DE2159396A1 - ARRANGEMENT FOR CONVERTING AN AC VOLTAGE OF ONE FREQUENCY INTO AN AC VOLTAGE OF SELECTABLE FREQUENCY - Google Patents
ARRANGEMENT FOR CONVERTING AN AC VOLTAGE OF ONE FREQUENCY INTO AN AC VOLTAGE OF SELECTABLE FREQUENCYInfo
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Γ'Τ O-/-H, BOVERi
>\ GIE - AKTIlk
M/u· tlHEf.ViΓ'Τ O - / - H, BOVERi > \ GIE - AKTIlk
M / u · tlHEf.Vi
.-Nr. 63.5/71.-No. 63.5 / 71
Mannheim,den 29.11.1971 PAT-Ko/St.Mannheim, November 29, 1971 PAT-Ko / St.
"Anordnung zur Umformung einer Wechselspannung der einen Frequenz in eine Wechselspannung wählbarer Frequenz""Arrangement for converting an alternating voltage of one frequency into an alternating voltage of a selectable frequency"
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Umformung einer Wechselspannung der einen Frequenz in eine Wechselspannung wählbarer Frequenz mit mindestens zwei durch einen Gleichspannungszwischenkreis verbundenen Stromrichtern.The invention relates to an arrangement for forming an alternating voltage of one frequency into an alternating voltage Selectable frequency with at least two converters connected by a DC voltage intermediate circuit.
Beim Betrieb von Stromverbrauchern mit großer Leistung kann es erwünscht sein,, entweder das speisende Wechselspannungsnetz (Quelle) zu schonen, d.h. geringe Blindleistung zu entnehmen oder die dem Stromverbraucher vorgeschaltete Filtereinrichtung auf möglichst geringe Speicherenergie auszulegen. Es ist bekannt (Heumann/Stumpe "Thyristoren", 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 Spannimg mit wählbarer Frequenz umzuformen. -Zur Steuerung der Spannung im Gleichstromzwischen-r kreis ist es ferner aus der genannten Literaturstelle S.199 bekannt, als netzgeführten Stromrichter eine steuerbare Gleichrichterbrücke zu verwenden, der ein netzgeführter Wechselrichter antiparälel geschaltet ist. Mittels· einer derartigen " Anordnung ist es jedoch nicht möglich, den zeitlichen Verlauf der in den Gleichiitromzwischenkreis eingespeisten Netz— leiofcungen zu beeinflußen. .When operating electricity consumers with high output, it may be desirable, either the feeding AC voltage network (Source) to conserve, i.e. to take low reactive power or to design the filter device upstream of the electricity consumer for the lowest possible storage energy. It is known (Heumann / Stumpe "Thyristors", Teubner-Verlag Stuttgart 1969, p. 198) for feeding AC consumers high power with a frequency deviating from the mains frequency to use forced commutated converters, which contain a line-commutated converter, a DC link and a self-commutated converter and to convert the mains voltage into a voltage with a selectable frequency. -To control the voltage in the direct current between-r circle it is also from the cited reference p.199 known to use a controllable rectifier bridge as a line-commutated converter, which is a line-commutated inverter antiparälel is switched. By means of such a " However, it is not possible to arrange the course over time the network fed into the DC link to influence leiofcungen. .
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Anordnung zu schaffen, welche eine Vorgabe des zeitlichen Verlaufs der Einspeiseleistung eines Wechselspannungsnetzes in dem Gleichstromzwischenkreis eines Umrichters ermöglicht.The object of the invention is to provide an arrangement create, which a specification of the temporal course of the feed power of an AC voltage network in the DC link of a converter.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der zwischen der speisenden Wechselspannungsquelle und dem Gleichspannungszwischenkreis angeordnete Stromrichter als selbstgeführter Stromrichter ausgebildet ist.The object is achieved in that the between the feeding AC voltage source and the DC voltage intermediate circuit arranged as a self-commutated converter Power converter is designed.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der selbstgeführte Stromrichter mindestens zwei wechselstromseitig in Serien- oder Parallelschaltung angeordnete Teilstromrichter aufweist, welche phasenversetzt betrieben sind.In one embodiment of the invention it is proposed that the self-commutated converter have at least two alternating current sides has partial converters arranged in series or parallel connection, which are operated out of phase are.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Führung des Quellenstroms der Anordung nach der Erfindung besteht darin, daß den selbst geführte Stromrichter so gesteuert wird, daß der zeitliche Verlauf des Quellenstroms sowie dessen zeitliche Lage zur Quellenspannung beliebig vorgebbar ist.The inventive method for guiding the source current of the arrangement according to the invention is that the self guided converter is controlled so that the temporal course of the source current and its temporal position to Source voltage can be specified as desired.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert:The invention is explained in more detail with reference to the drawings:
es zeigt:it shows:
Fig. 1a bis c Diagramme eines ersten zeitlichen Verlaufs1a to c are diagrams of a first time profile
von Leistung, Spannung bzw. Strom eines mit der erfindungsgemäßen Anordung verbundenen Wechselspannungsnetzes.of power, voltage or current of one associated with the arrangement according to the invention AC voltage network.
