DE2246562B2 - Summenlöscheinrichtung für die Wechselrichterventile eines einen Drehfeldmotor speisenden Zwischenkreisumrichters - Google Patents

Description

22 4§ 562 ..

induktivitäten hegen. Das nesrte Stromrichter- Wt = Ot₉ die Kondensatorspannung wc den Kippventil 18 kann beispielsweise eise Diode sein, die als spannungswert ucx der i^ükfe 2
Etkolusdid dit d d S i d ih

p od sen, e as spannngswer ucx der piwyi^ük^y

Entkopplungsdiode dient, aod das gesteuerte Strom- reicht, so ändert sich 4as Ausgangssignal mg der richterventil 19 kann ein Thyristor sein, der im Spannungsindikatorstufe 26 und bewirkt über den allgemeinen als Löschthyristor bezeichnet wird. s Löschetagang 27 der Logikstufe β eine Sperre aller

Zur Ladung des Kommutierungskondensators 21 Zündsignale für die Thyristoren 5λ bis 5/des Wechjst ein Gleichih 22 vorgesehen, der aus unge- selricbters 5. Da das aufzukommutierende Stromsteuerten Ventilen in Drehstrombriickenschaltung richterventü 5b des Wechselrichters 5 bisher noch aufgebaut ist Der Eingang des G^ichrichters 22 ist keinen Strom führen konnte, geht es wieder in den über einen Transformator 23 mit der Drehstrom- io nicht leitenden Zustand über. Im Zeilpunkt Ot₈ ist speiseleitung und der Aasgang des Gleichrichters 22 «c = 0. Der Umschwingstrom ü, hat dann seinen über einen Widerstand 24 mit dem Kommutieiungs- Höchstwert Mit der nun negativ werdenden Kondenkondensatkj 21 verbunden. Auf den Ladevorgang satorspannung uc wird Strom über die Diode 18 wird noch gesondert eingegangen werden. entgegen der Durchlaßrichtung der Ventile 5a und 5/

Zur Ansteuerung des steuerbaren Ventiles 19 der 15 des Wechselrichters 5 getrieben, so daß der Motor-Summenlöscheinrichmng ist eine Differenzierstufe 25 strom iu abzunehmen beginnt
vorgesehen, die mit der Logikstufe 8 verbunden ist Im Zeitpunkt mt = «_t wird der Umschwingstrom

Außerdem ist eine Spannungsindikatorstufe 26 ange- h = 0, so daß das Stromrichterventil 19 ohne weitere ordnet, mit der die am Kommutierungskondensator 21 Maßnahmen erlischt Die negative Kondensatorliegende Kondensatorspannung u_e bestimmt wird. Die ao spannung uc treibt den Strom iu weiter gegen NuIL Spannungsindikatorstufe kann beispielsweise eine bis zum Zeitpunkt art = <x₆ die noch stromführenden Zenerdiode mit der Durchbruchspannung Ue₁ sein. Stromrichterventile 5α und 5/ des Wechselrichters 5 Der Ausgang der Indikatorstufe 26 ist mit einem erlöschen. Der Kommutierungskondensator 21 wird Sperreingang 27 der Logikstufe 8 verbunden. Für nun vom weiterhin konstanten Zwischenkreisstrom 7a" diese Verbindung ist wegen der Potentialtrennung 25 nach positiveren Werten hin umladen. Bei cot = <x_e und wegen einer verzögerungsfreien Übertragung des wird die Kondensatorspannung uc wieder Null, die statischen Signales ein optoelektronisches Koppel- _Ύ .. . J , \ _m, α _m;„A„t*„c «Wh Her

element, beispielsweise eine Lichtschranke, vorgesehen. Zet r =-(«,-«.) muß mindestens gleich der Auf die Funktion der Indikatorstufe 26 wird im folgen- Schonzeit der Ventile des Wechselrichters 5 sein, den noch näher eingegangen werden. 30 Normalerweise könnte ab ωί = «_β die Aufkommu-

Bei Betriebsdrehzahlen, die größer als etwa ein tierung des Maschinenstromes iu in den neu gezün-Zehntel der Nenndrehzahl η ν sind, erfolgt bei <hm in deten Stromrichterventilen 5b und 5/ des Wechsel-F i g. 1 dargestellten Stromrichtermotor die Kommu- richters 5 beginnen. Da aber uc noch nicht wieder den tierung des Motorstromes i_M beispielsweise vom Wert ucials Rückkippwert der Spannungsindikatorstufe Thyristor 5a auf den Thyristor 56 des Wechsel- 35 26 erreicht hat, wird der Kommutierungskondensator21 richters 5 mit Hilfe der Maschinenspannung der bis ωί = *₇ von la weiter geladen. Mit der Freigabe Synchronmaschine 1. der Zündsignale für die Stromrichterventile 5b und 5/

