DE2237233C3

DE2237233C3 - Circuit arrangement for a induction machine

Info

Publication number: DE2237233C3
Application number: DE19722237233
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl.-Ing. 8520 Erlangen; Klautschek Herwig Dipl.-Ing. 8510 Fürth Geissing
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Filing date: 1972-07-28
Publication date: 1977-02-24

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordng für eine Drehfeldmaschine, die aus einem Drehomnetz über einen Umrichter gespeist ist, der aus lern selbstgeführten, in beiden Energieflußrichtungen treibbaren Stromrichter, aus einem Gleichstromzwilenkreis mit Glättungsdrossel, aber ohne Glätiungsndensator, sowie aus einem netzgeführten Stromhter besteht.The invention relates to a circuit arrangement for a rotary field machine, which consists of a rotary field network is fed via a converter, which is self-guided from learning, in both directions of energy flow Drivable converter, from a DC intermediate circuit with smoothing choke, but without smoothing capacitor, as well as a line-commutated Stromhter.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 16 38 611 ist ie Anordnung zum Bremsen einer Drehfeldmaschine ⁶S kannt. Die Drehfeldmaschine ist über einen Wechselhter, der vorzugsweise ein selbstgeführter Stromhter mit Zwangskomnuitierungseinrichtung sein kann, und einen Gleichspannungszwischenkreis sowie einen netzgeführten Stromrichter an ein Drehstromneiz angeschlossen. Die Bremsanordnung besteht aus der Reihenschaltung eines Bremswiderstandes mit einem steuerbaren Hilfsventil oder mit einer Gegenparallelschaltung von zwei Hilfsventilen, insbesondere Thyristoren. Diese Bremsanordnung verbindet zwei der drei Ausgangsleitungen des Wechselrichters. Sie greift ein, wenn die Drehfeldmaschine generatorisch arbeitet- Durch Zündeinsatzsteuerung der Hilfsventil kann der Strom im Bremswiderstand und damit das Bremsmoment der angeschlossenen Drehfeldmaschine kontinuierlich gesteuert oder geregelt werden.From the German Offenlegungsschrift 16 38 611 IE arrangement for braking a polyphase machine known ⁶ S. The induction machine is connected to a three-phase power supply via an alternator, which can preferably be a self-commutated power supply with a forced communication device, and a DC voltage intermediate circuit and a line-commutated converter. The braking arrangement consists of a series connection of a braking resistor with a controllable auxiliary valve or with a counter-parallel connection of two auxiliary valves, in particular thyristors. This braking arrangement connects two of the three output lines of the inverter. It intervenes when the induction machine is working as a generator. The current in the braking resistor and thus the braking torque of the connected induction machine can be continuously controlled or regulated by means of the ignition control of the auxiliary valve.

In der genannten deutschen Offenlegungsschrift 16 38 611 ist weiterhin angegeben, daß es bekannt sei. im Gleichspannimgszwischenkreis einer derartigen Umrichtermaschine einen Bremswiderstand anzuordnen, der über ein gesteuertes Hilfsventil oder ein Schütz zugeschaltet werden kann, sobald die Drehstrommaschine generatorisch arbeitet. Die Drehstrommaschine gibt dann über den Wechselrichter ihre Energie an den Bremswiderstand ab. Die Anordnung eines festen ohmschen Bremswiderstandes im Gleichspannungszwischenkreis hat aber den Nachteil, daß das Bremsmoment der Drehfeldmaschine von der Frequenz de^r Maschinenspannung abhängig ist. Das liegt daran, daß die Frequenz des Wechselrichters und damit die Frequenz der Maschinenspannung bei einem derartigen Umrichter etwa proportional der Maschinenspannung geführt werden.In the above-mentioned German Offenlegungsschrift 16 38 611 it is also stated that it is known. to arrange a braking resistor in the DC link of such a converter machine, which can be switched on via a controlled auxiliary valve or a contactor as soon as the three-phase machine is working as a generator. The three-phase machine then transfers its energy to the braking resistor via the inverter. However, the arrangement of a fixed ohmic braking resistor in the DC voltage intermediate circuit has the disadvantage that the braking torque of the induction machine is a function of the frequency de ^r machine voltage. This is due to the fact that the frequency of the inverter and thus the frequency of the machine voltage in such a converter are approximately proportional to the machine voltage.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 15 13 532 ist es weiter bekannt, zwischen den beiden Zwischenkreisleitungen im Gleichspannungszwischenkreis eines Um richters, der eine Drehfeldmaschine speist, die Seri;nschaltung aus einem steuerbaren Bremswiderstand und aus einem elektronisch betätigbaren Schalter anzuordnen. Der Bremswiderstand kann durch einen parallel geschalteten elektronischen Gleichstromsteller derart pulsgesteuert werden, daß bei Ausfall oder nach Abschalter, der speisenden Spannungsquelle ein konstanter Drehmomentverlauf erreicht wird.From the German Offenlegungsschrift 15 13 532 is it is also known between the two intermediate circuit lines in the DC voltage intermediate circuit of a Um Richters, which feeds an induction machine, the series connection of a controllable braking resistor and to be arranged from an electronically operated switch. The braking resistor can be through a parallel switched electronic DC chopper are pulse-controlled in such a way that in the event of failure or after a switch-off, the feeding voltage source a constant torque curve is achieved.