Fig. 2a bis c Diagramme eines zweiten zeitlichen Verlaufs2a to c are diagrams of a second course over time
von Leistung, Spannung bzw. Strom eines mit der erfindungsgomäßen Anordnung verbundenen WechseLnpannunganotzesof power, voltage or current associated with the arrangement according to the invention Alternating voltage nevertheless
Fig. 3 ein Blockschaltbild der er findung sgcjmäßon Anordung. ■Fig. 3 is a block diagram of the invention sgc j according to the arrangement. ■
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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
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In Fig. 1a ist der zeitliche Verlauf der aus dem Produkt der Netzspannung u^ und des Netzstroms % gebildeten Netzleistung pjj in Form einer Geraden mit der Steigung null (Konstante Leistung) mit durchgezogener Linie aufgetragen. Da die Netzspannung im allgemeinen sinusförmig verläuft (Fig.1b), wird der dem Wechselspannungsnetz, entnommene Strom iN in seinem zeitlichen Verlauf so gewählt, daß das Produkt aus der Spannungsamplitude uN χ und der Stromamplitude i^ χ zu jedem beliebigen Zeitpunkt tx den in diesem Beispiel gewünschten konstanten Wert ergibt. Wie man aus dem zeitlichen Verlauf des dem Wechselspannungsnetz entnommenen Stroms iN entnehmen kann (Fig.1c), steigt der Netzstrom % 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 verwirklichbar ist, treten im Bereich der Spannungsnulldurchgänge die in Fig. 1a mit gestrichelten Linien eingezeichneten Leistungseinbrüche auf.s In Fig. 1a, the time course of the line power pjj formed from the product of the line voltage u ^ and the line current% is plotted in the form of a straight line with a gradient of zero (constant power) with a solid line. Since the mains voltage is generally sinusoidal (FIG. 1b), the current i N taken from the AC voltage network is chosen in its temporal course so that the product of the voltage amplitude u N χ and the current amplitude i ^ χ at any point in time t x results in the constant value desired in this example. As can be seen from the time curve of the current i N drawn from the AC voltage network (Fig. 1c), the network current% rises to very large values in the range of very low network voltage instantaneous values and theoretically has the value infinite when the voltage crosses zero. Since this requirement cannot be realized in practice, the power drops shown in FIG. 1a with dashed lines occur in the area of the voltage zero crossings. s
In Fig. 2a bis c sind Zeitdiagramme der Netzspannung Un und des Netzstrpms iN für einen zeitlichen Netzleistungsverlauf in Form von positiven Sinushalbwellen (Fig. 2a) dargestellt. Da die Netzspannung uN wiederum sinusförmig vorgegeben ist (Fig. 2b), muß der im Netz entnommene Strom iN rechteckförmig mit wechselnden Polaritäten sein (Fig. 2c),In Fig. 2a to c, timing diagrams of the network voltage U n and the Netzstrpms i N are shown for a time course of network power in the form of positive half-sine waves (Fig. 2a). Since the mains voltage u N is again given a sinusoidal shape (Fig. 2b), the current i N drawn from the mains must be square-wave with alternating polarities (Fig. 2c),
Es ist somit zur Vorgabe des zeitlichen Verlaufs der Speiseleistung pN = ijj . Un eines Wechselspannungsnetzes bei fest vorgegebener Netzspannung erforderlich, den Verlauf des im Netz entnornmeneir Stroms sowie gegebenenfalls dessen zeitliche Lage zur Netzspannung (Phasenlage) beliebig vorgeben zu können. It is therefore for specifying the time course of the feed power p N = ijj. U n of an alternating voltage network with a permanently specified network voltage is required to be able to specify the course of the current drawn in the network and, if necessary, its temporal position relative to the network voltage (phase position) as desired.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung ist in Fig. 3 dargestellt. - -An embodiment of an arrangement according to the invention is shown in FIG. 3. - -
