DE2316391A1

DE2316391A1 - SELF-EXCITING INVERTER WITH UNIVERSAL COMMUTATION CIRCUIT

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Publication number: DE2316391A1
Application number: DE19732316391
Authority: DE
Inventors: Wladimir Grigorjewitsch Jazuk
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-04-02
Filing date: 1973-04-02
Publication date: 1974-10-10

Description

SELBSTERREGTER WERCHSELRICHTER MIT UNIVERSAL~ KOMMUTIERUNGSKREIS Die vorliegende Erfindung betrifft Anordnungen zur Umwandlung von Gleich- in eine Wechselspannung mit variabler Amplitude und Frequenz, insbesondere selbst erregten wechserichter mit Universal-Koinmutierungskreis, und kann u.a. für die Regelung der Umlaufgeschwindigkeit von Asynchron- und Synchronmotoren angewandt wer den. SELF-EXCITING INVERTER WITH UNIVERSAL COMMUTATION CIRCUIT The present invention relates to arrangements for converting equal to one AC voltage with variable amplitude and frequency, especially self-excited changer with a universal commutation circuit, and can be used for regulation the rotational speed of asynchronous and synchronous motors who applied the.

Es sind zahlreiche Schaltungen selbst erregt er Wechselrichter mit Zwischenphasen- bzw. zweistufiger Kommutierung bekannt (s., z.B., den UdSSR-Urheberschein Nr. 146859 bzw. 155b'51, Kl. 21d2; die britische Patentschrift Nr. 1101517 bzw. 1107274 bzw. 1045185, Kl. M2P; die Japan-Patentschrift Nr. 43-1333, Kl. 5606 u. a.), die eine Brückenschaltung aus Grundthyristoren des Wechselrichters, Rückstromdioden zur Rückspeisung der Lastblindleistung in das Gleichstromnetz und Kommutierungseinrichtungen mit Drosseln, Kondensatoren und hilfsthyristoren umfassen. There are numerous circuits even he energizes inverter with Inter-phase or two-stage commutation known (see, e.g., the USSR copyright certificate No. 146859 or 155b'51, class 21d2; the British patent specification No. 1101517 or 1107274 or 1045185, class M2P; Japanese Patent Publication No. 43-1333, Kl. 5606 and others), which have a bridge circuit made up of basic thyristors of the inverter, Reverse current diodes for feeding back the load reactive power into the direct current network and Include commutation devices with chokes, capacitors and auxiliary thyristors.

Bei den angegebenen Wechselrichtern formieren die Grundthyristoren die 3- bzw. n- phasige Lastspannung, bringen die Rückstromdioden den Blindleistungsaustausch zwischen den einzelnen Lastphasen und die teilweise Rückspeisung derselben in das Gleichstromnetz zustande, während die Kommutierungseinrichtungen die Umschaltung der Grundthyristoren in gewünschter Weise gewährleisten. The basic thyristors form in the specified inverters the 3- or n-phase load voltage, the reverse current diodes bring about the reactive power exchange between the individual load phases and the partial feed back into the DC network is established while the commutation devices are switching over ensure the basic thyristors in the desired manner.

Von Nachteil ist bei den bekannten Schaltungen des selbsterregten Wechselrichters entweder die hohe installierte Leistung der Kommutierungsdrosseln und -kondensatoren, oder ein großer aufwand an Hilfseinrichtungen, , oder die komplizierte Austeuerung des Wechselrichters wegen der notwendigen Trennung der Kommutierungs- und der Nachladungsvorgänge. The disadvantage of the known circuits is the self-excited Inverter either the high installed power of the commutation reactors and capacitors, or a large amount of auxiliary equipment, or the complicated ones Control of the inverter due to the necessary separation of the commutation and the reloading processes.