Diese bekannten Bremsanordnungen werden bei einem Umrichter mit Gleichspannungszwischenkreis eingesetzt. Im Gleichspannungszwischenkreis liegt, bedingt durch einen Glättungskondensator zwischen den beiden Zwischenkreisleitungen, eine eingeprägte Gleichspannung. Durch den Wechselrichter werden die Maschinenklemmen zyklisch fortlaufend an diese Gleichspannung geschaltet. Die an der Drehfeldmaschine anliegende Maschinenspannung besteht somit aus Spannungsblöcken. Der Maschinenstrom kann sich dagegen frei ausbilden. Er enthält, bedingt durch die Belastung der Drehfeldmaschine, einen Grundschwingungsanteil sowie Oberwellen, welche durch die Oberschwingungen in der Maschinenspannung zustande kommen. Der Grundschwingungsstrom ist um einer, bestimmten Winkel, der von der Belastung abhängt, zur Maschinenspannung phasenverschoben. Der Wechselrichter eines derartigen Umrichters enthüll Rückarbeitsdioden. Diese sorgen dafür, daß der Maschinenstrom nach der Löschung eines Hauplventils in der ursprünglichen Richtung weiterfließen kann. Bei Generatorbetrieb der Drehfeldmaschine bleibt die Richtung der Gleichspannung im Zwischenkreis erhalten, die Richtung des Stromes im Zwischenkreis kehrt sich jedoch um. Wenn nicht die Möglichkeit besteht, diesen Strom über einen zweiten netzseitigen Umkehrstromrichte'· in das Drehstromnetz zurückzuspeisen, so mußThese known brake arrangements are used in a converter with a DC voltage intermediate circuit used. In the DC link, there is a smoothing capacitor between the two intermediate circuit lines, an impressed DC voltage. The inverter makes the Machine terminals cyclically continuously connected to this DC voltage. The one on the induction machine The applied machine voltage therefore consists of voltage blocks. The machine current can on the other hand, train freely. Due to the load on the induction machine, it contains a fundamental component as well as harmonics, which are caused by the harmonics in the machine voltage come. The fundamental current is to a certain angle, which depends on the load Machine voltage out of phase. The inverter of such a converter reveals work-back diodes. These ensure that the machine current remains in its original state after a main valve has been deleted Direction can flow on. The direction remains when the induction machine is in generator mode of the DC voltage in the intermediate circuit, but the direction of the current in the intermediate circuit is reversed around. If it is not possible to convert this current via a second network-side reverse converter ' to feed back into the three-phase network, so must

verhindert werden, daß durch den Strom der Glättungskondensator auf eine zu hohe Spannung aufgeladen wird. Der Bremswiderstand, der die kinetische Energie der Drehfeldmaschine aufnehmen soll, ist daher, sofern er in den Gleichspannungszwischenkreis ge- > schaltet werden soll, aus prinzipiellen Gründen dort stets parallel zum Glättungskondensator anzuordnen.can be prevented by the current of the smoothing capacitor is charged to a voltage that is too high. The braking resistor that controls the kinetic The induction machine is supposed to absorb energy, provided that it is in the DC voltage intermediate circuit should be switched to always be arranged there parallel to the smoothing capacitor for reasons of principle.

Die Erfindung befaßt sich nun nicht mit einem Umrichter mit Gleichspannungs-, sondern mit einem solchen mit Gleichstromzwischenkreis. Ein Giättungskondensator ist dort prinzipiell nicht erforderlich. Solche Umrichter mit Gleichstromzwischenkreis sind bekannt, beispielsweise cus der deutschen Offenlegungsschrift 15 13 518 oder aus der »Siemens-Zeitschrift«, 43. Jahrgang, August 1969, Heft 8, Seiten 686 bis 690.The invention is not concerned with a converter with DC voltage, but with one with DC link. A smoothing capacitor is in principle not required there. Such converters with a DC link are known, for example cus of the German Offenlegungsschrift 15 13 518 or from the "Siemens-Zeitschrift", volume 43, August 1969, issue 8, pages 686 to 690.

Beim Umrichter mit Gleichstromzwischenkreis wird der Zwischenkreisstrom mittels einer Glättungsdrossel konstant gehalten, d. h. eingeprägt, und auf die Maschinenklemmen zyklisch fortgeschaltet Hier wird also die Drehfeldmaschine vom Wechselrichter mit 120°- Stromblöcken gespeist, während sich die Maschinenspannung, die vom Magnetfluß bei der eingestellten Frequenz in der Ständerwicklung induziert wird, frei ausbilden kann. Entsprechend der Belastung der Drehfeldmaschine tritt zwischen Spannungs- und Strom- 2s grundschwingung eine Phasenverschiebung auf, die mit dem Aussteuerwinkel des maschinenseitigen Stromrichters (Wechselrichter) identisch ist. Rückarbeitsdioden sind beim Wechselrichter nicht erforderlich. Die Gleichspannung im Gleichstromzwischenkreis ändert beim Übergang vom Motor- in den Generatorbetrieb ihr Vorzeichen. Die Gleichspannung wirkt als treibende Spannung und hält den Zwischenkreisstmm durch die Glättungsdrossel aufrecht.In the case of converters with a DC link, the link current is supplied by means of a smoothing choke kept constant, d. H. embossed, and on the machine clamps cyclically advanced Here the induction machine is driven by the inverter with 120 ° - Current blocks are fed while the machine voltage is generated by the magnetic flux at the set Frequency is induced in the stator winding, can form freely. According to the load on the induction machine If there is a phase shift between the voltage and current 2s fundamental oscillation, which with the control angle of the machine-side converter (inverter) is identical. Backworking diodes are not required for the inverter. The DC voltage in the DC link changes when switching from motor to generator operation, their sign. The DC voltage acts as a driving force Voltage and maintains the intermediate circuit through the smoothing reactor.