Für Betriebsdrehzahlen, die kleiner als etwa ein im Zeitpunkt ωί = λ₇, in dem die Ausgangsspannung Zehntel der Nenndrehzahl sind, reicht jedoch die Ug der Indikatorstufe 26 zurückkippt, beginnt die Maschinenspannung nicht aus, so daß mit Hilfe der 40 Aufkommutierung des Motorstromes iu, die im Summenlöscheinrichtung der Motorstrom iu im Takt Zeitpunkt ωί = «^ abgeschlossen ist. Die Kondender Kommutierungsfrequenz zu Null gemacht werden satorspannung uc hat dann die für die nächste muß. Kommutierung erforderliche Polarität, die in der

Die genaue Funktionsweise der Summenlösch- F i g. 1 angegeben ist und die Größe ucteinrichtung wird an Hand der Diagramme der F i g. 2 45 Die verzögerte Freigabe der Zündimpulse des Wechirläutert. In den Diagrammen ist die Spannung uc am selrichters 5 bewirkt, daß die positive Endspannung Kommutierungskondensator 21, der Strom /t über ua höher wird als die aus dem eigentlichen Kommudie Umschwingdrossel 20, der Motorstrom iu, die tierungsvorgang resultierende.
Ausgangsspaniiung uc der Spannungsindikatorstufe 26 Es gilt:

und der ZUndimpuls Z für den Löschthyristor 19 über 50

der Zeit t aufgetragen. Es sei angenommen, daß die _ j / 2 , ^m. . ι J

Stromrichterventile 5 α und 5/ Strom führen und daß ^C2 \ ^Cl C ^u

der Motorstrom iu beispielsweise vom Thyristor 5a
auf den Thyristor 5b des Wechselrichters 5 kommu-

tiert werden sollen, daß der Kommutierungskonden- 55 worin Lu die am Kommutierungsvorgang beteiligten sator 21 mit der in F i g. 1 angegebenen Polarität Motorstreuinduktivitäten sind. Die Kondensatoraufgeladen ist. spannung «ei wird mit HiWe der Spannungsindikator-

Im Anfahrbereich, d. h. im Drehzahlbereich zwi- stufe 26 so gewählt, daß einerseits die Verluste des sehen einer Drehzahl η von ungefähr Null und einem vom Zeitpunkt X₁ bis zum Zeitpunkt «₄ dauernden Zehntel der Nenndrehzahl njv läuft der Lösch- bzw. 60 Umschwingvorganges gedeckt sind und sich anderer-Kommutierungsvorgang folgendermaßen ab: Das seits eine Spannung u_ct ergibt, mit der gegebenenfalls Stromrichterventil 56 erhält zum Zeitpunkt ωί = ^₁ ein gegenüber der vorherigen Kommutierung wesentüber die Logikstufe 8 einen Zündbefehl. Gleichzeitig lieh höherer Strom kommutiert werden kann,
wird aus diesem Signal über die Differenzierstufe 25 Durch diese Maßnahmen kann auf Nachladung

ein Zündsignal Z für den Löschthyristor 19 gewonnen. 65 des Kommutierungskondensators 21 von zusätzlichen Bei gezündetem Stromrichterventil 19 entlädt sich der Spannungsquellen her verzichtet werden. Die in Kommutierungskondensator 21 über die Umschwing- F i g. 1 angegebene Hilfsspannungsquelle, die eine drossel 20 und den Thyristor 19. Hat im Zeitpunkt Spannung Uh über den Widerstand 24 an den Korn-

mutieningskondensator 21 legt, wird nur zur Deckung der Leckverluste des Kommutierungskondensators und des Eigenbedarfes der Indikatorstufe 26 bei Generatorbetrieb des Antriebes benötigt und kann daher für entsprechend kleine Leistung ausgelegt sein.

Die Erstaufladung des Kommutierungskondensators 21 beim Anfahren erfolgt ebenfalls über den Zwischenkreis 3, da vor Erreichen des Spannungswertes uc\ am Kommutierungskondensator 21 im Wechselrichter 5 kein Strom fließen kann.