- 4 -309824/05-08- 4 -309824 / 05-08
Das Wechselspannungsnetz 1 speist über einen Netztransformator 2 einen zwangskommutierten Umrichter 3, dem ein Wechselstromverbraucher 7, beispielsweise eine elektrische Maschine nachgeschaltet ist. Der Umrichter 3 weist eingangsseitig einen Stromrichter 4 auf, welche die transformierte Netzspannung uN in eine Gleichspannung U^ umformt. Dem Stromrichter 4 ist ein Gleichspannungszwischenkreis 5 nachgeschaltet, welcher durch einen Kondensator symbolisierte Filterkreise 8 enthält. Der Gleichspannungszwischenkreis 5 speist einen weiteren Stromrichterö, welcher in bekannter Weise als selbstgeführter Wechselrich ter ausgebildet ist* Unter einem selbstgeführten Wechselrichter soll ein mit steuerbaren Halbleiter-Gasentladungsventilen versehener Wechselrichter verstanden werden, welcher die zur Löschung der steuerbaren Ventile erforderliche Kommutierungsspannung einem gesonderten Energiespeicher, beispielsweise einem Kondensator entnimmt.The AC voltage network 1 feeds a positively commutated converter 3 via a network transformer 2, which is followed by an alternating current consumer 7, for example an electrical machine. The converter 3 has a converter 4 on the input side, which converts the transformed mains voltage u N into a direct voltage U ^. The converter 4 is followed by a DC voltage intermediate circuit 5, which contains filter circuits 8 symbolized by a capacitor. The DC voltage intermediate circuit 5 feeds a further converter, which is designed in a known manner as a self-commutated inverter Removes capacitor.
Erfindungsgemäß ist der beim Gleichstromzwischenkreia vorgeschaltete Stromrichter 4 ebenfalls als selbstgeführter Stromrichter ausgebildet; d.h., der Stromrichter 4 bezieht seine Kommutierungsspannung nicht wie bei bekannten Umrichtern aus dem Netz 1 oder aus der Belastung 7, sondern in gleicher Weise wie der Stromrichter 6 aus einem gesonderten Energiespeicher. Der Stromrichter 4 kann nach einem Pulssteuerverfahren betrieben werden, wie es beispielsweise in der vorgenannten Literaturstelle auf S. 205 f. beschrieben ist. According to the invention is the upstream of the direct current intermediate circuit Converter 4 also designed as a self-commutated converter; i.e., the converter 4 receives its Commutation voltage does not differ as with known converters the network 1 or from the load 7, but in the same way as the converter 6 from a separate energy store. The converter 4 can be operated according to a pulse control method, as is described, for example, in the aforementioned literature reference on page 205 et seq.
Zur Verringerung der im Pulssteuerbetrieb auftretenden Oberschwingungen desJNetzstroms oder der Netzspannung kann es vorteilhaft sein,den selbstgeführten Stromrichter 4 aus zwei oder mehreren wechselstromseitig in Serien- oder Parallelschaltung angeordneten TeilStromrichtern aufzubauen, wobei die Teilstromrichter phasenversetzt gepulst werden.To reduce the harmonics that occur in pulse control mode the mains current or the mains voltage, it can be advantageous be the self-commutated converter 4 from two or more AC side in series or parallel connection to build arranged partial converters, wherein the Partial converter are pulsed out of phase.
309824/05 0 8309824/05 0 8
t.Ut.U
Die Steuerung des selbstgeführten Stromrichters 4 erfolgt durch ein nicht dargestelltes Steuergerät nach einem erfindungsgemäßen Verfahren in der Weise, daß sich stets der zur Erzielung des gewünschten Netzleistungsverlauf jeweils erforderliche Netzstrom ijx einstellt.The self-commutated converter 4 is controlled by a control unit (not shown) according to a method according to the invention in such a way that there is always sets the line current ijx required in each case to achieve the desired line power curve.
3 0,9 824/08083 0.9 824/0808
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|---|---|---|---|
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