Dor Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen solchen Umrichter mit Gleichstromzwischenkreis, also nicht mit Gle'chspannungszwischenkreis, eine Bremsschaltung anzugeben. Es soll möglich sein, die angeschlossene Drehfeldmaschine mittels dieser Bremsschaltung mit im wesentlichen konstantem Bremsmoment auf nahezu Drehzahl Null abzubremsen. Mit der Bremsschaltung soll außerdem ein kurzzeitiger Netzausfall, der normalerweise zu einem Ausfall des Umrichters führen würde, überbrückt werden.The invention is based on the object for such a converter with a DC link, so not with DC voltage link to specify a braking circuit. It should be possible to use the connected Phase induction machine by means of this braking circuit with an essentially constant braking torque decelerate to almost zero speed. The braking circuit is also intended to cause a brief power failure, which would normally lead to a failure of the converter can be bridged.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäi3 dadurch gelöst, daß bei Netzausfall in Reihe zur Glättungsdrossel ein steuerbarer ohmscher Bremswiderstand eingeschaltet ist, der durch Steuerimpulse von einer Steuereinrichtung gesteuert ist, die an einen Stromregler angeschlossen ist, dessen Vergleicher mit einem Zwischenkreisstrom-Sollwert und mit einem Zwisciienkreisstrom-lstwert gespeist ist, welcher von einem in einer der Zwischenkreisleitungcn angeordneten Stromwandler vorgegeben ist, und daß der zeitliche Mittelwert des steuerbaren ohmschen Bremswiderstandes so geführt ist, daß der zeitliche Mittelwert des über den Bremswiderstand fließenden Zwischenkreisstroms wenigstens annähernd konstant gehalten ist.This object is achieved according to the invention in that in the event of a power failure in series with the smoothing choke a controllable ohmic braking resistor is switched on, which is triggered by control pulses from a control device is controlled, which is connected to a current controller, whose comparator with an intermediate circuit current setpoint and with an intermediate circuit current actual value which is fed by a current transformer arranged in one of the intermediate circuit lines is specified, and that the time average of the controllable ohmic braking resistor is so out is that the time average of the intermediate circuit current flowing through the braking resistor is at least is kept approximately constant.

Gemäß einer ersten Ausführungsform ist vorgesehen, daß der steuerbare ohmsche Bremswiderstand in Reihe mit einem steuerbaren Hilfsventil zwischen die beiden Zwischenkreisleitungen geschaltet ist, und daß mit dem netzseitigen Eingang des netzgeführten Stromrichters ein Grenzwertmelder verbunden ist, der bei Netzausfall das Hilfsventil zündet und die Sleuerimpulse für den steuerbaren Bremswiderstand freigibt.According to a first embodiment it is provided that the controllable ohmic braking resistor in Series is connected with a controllable auxiliary valve between the two intermediate circuit lines, and that a limit monitor is connected to the line-side input of the line-commutated converter, which in the event of a power failure, the auxiliary valve ignites and releases the sleuer impulses for the controllable braking resistor.

Bei einer zweiten Ausführungsform, bei der die Drehfeldmaschine über einen in beiden Energieflußrichtungen betreibbaren Umrichter an das Drehstromnetz angeschlossen ist, ist vorgesehen, daß der steuerbare ohmsche Bremswiderstand in einer der beiden Zwischenkreisleitungen angeordnet und im Normalbeirieb kurzgeschlossen ist, und daß mit dem netzseitigen Eingang des netzgeführten Stromrichters ein Grenzwertmelder verbunden ist, der bei Netzausfall die Steuerimpulse für den steuerbaren Bremswiderstand freigibt und wenigstens zwei in Reihe geschaltete steuerbare Ventile des netzgeführten Stromrichters zündetIn a second embodiment, in which the induction machine has one in both directions of energy flow operable converter is connected to the three-phase network, it is provided that the controllable Ohmic braking resistor arranged in one of the two intermediate circuit lines and in normal operation is short-circuited, and that a limit monitor is connected to the line-side input of the line-commutated converter is connected, the control pulses for the controllable braking resistor in the event of a power failure releases and at least two series-connected controllable valves of the line-commutated converter ignites

Der steuerbare ohmsche Bremswiderstand kann bei beiden Ausführungsformen aus einem festen ohmschen Bremswiderstand bestehen, dem ein durch die Steuerimpulse steuerbares Bremsventil parallel geschaltet ist. Er kann aber auch aus einer Anzahl fester ohmscher Bremswiderstände bestehen, die mittels der Steuerimpulse durch Schütze kurzschließbar sind.In both embodiments, the controllable ohmic braking resistor can consist of a fixed ohmic one There are braking resistance, to which a brake valve controllable by the control pulses is connected in parallel. But it can also consist of a number of fixed ohmic braking resistors, which are controlled by means of the control pulses can be short-circuited by contactors.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind. Es zeigtTo further explain the invention, reference is made to the drawings, in which two exemplary embodiments of the invention are shown. It shows

F i g. 1 eine Schaltungsanordnung, bei der ein veränderlicher Bremswiderstand zwischen den beiden Zwischenkreisleitungen eines Umrichters mit Gleichstromzwischenkreis angeordnet ist undF i g. 1 shows a circuit arrangement in which a variable Braking resistor between the two intermediate circuit lines of a converter with a direct current intermediate circuit is arranged and

F i g. 2 eine Schaltungsanordnung, bei der ein veränderlicher Bremswiderstand in einer der beiden Zwischenkreisleitungen eines Umrichters mit Gleichstromzwischenkreis angeordnet ist.F i g. 2 shows a circuit arrangement in which a variable Braking resistor in one of the two intermediate circuit lines of a converter with a direct current intermediate circuit is arranged.