Durch die Spannungsindikatorstufe 26 ist ein sicherer Betrieb des Umrichters bei lückendem Laststrom sichergestellt. Selbst wenn z. B. während der Kommutierung infolge eines Reglereingriffes am Steuersatz 12 bzw. 15 der Gleichrichterbrückc 2 der Strom h im Zwischenkreis 3 lückt und somit die Umladung des Kommutierungskondensators 21 auf positive Spannung unterbrochen wird, so ist durch die Sperre der Signale des Wechselrichters 5 sichergestellt, daß bei Wiederkehr des Stromes zunächst der Kommutierungskondensator 21 bis zur Spannung uci weitergeladen wird. Erst nach Überschreiten dieses Grenzwertes gibt die Spannungsindikatorstufe 26 die Zündsignale für die Stromrichterventile des Wechselrichters 5 frei.

Zu erwähnen ist noch, daß die im Ausführungsbeispiel als Anfahrhilfe benützte Summenlöscheinrichtung bei Erreichen der für die maschinengeführte Kommutierung erforderlichen Mindestdrehzahl von ungefähr

ίο 10% der Nenndrehzahl in einfacher Weise durch Sperrung der Differenzierstufe 25 abgeschaltet werden kann. Hierzu ist ein Sperreingang für die Differenzierstufe 25 vorgesehen, der in F i g. 1 mit 28 bezeichnet ist. Es ist jedoch zu betonen, daß die beschriebene Summenlöscheinrichtung nicht nur als Anfahrschaltung für Stromrichtermotoren tauglich ist. Sie ist bei allen Umrichtern mit Stromzwischenkreis unabhängig von der Art des Drehfeldmotors voll funktionstüchtig einsetzbar. Beispielsweise kann dieser Drehfeldmotoi

ao auch eine Drehstrom-Asynchronmaschine sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

1757

Claims (1)

1. derart beeinflußt, daß die ZBndimpulse gesperrt sind,

   ■"■ ' Patentanspruch: wem die Spannung am KoimBatierangsJkondeBsalor

   eiaen Gieazwert oaleiscareitet.

   Sunimenlöscheiniichtuas für die von einer Zünd- MU der erfiadnngsgemäßen Summenläscheinrieh- «inriehtong mit folgerichtigen Impulsen Steuer- 5 tang ist sichergestellt, daß die Spaaoung am Kommubar«a Wechselrichterventile eines einen Drehfeld- tierungskondensator immer für eine Kommutierung motor speisenden Zwischenkreisumrichters, die ausreichend ist. Betriebsstörungen sind damit ausgexwischen den Ausgangsklemmen die Reihen- schlossen- Mit jeder Kommutierung im Wechselschaltung eines Kommutienmgskondensators und achter des Zwischenkreisumrichters werden tue beiden eines ungesteuerten Stromrichterventils enthalt, u» stromführenden Meldungen stromlos gemacht, und wobei parallel zum Kommutierungskondensator in einer nachfolgenden, kurzen, stromfreien Pause die Reihenschaltung eines steuerbaren Strom- wird eine neue Gruppe von Stromrichterventäen richterventüs und einer Umschwingdrossel liegt, eingeschaltet. Man erhält mit der Summenlöscheindadurch gekennzeichnet, daß der richtung sehr kurze Kommutierungszeiten und daher Zwischeakreis (3) für einen eingeprägten Strom 15 nur geringe Momenteinbrüche. Die Summenlöschausgdegt ist und im jeweiligen Kommutierungs- einrichtung ist leerlaufsicher, d. h. auch bei lockendem kreis einen Teil der Motorwicklungen enthält und Gleichstrom voll funktionsfähig. Außerdem ist nur ein daß ein die Spannung am Kommutierungskonden- zusätzlicher Spannungsindikator erforderlich und eine sator (21) messender Spannungsindikator (26) vor- gesonderte Spannungsquelle für die Erstaufladung gesehen ist, dessen Ausgangssignal die Zündsin- ao oder für Nachladungen wird nicht benötigt,
   richtung (8) derart beeinflußt, daß die Zündimpulse Im folgenden wird die erfindungsgemäße Summengesperrt sind, wenn die Spannung am Kommu- löscheinrichtung beispielhaft an Hand der Fig. 1 tierungskondensator einen Grenzwert (l/ci) unter- und 2 erläutert.

   schreitet. F i g. 1 zeigt die Schaltung eines Stromrichter-

   25 motors. Die dreiphasige Wicklung einer Synchron-

   maschine 1 wird aus einem Drehstromnetz R, S, T

   über einen gesteuerten Gleichrichter 2, einem Gleichstromkreis 3 mit Glättungsinduktivität 4 und einem