Außerdem bedingt das Vorhandensein von Rückstromdioden vielfach das Entstehen von zusätzlichen Umladungskreisen für die Kommutierungskondensatoren, was die Ursache von mehreren abt;räglichen Erscheinungen ist, wie: - Verringerung der für die Wiederherstellung der Steuerfähigkeit der Thyristoren zur Verfügung stehenden Ze-it bei gleichbleibender Kapazität des Kondensators; - Erhöhung der Stromauslastung der Thyristoren und Dioden auf Grund der Energiespeicherung in der Kommutierungsdrossel; - Notwendigkeit der Anwendung von Drosseln mit dem Zweck, die Sofortentladung zu verhindern. In addition, the presence of reverse current diodes often causes this Creation of additional transshipment circles for the commutation capacitors, which is the cause of several mournful phenomena, such as: - diminution which is available for restoring the controllability of the thyristors standing time with constant capacitance of the capacitor; - increase in Current utilization of the thyristors and diodes due to the energy storage in the Commutation reactor; - the need to use chokes for the purpose of to prevent immediate discharge.

Nachteilig bei den Schaltungen der selbst erregten Wechselrichter, bei denen eine einseitige Nachladung der Kondensatoren angewandt ist, ist das Vorhandensein einer "Leerumladung" des Kommutierungskondensators, die ihn für die nächste Kommutierung bereitstellt. Dieser Umstand führt zur Erhöhung von Kommutierungsverlusten und vermindert t erheblich die größmögliche Wechselrichterfrequenz. Disadvantageous with the circuits of the self-excited inverters, in which a one-sided recharging of the capacitors is used, is the presence an "empty charge" of the commutation capacitor, which it for the next commutation provides. This fact leads to an increase in commutation losses and a decrease t considerably the largest possible inverter frequency.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung der den bekannten Wechselrichtern eigenen Nachteile. The purpose of the present invention is to eliminate the known Inverters have their own disadvantages.

Der erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen selbsterregten Wechselrichter mit Universal-Kommutierungskreis zu entwickeln, bei dem eine vorgegebene Betriebsart mit der Zündperiode = 120° oder 150° oder 180° ei., beliebig wählbar ist, der Kommutierungskondensator automatisch nachgeladen wird, der die Eigenschaft besitzt, als Schutzeinrichtung bei Fehlwendungen zu wirken, was letzten Endes eine Vereinfachung der Wechselrichterschaltung und Erhöhung ihrer Sicherheit mit sich bringt, und bei dem die Rückspeisung der Lastblindleistung in das Netz einfacher gestaltet ist. The invention is based on the object of a self-excited inverter to develop with a universal commutation circuit in which a specified operating mode with the ignition period = 120 ° or 150 ° or 180 ° ei., any selectable is, the commutation capacitor is automatically recharged, which the property has to act as a protective device in the event of incorrect turns, which in the end is a Simplification of the inverter circuit and increase of its security with it and in which the feed back of the load reactive power into the network is easier is designed.

Dies wird dadurch erreicht, daß bei dem vorgeschlagenen selbsterregten Wechselrichter mit Universal-Kommutierungskreis, enthaltend Grundthyristoren in dreiphasiger Brückenschaltung, die eingangsseitig an einer Gleichstromquelle liegt und auf der Wechselstromseite an eine dreiphasige Brückenschaltung von Kommutierungsthyristoren, auf der Gleichstromseite verbunden mit einer Nachladungsquelle und Zusatzthyristoren in einphasiger Brückenschaltung mit im Diagonalzweig liegendem Kommutierungskondensator, geführt ist, gemäß der Erfindung die Anodengruppe der einphasigen Brücke aus Zusatzthyristoren mit der Katodengruppe der dreiphasigen Brücke aus Kommutierungsthyristoren und über eineDrossel und eine Diode mit dem Pluspol der Nachladungsquelle, wahrend die Katodengruppe der genannten Thyristorenbrücke mit der Anodengruppe der erwähnten dreiphasigen Thyristorenbrücke und dem Minuspol der Nachladungsquelle verbunden ist. This is achieved in that the proposed self-excited Inverter with universal commutation circuit, containing basic thyristors in three-phase bridge circuit, the input side of which is connected to a direct current source and on the AC side to a three-phase bridge circuit of commutation thyristors, on the direct current side connected to a recharge source and additional thyristors in a single-phase bridge circuit with a commutation capacitor in the diagonal branch, is performed, according to the invention, the anode group of the single-phase bridge of additional thyristors with the cathode group of the three-phase bridge of commutation thyristors and over a choke and a diode with the positive pole of the recharge source, while the cathode group the mentioned thyristor bridge with the anode group of the mentioned three-phase Thyristor bridge and the negative pole of the recharge source is connected.