Nach F i g. 1 ist eine Drehfeldmaschine 2, z. B. eint-Asynchron-Drehstrommaschine, mit ihren Phasenanschlüssen U, V, W über einen Umrichter an ein Drehstromnetz mit den Phasenleitern R, S, rangeschlossen. Der Umrichter besteht in bekannter Weise aus einem selbstgeführten Stromrichter 3 mit Zwangskommutierungseinrichtung, einem Gleichstromzwischenkreis 4 und einem netzgeführten Stromrichter 5. Der Gleichstromzwischenkreis 4 verbindet die beiden Stromrichter 3 und 5 über die Zwischenkreisleitungen 6 und 7. In der Zwischenkreisleitung 6 ist eine Glättungsdrossel 8 angeordnet, die sowohl im motorischen als auch im generatorischen Betrieb der Drehfeldmaschine 2 für einen eingeprägten Zwischenkreisstrom I sorgt. Jedem Stromrichter 3 und 5 ist ein Steuersatz 9 bzw. 10 zugeordnet. Der Steuersatz 10 ist mit der Netzfrequenz synchronisiert und gibt im motorischen und generatorischen Betrieb Zündimpulse an die steuerbaren Ventile 11 bis 16 des Stromrichters 5, die insbesondere Thyristoren sein können und in Drehstrombrückenschahung angeordnet sind. Entsprechend lie'ert der Steuersatz 9 im motorischen und generatorischen Betrieb Zündimpulse für die steuerbaren Hauptventile 21 bis 26 des maschinenseitigen Stromrichters 3. Diese Hauptventile 21 bis 26 sind ebenfalls in Drehstrombrückenschaltung angeordnet und können ebenfalls vorzugsweise aus Thyristoren bestehen. Ihnen ist eine ebenfalls vom Steuersatz 9 gesteuerte Zwangskommutierungseinrichtung 27 zugeordnet, welche in bekannter Weise aus Kommutierungskondensatoren 28, 29 und 30 sowie aus steuerbaren Kommutierungsventilen Jl bis 36 in Drehstrombrückenschaltung bestehen kann.According to FIG. 1 is a rotating field machine 2, e.g. B. one-asynchronous three-phase machine, with its phase connections U, V, W connected via a converter to a three-phase network with the phase conductors R, S. The converter consists in a known manner of a self-commutated converter 3 with a forced commutation device, a direct current intermediate circuit 4 and a line-commutated converter 5. The direct current intermediate circuit 4 connects the two converters 3 and 5 via the intermediate circuit lines 6 and 7. A smoothing choke 8 is arranged in the intermediate circuit line 6, which ensures an impressed intermediate circuit current I in both motor and generator operation of the induction machine 2. A tax rate 9 or 10 is assigned to each converter 3 and 5. The control set 10 is synchronized with the mains frequency and gives ignition pulses to the controllable valves 11 to 16 of the converter 5 in motor and generator operation, which can in particular be thyristors and are arranged in three-phase bridge connection. Accordingly, the control set 9 delivers ignition pulses for the controllable main valves 21 to 26 of the machine-side converter 3 in motor and generator operation. These main valves 21 to 26 are also arranged in a three-phase bridge circuit and can also preferably consist of thyristors. They are assigned a forced commutation device 27, also controlled by the control set 9, which can consist in a known manner of commutation capacitors 28, 29 and 30 and controllable commutation valves J1 to 36 in a three-phase bridge circuit.

Im Motorbetrieb arbeitet der netzgeführte Stromrichter 5 als Gleichrichter und der selbslgeführte Stromrichter 3 als Wechselrichter. Die Drehrichtung und die Drehzahl der Drehfeldmaschine 2 können über die Steuersätze 9 und 10 verlustlos eingestellt werden. Im Generatorbetrieb wird die von der Drehfeldmaschine 2 abgegebene Maschinenspannung über den selbst-The line-commutated converter works in motor operation 5 as a rectifier and the self-commutated converter 3 as an inverter. The direction of rotation and the speed of the induction machine 2 can be adjusted without loss via the control sets 9 and 10. In generator mode, the machine voltage delivered by the induction machine 2 is

geführten Stromrichter 3 gleichgerichtet. Der netzgeführte Stromrichter 5 arbeitet jetzt im Wechselrichterbetrieb und speist die Energie im Gleichstromzwischenkreis 4 in das Drehstromnetz mit den Phasenleitern R, S, Tem. guided converter 3 rectified. The line-commutated converter 5 now works in inverter mode and feeds the energy in the direct current intermediate circuit 4 into the three-phase network with the phase conductors R, S, Tem.

Beim Übergang vom Motor- in den Generatorbetrieb wechselt die Zwischenkreisspannung U, deren Richtung in F i g. 1 für den Fall des Motorbetriebs eingezeichnet ist, ihre Polarität.During the transition from motor to generator operation, the intermediate circuit voltage U changes, the direction of which is shown in FIG. 1 is drawn in for the case of engine operation, its polarity.

Die Induktivität der Glättungsdrossel 8 ist so bemessen, daß im Motorbetrieb auch bei einem maximalen Wechselspannungsanteil in der Zwischenkreisspannung U ein Lücken des Zwischenkreisstroms 1 verhindert wird. Der Kommutierungsvorgang kann daher im selbstgeführten Stromrichter 3 einwandfrei ablaufen. Tritt nun jedoch ein kurzzeitiger oder längerer Ausfall des speisenden Drehstromnetzes auf, dann ist eine Kommutierung nicht mehr möglicH, wenn der Zwischenkreisstrom I den Wert Null erreicht hat. Der Umrichter fällt aus. Insbesondere bei schnellaufenden Antrieben mit einer Drehfeldmaschine 2 besteht daher die Forderung, diesen bei einer Netzstörung sofort stillzusetzen. Die generatorisch arbeitende Drehfeldmaschine 2 soll dann bis auf nahezu Drehzahl Null mit konstantem Moment abgebremst werden. Die im folgenden beschriebenen Bremsschaltungen ermöglichen ein solches Abbremsen. Sie sorgen dafür, daß bei Netzausfall der Zwischenkreisstrom I nicht zu Null wird. Darüber hinaus kann mit ihrer Hilfe auch ein kurzzeitiger Netzausfall, der normalerweise zum Ausfall des Umrichters führen würde, überbrückt werden.The inductance of the smoothing choke 8 is dimensioned such that a gap in the intermediate circuit current 1 is prevented during motor operation even with a maximum AC voltage component in the intermediate circuit voltage U. The commutation process can therefore run perfectly in the self-commutated converter 3. However, if there is a brief or prolonged failure of the three-phase supply system, commutation is no longer possible when the intermediate circuit current I has reached the value zero. The converter fails. Particularly in the case of high-speed drives with an induction machine 2, there is therefore the requirement to shut it down immediately in the event of a network fault. The alternating field machine 2, which operates as a generator, is then to be braked to almost zero speed with a constant torque. The braking circuits described below enable such braking. They ensure that the intermediate circuit current I does not go to zero in the event of a power failure. They can also be used to bridge a brief power failure that would normally lead to the converter failing.