   Die Erfindung betrifft eine Summenlöscheinrichtung gesteuerten Wechselrichter 5 gespeist. Im Ausf ührungslür die von einer Zündeinrichtung mit folgerichtigen 30 beispiel ist der Gleichrichter 2 aus sechs steuerbaren Impulsen steuerbaren Wechselrichterventile eines einen Stromrichterventilen la bis If in Drehstrombrücken-Drehfeldmotor speisenden Zwischenkreisumrichters, schaltung und der Wechselrichter 5 aus steuerbaren die zwischen den Ausgangsklemmen die Reihen- Stromrichterventilen 5 α bis 5/ ebenfalls in Dreh-Schaltung eines Kommutierungskondensators und Strombrückenschaltung aufgebaut. Die steuerbaren eines ungesteuerten Strömtichterventils enthält, wobei 35 Stromrichterventile la bis If bzw. 5a bis 5/ können parallel zum Kommutierungskondensator die Reihen- beispielsweise Thyristoren sein,
   schaltung eines steuerbaren Stromrichterventils und Mit dem Motorläufer des Drehstromsynchroneiner Umschwingdrossel liegt. motors 1 ist ein beispielsweise permanentmagnetischer Eine solche Summenlöscheinrichtung für einen oder mit Hallgeneratoren bestückter Rotorlagen-Zwischenkreisumrichter mit eingeprägter Gleich- 40 geber 6 und ein Tachodynamo 7 mechanisch gekoppelt, spannung ist aus dem »Bulletin Msnsuel de l'Asso- Die Signale des Rotorlagengebers 6 sind einer Logikciation international du congres des Chemins de Fer«, stufe 8 zugeführt, die über Leitungen 9 die Strom-VoI. XLV 1968, S. 101 bis 103, bekannt. Bei dieser richterventile 5a bis 5/ des Wechselrichters 5 in Summenlöscheinrichtung ist es möglich, daß der Abhängigkeit von den Signalen des Läuferstellungs-Kommutierungskondensator während des Betriebes 45 gebers 6 ansteuert. Die Signale des Tachodynamos 7 nicht genügend aufgeladen wird und daher seine werden in einer Addierstufe 10 mit einem Drehzahl-Energie zur Kommutierung des Betriebsstromes nicht soliwert verglichen, der über den Eingang 11 eingeausreicht. Damit sind Betriebsstörungen und Betriebs- geben werden kann. Die erhaltene Regelabweichung ausfälle nicht ausgeschlossen. wird einem Drehzahlregler 12 zugeführt, dessen Aus-Aus der DT-AS 15 13 518 ist zur Speisung eines 50 gangssignal in einer weiteren Addierstufe 13 mit Drehfeldmotors ein Zwischenkreisumrichter bekannt, Signalen eines Stromwandlers 14 verglichen wird, der der für einen eingeprägten Gleichstrom im Zwischen- in der Drehstromspeiseleitung angeordnet ist. Der kreis ausgelegt ist. Bei diesem Zwischenkreisumrichter Addierstufe 13 ist ein Stromregler 15 nachgeschaltet, ist jeweils einem Brückenstrang des Wechselrichters von dem über Leitungen 16 die Stromrichterventile 2 α eine Löscheinrichtung mit einem gesonderten Korn- 55 bis If des Gleichrichters 2 angesteuert werden,
   mutierungskondensator zugeordnet. Die Ausgangsklemmen 3 a und 3 b des Zwischen-Es besteht die Aufgabe, eine Einrichtung der kreises 3 mit eingeprägtem Strom sind durch eine eingangs genannten Art so auszugestalten, daß bei Serienschaltung 17 überbrückt, die aus einem ungemöglichst geringem Aufwand der Motorstrom auch steuerten Stromrichterventil 18, einem gesteuerten bei sehr kleinen Betriebsdrehzahlen störungsfrei zu 60 Stromrichterventil 19 und einer Umschwingdrossel 20 kommutieren ist. besteht. Die Umschwingdrossel 20 ist mit dem ge-Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch steuerten Stromrichterventil 19 verbunden und der gelöst, daß der Zwischenkreis für einen eingeprägten Umschwingdrossel 20 und dem steuerbaren Strom-Strom ausgelegt ist und im jeweiligen Kommu- richterventil 19 ist ein Kommutierungskondensator 21 tierungskreis ein Teil der Motorwicklungen enthält 65 parallel geschaltet. Diese Serienschaltung 17 und der und daß ein die Spannung am Kommutierungs- Kommutierungskondensator 21 sind Bestandteil der kondensator messender Spannungsindikator vorge- Summenlöscheinrichtung, in dessen Kommutierungssehen ist, dessen Ausgangssignal die Zündeinrichtung kreis die Maschinenwicklungen als Kommutierungs-