Bei Einsatz von Rückstromdioden in der Wechselrichterschaltung, wobei diese zwischen Gleichßtromquelle und Lastphasen mit dem Zweck, die letzteren die Blindleistung miteinander austauschen zu lassen, eingeschaltet werden, wird vorzugsweise zwischen der Anodengruppe der einphaber sigen Thyristorenbrücke und Katodengruppe der Kommutierungsthyristoren eine Kommutierungsdrossel eingeschaltet. When using reverse current diodes in the inverter circuit, whereby this between direct current source and load phases with the purpose, the latter the Allowing reactive power to be exchanged with one another, switched on, is preferred between the anode group of the single-phase thyristor bridge and the cathode group of the commutation thyristors switched on a commutation reactor.

Dies gestattet es, entweder die zwischen den Rückstromdioden und Grundthyristoren des Wechselrichters eingeschalteten Drosseln in Bezug auf ihre Kapazitätsgröße wesentlich kleiner zu bemessen, oder sie entfalen überhaupt. This allows either the one between the reverse current diodes and Basic thyristors of the inverter switched on chokes with respect to their Capacity size to be dimensioned much smaller, or they are omitted at all.

Um die verschiedenen Aussteuerungsarten anwenden zu können, werden auch die Anoden- und die Katodengruppe der Kommutierungsthyristoren mit dem Linus- bzw. Pluspol er Speisequelle des Wechselrichters, und zwar jeweils über einen zusätzlichen 1i'hyristor, der mit dreifacher Frequenz betrieben werden kann, zweckmäßigerweise verbundes Vorzugsweise werden die Kommutierungstyristoren mit ihrer Anoden- und ihrer Katodengruppe mit dem Minus-bzw. Pluspol der Speisequelle des Wechselrichters und der Machladungsquelle über Entkopplungsdioden verbunden. In order to be able to use the different types of modulation, also the anode and cathode group of the commutation thyristors with the linear or positive pole he supply source of the inverter, each via an additional 1i'hyristor, which can be operated at three times the frequency, expediently composite Preferably, the commutation thyristors with their anode and their cathode group with the minus or. Positive pole of the power source of the inverter and the Mach charge source connected via decoupling diodes.

In diesen Fall entfallen die Rückstromdioden, weil ihre Funktion bei einer solchen Schaltung von den Kommltierungstyristoren übernommen wird. In this case the reverse current diodes are omitted because of their function in such a circuit from the commlation thyristors accepted will.

Antiparallel zu den Entkopplungsdioden, die an liegen den Ausgangsklemmen des Wechselrichters, können Hilfst1iristoren geschaltet werden. Antiparallel to the decoupling diodes that are connected to the output terminals of the inverter, auxiliary resistors can be switched.

lDies macht möglich, die Grundthyristoren des Wechselrichters mit des Kommutierungsstrom grundsätzlich nicht zu beaufschlagen. lThis makes it possible to use the basic thyristors of the inverter of the commutation current not to be applied.

Um die Lastblindleistwig in das Wechselstromnetz zurückspeisen zu können, wird zweckmäßigerweise an den Wechselrichter ein anderer, und zwar netzerregter Wechselrichter in dreiphasiger Brückenschaltung angeschlossen, dessen Anodengruppe an den Pluspol der Nachladungsquelle und über Drossem und Diode an die Anoden- und die Katodengruppe der einphasigen Thyristorenbrücke bzw dreiphasigen Kommutierungsthyristoren-Brückenschaltung angeschlossen ist, während die Katodengruppe des zusätzlichen Wechselrichters an die Katoden- und die Anodengruppe der angegebenen Thyristorenbrücken und an den Minuspol der Nachladungsquelle gelegt wird. To feed the load blind power back into the AC grid can, expediently, a different one, namely line-excited, is applied to the inverter Inverter connected in a three-phase bridge circuit, its anode group to the positive pole of the recharge source and via choke and diode to the anode and the cathode group of the single-phase thyristor bridge or three-phase commutation thyristor bridge circuit is connected while the cathode group of the additional inverter is connected the cathode and anode group of the specified thyristor bridges and to the The negative pole of the recharge source is placed.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels für den erfindungsgemäßen Wechselrichter näher erläutert. The invention is described below using an exemplary embodiment explained in more detail for the inverter according to the invention.