Eine erste Ausführungsform der Bremsschaltung ist in F i g. 1 in den Gleichstromzwischenkreis 4 eingezeichnet und umfaßt einen Bremswiderstand 37, ein steuerbares Bremsventil 38 und ein steuerbares Hilfsventil 39. Anstelle des steuerbaren Bremsventils 38 kann auch eine Anzahl von Schützen verwendet werden, welche einen zunehmenden Anteil des Bremswiderstandes 37 überbrücken. Der Bremswiderstand 37 ist ein fester ohmscher Widerstand. Er ist dem steuerbaren Bremsventil 38, das zünd- und löschbar ist und z. B. nach der deutschen Auslegeschrift 12 42 289 als an sich bekannter Gleichstromsieller ausgebildet sein kann, parallel geschaltet. Bremswiderstand 37 und Bremsventil 38 bilden zusammen einen veränderlichen ohmschen Bremswiderstand, dessen mittlerer Widerstandswert von der Stromführungsdauer des Bremsventils 38 bestimmt ist. In Serie zu dieser Parallelschaltung liegt das steuerbare Hilfsventil 39, z. B. ein Thyristor, das bei Ausfall oder Absinken der Netzspannung unter einen vorgegebenen Grenzwert gezündet wird. Im normalen motorischen oder generatorischen Betrieb ist es gesperrt. Die Serienschaltung des Hilfsventils 39 mit der aus Bremswiderstand 37 und Bremsventil 38 bestehenden Parallelschaltung ist zwischen den beiden Zwischenkreisleitungen 6 und 7 am gleichstromseitigen Ausgang des Stromrichters 5 angeordnet. Die Serienschaltung ^i;egt somit in Reihe zur Glättungsdrossel 8. Das Hilfsventil 39 und das Bremsventil 38 sind beide in Richtung von der negativen Zwischenkreisleitung 7 zur positiven Zwischenkreisleitung 6 gepolt.A first embodiment of the braking circuit is shown in FIG. 1 is drawn in the DC link 4 and comprises a braking resistor 37, a controllable brake valve 38 and a controllable auxiliary valve 39. Instead of the controllable brake valve 38, a number of contactors can be used which bridge an increasing proportion of the braking resistor 37. The braking resistor 37 is a fixed ohmic resistor. It is the controllable brake valve 38, which can be ignited and extinguished and z. B. can be designed according to the German Auslegeschrift 12 42 289 as a known DC sander, connected in parallel. The braking resistor 37 and the braking valve 38 together form a variable ohmic braking resistor, the mean resistance value of which is determined by the current-carrying duration of the braking valve 38. In series with this parallel connection is the controllable auxiliary valve 39, for. B. a thyristor, which is ignited if the mains voltage fails or falls below a predetermined limit value. It is blocked in normal motor or generator operation. The series connection of the auxiliary valve 39 with the parallel connection consisting of the braking resistor 37 and the braking valve 38 is arranged between the two intermediate circuit lines 6 and 7 at the output of the converter 5 on the DC side. The series circuit ^i; It is therefore in series with the smoothing throttle 8. The auxiliary valve 39 and the brake valve 38 are both polarized in the direction from the negative intermediate circuit line 7 to the positive intermediate circuit line 6.

Zur Netzspannungsüberwachung ist ein Grenzwertmelder 40 vorgesehen. Bei Auftreten eines Netzaustails oder eines Abfalls der Netzspannung unter einen vorgegebenen Grenzwert gibt er über die Leitung 41 ein Signal an den Steuersatz 10. so daß alle steuerbaren Ventile 11 bis 16 des Stromrichters 5 für den Stromdurchgang gesperrt, d. h. gelöscht werden. Gleichzeitig gibt er über die Leitung 42 ein Signal an einen Regler 43, insbesondere Drehmomentregler, welcher dem Steuersatz vorgeschaltet ist und von einem Vergleicher 44 gespeist wird. An diesem Vergleicher 44 wird z. B. s der Drehmoment-Istwert M der Drehfeldmaschine 2 mit einem vorgegebenen Drehmoment-Sollwert M verglichen. Das über die Leitung 42 gegebene Signal bewirkt, daß die Zündwinkel der Steuerimpulse für den Stromrichter 3 so verstellt werden, daß dieser als ίο Gleichrichter für die nun generatorisch arbeitende Drehfeldmaschine 2 betrieben wird.A limit value indicator 40 is provided for monitoring the mains voltage. When a power outage occurs or the power supply voltage drops below a predetermined limit value, it sends a signal to the control set 10 via the line 41 so that all controllable valves 11 to 16 of the converter 5 are blocked, ie deleted, for the passage of current. At the same time, it sends a signal via line 42 to a controller 43, in particular a torque controller, which is connected upstream of the control unit and is fed by a comparator 44. At this comparator 44 z. B. s compared the actual torque value M of the induction machine 2 with a predetermined torque target value M. The signal given via the line 42 has the effect that the ignition angle of the control pulses for the converter 3 is adjusted so that it is operated as a rectifier for the three-phase machine 2, which is now working as a generator.

