DE2159394B2 - Anordnung zur Umformung einer Wechselspannung einer Frequenz in eine Wechselspannung wählbarer Frequenz - Google Patents
Anordnung zur Umformung einer Wechselspannung einer Frequenz in eine Wechselspannung wählbarer FrequenzInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf «"ine Anordnung zur
Umformung einer Wechselspannung einer Frequenz in eine Wechselspannung wählbarer F-^quenz mit einem
Umrichter mit Gleichspannungs- oder Gleichstromzwischenkreis, einem weiteren Umformer und einem
Transformator.
Eine derartige Anordnung mit Gleichstromzwischenkreis ist bekannt aus der DE-OS 16 38 646.
Beim Betrieb von Stromverbrauchern mit großer Leistung ist es i. a. erwünscht, das speisende Wechselspannungsnetz
(Quelle) möglichst zu schonen, d.h. Leistungen zu entnehmen, deren zeitlicher Verlauf
stetig ist.
Es ist bekannt (Heumann/Stumpe »1 hyristoren«,
Teubner-Verlag, Stuttgart 1969, S. 198) zur Speisung von Wechselstromverbrauchern großer Leistung mit
von der Netzfrequenz abweichender Frequenz Zwangskommutierte Umrichter zu verwenden, welche einen
netzgeführten Stromrichter, einen Gleichstromzwischenkreis und einen selbstgeführten Stromrichter
enthalten und die Netzspannung in eine Spannung mit wählbarer Frequenz umformen. Zur Steuerung der
Spannung im Gleichstromzwischenkreis ist es ferner aus der genannten Literaturstelle auf S. 199 bekannt, als
netzgeführten Stromrichter eine steuerbare Gleichrichterbrücke zu verwenden, der ein netzgeführter
Wechselrichter antiparallel geschaltet ist. Mittels einer derartigen Anordnungist es jedoch nicht möglich, einen
sieligen Verlauf der dem Netz entnommenen Leistung zu gewährleisten, da keine Möglichkeit besteht, den
zeitlichen Verlauf der in den Gleichstromzwischenkrcis eingespeisten Neuleistung zu beeinflussen.
Bei der aus der DE-OS 16 38 646 bekannten
Umrichterschaltung wird bezweckt, eine Einsparung von Stromrichter-Bauleistung zu erreichen, wenn die
maximale Spannung und der maximale Strom im Läuferkreis einer Asynchronmaschine zu unterschiedlichen
Zeiten auftreten. Es handelt sich um eine untersynchrone Stromrichterkaskade, die zwei Drehspannungsnetz-Läuferkreise
und das Drehspannungsnetz, in das zurückgespeist wird, miteinander verbindet
Es ist kein weiterer Wechselspannungs-Zwischenkreis vorhanden. Da es sich um Drehspannungsnetze handelt,
ist die übertragene Leistung konstant Die Glättungsdrossel des Gleichstromzwischenkreises muß nur die
von den Stromrichtern erzeugte Oberschwingungsleistung
speichern. Die Problematik der Belastung des speisenden Netzes mit zu hohen Leistungspuisationen
besteht nicht und wird auch nicht gelöst
Bei einer aus der DE-OS 15 38165 bekannten
Einrichtung handelt es sich um einen Kaskadenwandler,
is wobei Schleifringläufermaschinen benutzt werden, um
die Ausgangsfrequenz heraufzusetzen, — Drehfrequenz und Rotorfrequenz addieren sich zur Ausgangsfrequenz.
Die Einrichtung bezieht sich nur auf Maßnahmen an Getrieben und geschickten Reihenschaltungen von
Maschinen, um die Ausgangsfrequenz auf einen gewünschten Wert zu regeln. Es handelt sich um
»rotierende Frequenzumformer«.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Anordnung anzugeben, welche eine Vorgabe des
zeitlichen Verlaufs der Einspeiseleistung eines WechselSpannungsnetzes in einem Umrichter ermöglicht
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß zwischen dem speisenden einphasigen Wechselspannungsnetz
und dem Umrichter mit Gleichspan-
so nungs- oder -strorazwischenkreis ein fremdgeführter
Direktumrichter als weiterer Umrichter, ein Wechselspannungszwischenkreis und der Transformator hintereinander
geschaltet sind, daß der fremdgeführte Direktumrichter vom Wechselspannungszwischenkreis
geführt ist und daß an letzterem ein Wechselspannungsspeicher angeschlossen ist.
In bevorzugter Weise ist als Wechselspannungsspeieher
eine Synchronmaschine vorgesehen.
