Gleichrichters (i5a) und eines löschbaren Gleichrichters (i5b) aufgebaut ist und daß parallel zum Glättungskondensator (10) eine im '5 Motor- oder Generatorbetrieb arbeitende Gleichstrommaschine (1) vorgesehen isi.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstrommaschine (1) aus einer Mischstrommaschine besteht, und sowohl eine Fremderregungswicklung (3) als auch eine Hauptstromerregungswicklung (2) aufweist.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptstromerregungswicklung (2) der Gleichstrommaschine (1) in die Verbindung zwischen der Gleichrichtereinrichtung (15) und dem Wechselrichter (12) geschaltet ist.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Gleichstrommaschine (1) rotierende Verbraucher, vorzugsweise ein Gebläsemotor (4) sowie eine Drehstrommaschine (5), über eine mechanische Welle verbunden sind.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, 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 ist.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, 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.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, 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.
8. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstrom-Wellengenerator (6) eine Permanent-Magneterregung oder eine aus einer Batterie speisbare Erregung aufweist.
DE19712151017 1971-10-08 1971-10-08 Anordnung zur Steuerung von über einen Zwischenkreisumrichter gespeisten Asynchronmaschinen Expired DE2151017C3 (de)

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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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