Weiterhin gibt der Grenzwertmelder 40 bei dor genannten Netzstörung über die Leitung 45 ein Zündsignal an das Hilfsventil 39, so daß dieses stromleitend wird. Der Zwischenkreisstrom I kann somit von der negativen Zwischenkreisleitung 7 entweder über den Bremswiderstand 37 oder über das Bremsventil 38 sowie über das durchgezündete Hilfsventil 39 zur positiven Zwischenkreisleilung 6 fließen.Furthermore, there is the limit indicator 40 at dor mentioned Mains failure via line 45 an ignition signal to the auxiliary valve 39, so that this is conductive will. The intermediate circuit current I can thus either from the negative intermediate circuit line 7 via the Braking resistor 37 or via the brake valve 38 and via the ignited auxiliary valve 39 to the positive Intermediate circuit line 6 flow.

Schließlich liefert der Grenzwertmelder 40 im Netzstörungsfall auch über eine Leitung 46 ein Signal an eine Steuereinrichtung 47, deren Ausgang mit dem Steuereingang des Bremsventils 38 verbunden ist. Durch dieses Signal werden Steuerimpulse für das as Bremsventil 38 freigegeben. Die Steuereinrichtung 47 ist Bestandteil eines Stromregelkreises, der weiterhin aus einem Stromwandler 48 und einem Stromregler 49 mit vorgeschaltetem Vergleicher 50 besteht. Im Vcrgleicher 50 wird der vom Stromwandler 48 ermittelte Zwischenkreisstrom-Istwert 1 mit einem vorgegebenen Zwischenkreisstrom-Sollwertli verglichen. Dieser Zwischenkreisstrom-Sollwert It bestimmt das gewünschte Bremsmoment der Drehfeldmaschine 2 hei Netzstörung. Die Regelabweichung (Ii - I) wird dem Stromregler 49 zugeführt, der in Abhängigkeit von diesem Wert die Steuereinrichtung 47 mit einem Eingangssignal beaufschlagt. Die dem Stromregler 49 nachgeschaltete Steuereinrichtung 47 gibt somit in Abhängigkeit von der Regelabweichung (I - I) Steucrimpulse an das Bremsventil 38. Dieses wird durch die Steuerimpulse abwechselnd gezündet und gelöscht.Finally, in the event of a power failure, the limit indicator 40 also delivers a signal via a line 46 a control device 47, the output of which is connected to the control input of the brake valve 38. Control pulses for the brake valve 38 are released by this signal. The control device 47 is part of a current control loop, which also consists of a current transformer 48 and a current regulator 49 with upstream comparator 50 exists. In the comparison 50, the intermediate circuit current actual value 1 determined by the current transformer 48 becomes a predetermined value Intermediate circuit current setpoint li compared. This intermediate circuit current setpoint value It determines the desired Braking torque of the induction machine 2 when there is a power failure. The control deviation (Ii - I) is dem Current regulator 49 is supplied to the control device 47 with an input signal as a function of this value applied. The control device 47 connected downstream of the current regulator 49 thus gives as a function of the control deviation (I - I) control pulses to the brake valve 38. This is through the Control pulses alternately ignited and extinguished.

Der Stromregelkreis sorgt dafür, daß die Regelabweichung (Ii -1) auf dem Wert Null gehalten wird, d. h. daß der zeitliche Mittelwert des über den steuerbaren Bremswiderstand 37, 38 fließenden Zwischenkreisstroms 1 konstant gehalten wird, und zwar unabhängig von der sich verringernden Zwischenkreisspannung C Infolgedessen bleibt auch der zeitliche Mittelwert des Drehmoments der Drehfeldmaschine 2 trotz sinkender Drehzahl konstant.The current control loop ensures that the control deviation (Ii -1) is held at the value zero, i.e. H. that the time average of the controllable Braking resistor 37, 38 flowing intermediate circuit current 1 is kept constant, independently of the decreasing intermediate circuit voltage C As a result, the mean value over time also remains Torque of the induction machine 2 constant despite falling speed.

Tritt nun ein kurzzeitiger Netzausfall auf, d h. ist die Drehzahl der Drehfeldmaschine 2 nach Beendigung des Netzausfalls noch nicht wesentlich abgefallen, so nimmt der Grenzwertmelder 40 die über die Leitungen 41,42 und 45, 46 gegebenen Signale wieder weg, und die Drehstrommaschine 2 wird wieder motorisch betrieben. Auf diese Weise kann ein kurzzeitiger Netzausfall überbrückt werden.If a brief power failure occurs, i.e. is the The speed of the induction machine 2 has not yet dropped significantly after the end of the power failure, so it increases the limit indicator 40 removes the signals given over the lines 41, 42 and 45, 46 again, and the Three-phase machine 2 is operated by a motor again. This can cause a brief power failure be bridged.

Für den Steuersatz 10 eines Zwischenkreisumrich ters, der eine Drehfeldmaschine 2 antreibu ist üblicher weise ein eigener Stromregelkreis vorgesehen, welcheiFor the tax rate 10 of an intermediate circuit converter that drives a induction machine 2 is more common wise provided a separate current control circuit, which

für einen konstanten Zwischenkreisstrom I im motori sehen und generatorischen Betrieb sorgt. Diesesee for a constant intermediate circuit current I in motori and generator operation. This

Stromregelkreis besteht aus einem dem Steuersatz HThe current control loop consists of a control rate H

⁶S vorgeschalteten Stromregler 51, der von einem Ver ⁶ S upstream current regulator 51, which is controlled by a Ver

gleicher 52 gespeist ist, welcher den Zwischenkreis strom-Istwert I mit einem vorgegebenen Zwischensame 52 is fed, which the intermediate circuit current actual value I with a predetermined intermediate

kreisstrom-Sollwert h vergleicht. Die Vergleicher 5<circuit current setpoint h compares. The comparators 5 <