Eine weitere Ausgestaltung besh.fi: darin, daß der
fremdgeführte Umrichter so gesteuert wird, daß der zeitliche Verlauf des Netzstromes sowie dessen zeitliche
Lage zur Netzspannung beliebig vorgebbar sind.
Der mit der Erfindung erzielbare Vorteil besteht insbesondere darin, daß es ermöglicht wird, leistungsschwache
Netze, wie z. B. Bahnnetze mii einem Leistungsfaktor cos Φ von annähernd 1 zu belasten.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert; es zeigen
Fig. la bis c Diagramme eines zeitlichen Verlaufs
w von Leistung, Spannung bzw. Strom eines mit der erfindungsgemäßen Anordnung verbundenen WechselSpannungsnetzes,
F i g. 2a bis c Diagramme eines zweiten zeitlichen Verlaufs von Leistung, Spannung bzw. Strom eines mit
v> der erfindungsgemäßen Anordnung verbundenen Wechselspannungsnetzes
Fig.3 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen
Anordnung.
In Fig. la ist der zeitliche Verlauf der aus dem
In Fig. la ist der zeitliche Verlauf der aus dem
w> Produkt der Netzspannung uN und des Netzstromes iN
gebildeten Neuleistung Pn in Form einer Geraden mit
der Steigung null (konstante Leistung) mit durchgezogener Linie aufgetragen. Da die Netzspannung im
allgemeinen sinusförmig verläuft (Fig. Ib), wird der
ί> dem WechselspannungsneU entnommene Strom iN in
seinem zeitlichen Verlauf so gewählt, daß das Produkt aus der Spannungsamplitude u, und der Stromamplitude
/, zu jedem beliebigen Zeitpunkt /, den in diesem
Beispiel gewünschten konstanten Wert ergibt. Wie man
aus dem zeitlichen Verlauf des dem Wechselspannungsnetz entnommenen Stroms i'n entnehmen kann
(Fig. Ic), steigt der Netzstrom in im Bereich sehr
kleiner Netzspannung-Augenblickswerte auf sehr große Werte an und besitzt bei Spannungsnulldurchgang
theoretisch den Wert unendlich. Da diese Forderung in der Praxis nicht zu verwirklichen ist, treten im Bereich
der Spannungi-iulldurchgänge die in Fig. la mit gestrichelten Linien eingezeichneten Leistungseinbrüche
auf.
In Fig.2a bis c sind Zeitdiagramme der Netzspannung
Un und des Netzstroms i'n für einen zeitlichen
Verlauf der Netzleistung pn in Form von positiven
Sinushalbwellen (F i g. 2a) dargestellt Da die Netzspannung un wiederum sinusförmig vorgegeben ist (F i g. 2b),
muß der dem Netz entnommene Strom i'n rechteckförmig
mit wechselnden Polaritäten sein (F i g. 2c).
Es ist somit zur Vorgabe des zeitlichen Verlaufs der Speiseleistung N ·- i · u eines Wechselspannungsnetzes
bei fest vorgegebener Netzspannung erforderlich, den Verlauf des dem Netz entnommenen Str&isis sowie
gegebenenfalls dessen zeitliche Lage zur Netzspannung (Phasenlage) beliebig vorgeben zu können.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung ist in F i g. 3 dargestellt.
Der aus einem Stromrichter 1, einem Gleichspannungszwischenkreis 10 und einem Stromrichter 2
bestehende Umrichter 3 wird von einem einphasigen Wechselspannungsnetz 4 gespeist, wobei eine Umformung
der Netzspannung in eine Wechselspannung am Ausgang des Umrichters 3 mit wählbarer Frequenz
erfolgt Diese Ausgangsspannung wird einer Belastung 5 zugeführt, welche beispielsweise als Elektromotor
ausgebildet sein kann. Zwischen dem einphasigen Wechselspannungsnetz 4 und dem Umrichter 3 ist
erfindungsgemäß ein fremdgeführter Direktumrichter 6 angeordnet, welcher einen Wechselspannungszwischenkreis
7 speist. Unter einem fremdgeführten Direktumrichter 6 wird ein mit steuerbaren Halbleiter- oder
Gasentladungsventilen versehener Stromrichter verstanden, welcher die zur Löschung der steuerbaren
Ventile erforderliche Kommutierungsspannung dem Weehselspannungszwischenkreis 7 entnimmt. Die Frequenz
des Wechselspannungszwischenkreises 7 ist dabei größer als die Frequenz des einphasigen
Wechselspannungsnetzes 4. Der Wechselspannungszwischenkreis speist über einen Transformator 8 den
Umrichter 3. Gegenüber den üblichen für die Netzfrequenz bemessenen Netztransformatoren zwischen dem
einphasigen Wechselspannungsnetz 4 und dem Umrichter 3 kann der Transformator 8 der erfindungsgemäßen
Anordnung für eine weit über der Netzfrequenz liegende Wechselstromzwischenkreisfrequenz ausgebildet
werden, wodurch eine erhebliche Verkleinerung seiner Abmessungen ermöglicht ist Zur Führung der
Spannung und der Frequenz des Wechselspannungszwischenkreises
7 ist dieser mit einem V-'.chselspannungsspeicher
verbunden, der im Falle einer dreiphasigen Auslegung des Wechselspannungszwischenkreises 7 in
Form einer Synchronmaschine 9 gewählt wird. Die Synchronmaschine 9 arbeitet bei Leistungsüberschuß im
Wechsel-pannungszwischenkreis 7 im Motorbetrieb und bei Leistungsmangel im Wechselspannungszwischenkreis
7 im Generatorbetrieb.