Es zeigen: Fig. 1 das Prinzipschaltbild des erfindungsgemäßen Wechselrichters, allgemein, Fig. 2 das Prinzipschaltbild des erfindungsgemäßen selbsterregten Wechselrichters mit Rückstromdioden und einer zusätzlichen Kommutierungdrossel, Fig. 3 das Prinzipschaltbild des erfindungsgemäßen selbsterregten wechselrichters nach Fig. 2 mit Zusatzthyristoren zweischen Kommutierungstyristoren und Eingangsklemmen des Wechselrichters; Fig. 4 ein Zeitdiagramm, das die Punk'tion der Wechselrichterschaltung nach Fig. 3 veranschaulicht; Fig. 5 das Prinzipschaltbild des erfindungsgemäßen selbsterregten Wechselrichters mit zusätzlichen Dioden zwischen der Anoden- und der Katodengruppe der Thyristoren und Eingangsklemmen des Wechselrichters und Pluspol der Nachladungsquelle; Fig. 6 ein Zeit diagramm, das die Funktion der Wechselrichterschaltung nach Fig. 5 veranschaulicht Eig. 7 ein Prinzipschaltbild des ertindungsgemäßen selbsterregten Wechselrichters mit zusätzlichen Thyristor ren, eingeschaltet antiparallel zu den Dioden, die oie Anoden- und die Katodengruppe der Kommutierungsthyristoren mit den Eingangsklemmen des Wechselrichters verbinden; Fig. 8 ein Prinzipschaltbild des erfindungsgemäßen selbsterregten Wechselrichters mit einem netzerregten Wechselrichter, angeschlossen an der Anoden- una Ger Katoaengruppe der Kommutierungstyristoren und an der Nachladungsquelle Wie aus Fig. 1 ersichtlich, enthält der selbsterregte Wechselrichter allgemein Grundthyristoren 1, 2, 3, 4, 5, 6 in dreiphasiger Brückenschaltung, die eingangsseitig an einer Gleichstromquelle U1 liegt und auf der Wechselstromseite an eine weitere dreiphasige Brükkonschaltung mit Kommutierungsthyristoren 7, ti, 9, 10, 11, 12 geführt ist. Die Anoden- und die Katodengruppe der Kommutierungsthyristoren 7, ö, 9, 10, 11, 12 sind ihrerseits mit der Katoden- bzw. Anodengruppe der dritten, und zwar einphasigen Brücke aus zusätzlichen Thyristoren 13, 14, 15, 16 mit einem im Diagonalzweig liegenden Kommutierungskondensator 17 verbunden. 1 shows the basic circuit diagram of the inverter according to the invention, generally, FIG. 2 shows the basic circuit diagram of the self-excited inverter according to the invention with reverse current diodes and an additional commutation choke, Fig. 3 shows the basic circuit diagram of the self-excited inverter according to the invention according to FIG. 2 with additional thyristors two commutation thyristors and input terminals of the inverter; Fig. Fig. 4 is a timing diagram illustrating the point of the inverter circuit of Fig. 3; 5 shows the basic circuit diagram of the self-excited inverter according to the invention with additional diodes between the anode and cathode group of the thyristors and input terminals of the inverter and positive pole of the recharge source; Fig. 6 is a timing diagram illustrating the operation of the inverter circuit of FIG Prop. 7 with a block diagram of the self-excited inverter according to the invention additional thyristors, switched on anti-parallel to the diodes, the oie anode and the cathode group of the commutation thyristors with the input terminals of the inverter associate; 8 shows a basic circuit diagram of the self-excited inverter according to the invention with a line-excited inverter connected to the anode and cathode group the commutation thyristors and at the recharge source As can be seen from Fig. 1, does the self-excited inverter generally contain basic thyristors 1, 2, 3, 4, 5, 6 in a three-phase bridge circuit, the input side to a direct current source U1 is and on the AC side to another three-phase bridge circuit with commutation thyristors 7, ti, 9, 10, 11, 12 is performed. The anode and the Cathode group of the commutation thyristors 7, 6, 9, 10, 11, 12 are in turn with the cathode or anode group of the third, namely single-phase bridge from additional Thyristors 13, 14, 15, 16 with a commutation capacitor located in the diagonal branch 17 connected.