52 beider Strornrcgelkreise können - wie im vorliegenden Fall dargestellt — von demselben Stromwandler 48 mit dem Zwischenkrcisstrom-lsiwert 1 gespeist werden. Werden die beiden Zwisehenkrcissuom-Sollwerte Ii und I gleich groß gewählt, so ist es — ubwei- ^ chend von der Darstellung — möglich, den .Stromregler 49 samt Vergleicher 50 wegzulassen und die Steuereinrichtung 47 vom Ausgang des ohnehin vorhandenen Stromreglers 51 zu speisen.52 of both current circuits can - as in the present Case shown - fed by the same current transformer 48 with the intermediate circuit current isolating value 1 will. Become the two intercissuom setpoints If Ii and I are chosen to be the same size, then it is - ubwei- ^ Corresponding to the representation - possible to omit the .Stromregel 49 including comparator 50 and the control device 47 to feed from the output of the current regulator 51 which is already present.

Bei einem Netzausfall behält der Zwischenkreisstrom I seine Flußriehtung bei. IZr wird jetzt gepulst und fließt von der Drehfeldmaschine 2 über die Hauptventile 24 bis 26 des Stromrichters 3, die negative Zwischenkreisleitung 7. den Bremswiderstand 37 oder d;is Bremsventil 38. das Hilfsventil 39. die Glättungsdrossel is 8 und die Hauptvemile 21 bis 23 des Stromrichters 3 zur Drehfeldmaschine 2 zurück. Die Steuerimpulse für das Bremsventil 38 erfolgen — wie bereits ausgeführt — so, daß der zeitliche Mittelwert des über den Bremswiderstand 37 fließenden Zwischenkreisstroms I konstant gehalten wird. Dadurch wird trotz Absinkens der EMK der Drehfeldmaschine 2 infolge fallender Drehzahl ihr Bremsmoment konstant gehalten. Die Drehfeldmaschine 2 gibt dabei ihre Energie an den Bremswiderstand 37 ab.In the event of a power failure, the intermediate circuit current I maintains its flow direction. IZr is now pulsed and flows from the induction machine 2 via the main valves 24 to 26 of the converter 3, the negative intermediate circuit line 7. the braking resistor 37 or the braking valve 38. the auxiliary valve 39. the smoothing throttle 8 and the main valve 21 to 23 of the converter 3 to the induction machine 2 back. The control impulses for the brake valve 38 take place - as already stated - so that the time average of the over the braking resistor 37 flowing intermediate circuit current I is kept constant. This is despite the sinking The EMF of the induction machine 2 kept its braking torque constant as a result of falling speed. The induction machine 2 transfers its energy to the braking resistor 37.

Eine zweite Ausführungsform der Bremsschaltung ist in F i g. 2 dargestellt und wiederum in den Gleichstromzwischenkreis 4 eines bereits bei F i g. 1 näher beschriebenen Umrichters eingezeichnet. Dieser Umrichter ist wiederum in beiden Energicrichtungen betreibbar. Für gleiche Elemente werden die in F i g. 1 benutzten Bezugszeichen verwendet. Funktion und Aufbau dieser Elemente sind dieselben wie in F i g. 1 und brauchen deswegen nicht nochmals erläutert zu werden.A second embodiment of the braking circuit is shown in FIG. 2 and again in the DC link 4 one already at F i g. 1 shown in more detail converter. This converter is again operable in both energy directions. For the same elements, those in FIG. 1 used reference numerals used. The function and structure of these elements are the same as in FIG. 1 and need therefore not to be explained again.

Die Bremsschaltung enthält wiederum einen Steuer- is baren Bremswiderstand, der aus einem Bremswiderstand 37a und einem steuerbaren Bremsventil 38a besteht. Beide sind einander parallel geschaltet und in der negativen Zwischenkreisleitung 7 angeordnet. Der Bremswiderstand 37a ist wiederum ein fester ohmscher Widerstand. Das steuerbare Bremsventil 38a kann wiederum als Gleichstromsteller ausgebildet werden. Es ist in Flußriehtung des Zwischenkreisstroms I gcpolt. Anstelle des Bremsventils 38a kann auch eine Anzahl von Schützen eingesetzt weiden, die durch Steuerimpulse gesteuert werden und dabei einen zunehmenden Anteil des Bremswiderstands 37a kurzschließen. Ein Hilfsventil 39 wie bei der Bremsschaltung in F i g. 1 wird nicht benötigt.The brake circuit in turn contains a control unit ble braking resistor, which consists of a braking resistor 37a and a controllable brake valve 38a. Both are connected in parallel to one another and arranged in the negative intermediate circuit line 7. the Braking resistor 37a is in turn a fixed ohmic resistor. The controllable brake valve 38a can in turn be designed as DC chopper. It is in the flow direction of the intermediate circuit current I gcpolt. Instead of of the brake valve 38a can also use a number of contactors, which are controlled by control pulses are controlled and thereby short-circuit an increasing proportion of the braking resistor 37a. An auxiliary valve 39 as with the brake circuit in FIG. 1 is not required.

Im Normalbetricb, d.h. bei motorischem oder generatorischem Betrieb der Drehfeldmaschine 2 ohne Netzausfall, erhält das Bremsventil 38;) von einer zugeordneten Steuereinrichtung 47;) einen Dauerimpub. so daß der Zwischcnkrcisstrom 1 ungehinde-t fließen kann. Diese Steuereinrichtung 47,7 ist wie bei der Schaltungsanordnung nach F i g. 1 ein Bestandteil eines Stromregelkreises, der weiterhin den Stromwandler 48 und den Stromregler 49 mit vorgeschaltetem Vergleicher 50 umfaßt.In normal operation, i.e. with motor or generator operation The brake valve 38 receives operation of the induction machine 2 without a power failure from an assigned one Control device 47;) a permanent impub. so that the intermediate circuit 1 can flow unhindered can. This control device 47.7 is the same as in the circuit arrangement according to FIG. 1 part of a Current control circuit, which continues to have the current converter 48 and the current regulator 49 with an upstream comparator 50 includes.