Ausführungsbeispiele für den vorstehend beschriebenen fremdgeführten Umrichter sind bsispielsweise in
der Literaturstelle »Thyristoren« von Heumann/Stumpe, Teubner-Verlag, Stuttgart 1969 auf S. 116 ff beschrieben.
Als besonders vorteilhaft für den fremdgeführten Direktumrichter 6 hat sich dabei ein Steuerumrichter
erwiesen, wie er in der vorgenannten Literaturstelle auf S. 125 ff beschrieben ist. Als Umrichter 3 ist ein
zwangskommutierter Umrichter mit Gleinhspannungszwischenkreis
vorgesehen, welcher in der genannten Literaturstelle auf S. 176 ff beschrieben ist
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Anordnung zur Umformung einer Wechselspannung einer Frequenz in eine Wechselspannung
wählbarer Frequenz mit einem Umrichter mit Gleichspannungs- oder Gleichstromzwischenkreis,
einem weiteren Umrichter und einem Transformator, dadurch gekennzeichnet, daß zwisehen
dem speisenden einphasigen Wechselspannungsnetz (4) und dem Umrichter (3) mit Gleichspannungs-
oder -stromzwischenkreis (10) ein fremdgeführter Direktumrichter (6) als weiterer
Umrichter, ein Wechselspannungszwischenkreis (7) und der Transformator (8) hintereinander geschaltet
sind, daß der fremdgeführte Direktumrichter(6) vom Wechselspannungszwischenkreis (7) geführt ist und
daß an letzterem ein Wechselspannungsspeicher angeschlossen ist
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dab als Wechselspannungsspeicher eine Synchronmaschine (9) vorgesehen ist
3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß der fremdgeführte
Direktumrichter (6) so gesteuert wird, daß der zeitliche Verlauf des Netzstromes (i'n) sowie dessen
zeitliche Lage zur Netzspannung (uN) beliebig
vorgebbar sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19712159394 DE2159394C3 (de) | 1971-11-30 | 1971-11-30 | Anordnung zur Umformung einer Wechselspannung einer Frequenz in eine Wechselspannung wählbarer Frequenz |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19712159394 DE2159394C3 (de) | 1971-11-30 | 1971-11-30 | Anordnung zur Umformung einer Wechselspannung einer Frequenz in eine Wechselspannung wählbarer Frequenz |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2159394A1 DE2159394A1 (de) | 1973-06-14 |
DE2159394B2 true DE2159394B2 (de) | 1980-10-02 |
DE2159394C3 DE2159394C3 (de) | 1981-05-14 |
Family
ID=5826605
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19712159394 Expired DE2159394C3 (de) | 1971-11-30 | 1971-11-30 | Anordnung zur Umformung einer Wechselspannung einer Frequenz in eine Wechselspannung wählbarer Frequenz |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2159394C3 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6457762B1 (en) * | 2000-11-14 | 2002-10-01 | Angelo Garutti | Ski carrying device |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1538165A1 (de) * | 1966-01-26 | 1970-10-22 | Schmid Dr Ing Hans | Einrichtung zur Sollwerthaltung der Endfrequenz von asynchronen Frequenzwandlern und zur stetig veraenderbaren Einstellbarkeit dieser Endfrequenz auf gewuenschte Werte |
DE1638646B2 (de) * | 1968-01-18 | 1971-11-11 | Umrichterschaltung bestehend aus umrichtereinheiten mit gleich und wechselrichter schaltungen |
-
1971
- 1971-11-30 DE DE19712159394 patent/DE2159394C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2159394A1 (de) | 1973-06-14 |
DE2159394C3 (de) | 1981-05-14 |
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