Zur Nelzspannungsüberwachung ist an du: Phasenleiter R. S. Tarn net/seitigen Eingang des netzgeführten Stromrichters 5 ein Grenzwertmelder 40a angeschlossen. Im Normalbetrieb veranlaßt er die Abgabe des Dauerimpulses an das Bremsventil 38a. Fällt die Netzspannung unter einen vorgegebenen Grenzwert oder wird sie zu Null, so gibt er Signale über seine Ausgangsleitungen 42.46 und 53 ab.A limit value indicator 40a is connected to the du: phase conductor RS camouflage net / side input of the line-commutated converter 5 for the purpose of monitoring the low voltage. In normal operation, it causes the output of the continuous pulse to the brake valve 38a. If the mains voltage falls below a predetermined limit value or if it becomes zero, it emits signals via its output lines 42, 46 and 53.

Durch das über die Leitung 42 gegebene Signal wird dci selbstgeführte Stromrichter 3 in den Gleiehrichtcrbetrieb gesteuert. Das in einem solchen Störungsfall über die Leitung 46 an die Steuereinrichtung 47a abgegebene Signal sorgt dafür, daß die Steuereinrichtung 47a Steuerimpulse an das Bremsventil 38a freigibt. Die Leitung 53 überträgt im Störungsfall ein Signal an den Steuersatz 10 des Stromrichters 5. Dadurch werden alle, mindestens aber zwei in Reihe geschaltete Ventile des netzgeführten Stromrichters 5 permanent durchgezündet, beispielsweise die Ventile II und 14, und zwar so lange, bis die Netzstörung verschwunden ist.As a result of the signal given via line 42, the self-commutated converter 3 is switched to rectifier operation controlled. In the event of such a malfunction, the output via the line 46 to the control device 47a Signal ensures that the control device 47a releases control pulses to the brake valve 38a. the Line 53 transmits a signal to the control set 10 of the converter 5 in the event of a fault all, but at least two series-connected valves of the line-commutated converter 5 are permanently ignited, for example the valves II and 14, namely until the grid fault has disappeared.

Der Stromregelkreis, bestehend aus dem Stromwandler 48, dem Vergleicher 50. dem Stromregler 49 der Steuereinrichtung 47a und dem steuerbaren Bremswiderstand 37a. 38a sorgt dafür, daß der zeitliche Mittelwert des Zwischenkreisstroms I und damit auch da; Bremsmoment konstant bleibt. Der gepulste Zwischen kreisstrom 1 fließt nun von der Drehfeldmaschine Ά über die Ventile 24 bis 26 des Stromrichters 3. die nega tive Zwischenkreisleitung 7, den Bremswiderstand 37; oder das Bremsventil 38a, den Stromrichter 5. die Glät tungsdrossel 8 und die Hauptventile 21 bis 23 de Stromrichters 3 zurück zur Drehfeldmaschine 2. Aucl bei dieser Bremsschaltung wird die Energie der Dreh feldmaschine 2 im Bremswiderstand 37a in Wärme um gesetzt.The current control circuit, consisting of the current converter 48, the comparator 50, the current regulator 49 of the control device 47a and the controllable braking resistor 37a. 38a ensures that the time average value of the intermediate circuit current I and thus also there; Braking torque remains constant. The pulsed intermediate circuit current 1 now flows from the induction machine Ά via the valves 24 to 26 of the converter 3. the nega tive intermediate circuit line 7, the braking resistor 37; or the brake valve 38a, the converter 5. the smoothing throttle 8 and the main valves 21 to 23 de converter 3 back to the induction machine 2. Aucl in this braking circuit, the energy of the rotary field machine 2 in the braking resistor 37a is converted into heat.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen WM 608/2 sheets of drawings WM 608 /

Claims

Patent claims:

1. Circuit arrangement for a three-phase machine, which is from a three-phase network over a Um- s Is fed by a self-guided, in converters operable in both directions of energy flow, from a direct current intermediate circuit with Smoothing choke, but without smoothing capacitor, as well as from a line-commutated converter stands, characterized in that in the event of a power failure in series with the smoothing choke (8) controllable ohmic braking resistor (37,38; 37a 38a) is switched on, which is controlled by control pulses from a control device (47, 47a) is controlled, which is connected to a current regulator (49) whose Comparator (50) with an intermediate circuit current setpoint value (Ii) and with an intermediate circuit current actual value (I) is fed, which is arranged by one in one of the intermediate circuit lines (6 or 7) Current transformer (48) is specified, and that the time average of the controllable ohmic braking resistor (37,38; 37a, 38a) is performed so that the time average of the over the braking resistor (37, 38; 37a 38a) flowing intermediate circuit current (1) is kept at least approximately constant.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the controllable ohmic Braking resistor (37, 38) in series with a controllable auxiliary valve (39) between the two intermediate circuit lines (6, 7) is connected, and that with the line-side input of the line-commutated converter (5) a limit monitor (40) is connected, which ignites the auxiliary valve (39) in the event of a power failure and the control pulses for the controllable braking resistor (37,38) releases (Fig. 1).

3. Circuit arrangement according to claim 1 for a induction machine, which has one in both directions of energy flow operable converter is connected to the three-phase network, characterized in that that the controllable ohmic braking resistor (37a, 38a) in one of the two intermediate circuit lines (6 or 7) is arranged and short-circuited during normal operation, and that with the network-side The input of the line-commutated converter (5) is connected to a limit indicator (40a) which is operated at Power failure releases the control pulses for the controllable braking resistor (37a, 38a) and at least two controllable valves connected in series (e.g.

11, 14) of the line-commutated converter (5) ignites (Fig. 2).