Die angegebene einphasige Thyristorenbrücke 13, 14, 15, 16 liegt mit der Anodengruppe über eine Drossel, 18 und eine Entkopplungsdiode 19 am Pluspol der Nachladungsquelle Un, mit der Katodengruppe an ihrem Minuspol, Um den Blindleistungsaustausch zwischen den Lastphasen des Wechselrichters zu ermöglichen, setzt man Rückstromdioden 20, 21, 22, 23, 24, 25 (Fig. 2) ein, die zwischen der Speisequelle U1 für den Stromrichter und Lastphasen A, B, C eingeschaltet werden. The specified single-phase thyristor bridge 13, 14, 15, 16 is located with the anode group via a choke, 18 and a decoupling diode 19 on the positive pole of the recharge source Un, with the cathode group on its negative pole, To enable the exchange of reactive power between the load phases of the inverter, one uses reverse current diodes 20, 21, 22, 23, 24, 25 (Fig. 2), which between the Supply source U1 for the converter and load phases A, B, C are switched on.

Zwischen Rückstromdioden 20, 21, 22, 23, 24, 25 und Grundthyristoren 1, 2, 3, 4, 5, 6 des Wechselrichters liegen Kommutierungsdrosseln 26, 27, die die Sofortentladung des Kommutierungskondensators 17 bei Kommutierung verhindern. Between reverse current diodes 20, 21, 22, 23, 24, 25 and basic thyristors 1, 2, 3, 4, 5, 6 of the inverter are commutating reactors 26, 27, which the Prevent the commutation capacitor 17 from discharging immediately during commutation.

Sollte eine andere Aussteuerung gewählt werden, so kann man zwischen der Brücke aus Kommutierungs- und derjenigen aus Zusatzthyristoren eine weitere Koiiiinutierungsdrossel 28 einschalten. In diesem Fall können die Drosseln 26, 27 entweder im Hinblick auf ihre Induktivitätsgröße wesentlich kleiner dimensioniert werden, oder gar entfallen. Durch Einfügung von zwei weiteren Thyristoren 29 und 30 (Fig. 3) zwischen der Anodengruppe der Grundthyristoren 1, 2, 3 und Katodengruppe der Kommutierungsthyristoren 7, 8, 9 bzw. zwischen der Anodengruppe der Eommutierungsthyristoren 10, 11, 12 und Katodengruppe der Grundthyristoren 4, 5, 6 wird bei der Schaltung die Aussteuerung mit entweder Einzel-, oder Gruppen-, oder Gesamtkommutierung möglich. Should a different level be selected, you can choose between the bridge made of commutation thyristors and that made of additional thyristors have another Switch on the alignment throttle 28. In this case, the throttles 26, 27 either dimensioned significantly smaller in terms of their inductance size become, or even omitted. By inserting two more thyristors 29 and 30 (Fig. 3) between the anode group of the basic thyristors 1, 2, 3 and the cathode group the commutation thyristors 7, 8, 9 or between the anode group of the commutation thyristors 10, 11, 12 and cathode group of the basic thyristors 4, 5, 6 is used in the circuit the level with either single, or group, or total commutation possible.

Es sei hier als Beispiel die Funktion der Schaltung für den Fall einer 120°- Zündperiode herangezogen. Es seien die Grundthyristoren 1 und 6 angesteuert, der Laststrom fließe durch die Phasen A und C und der Kondensator 17 sei wie in Fig. 3 gezeigt gepolt. Let us take the function of the circuit for the case as an example a 120 ° ignition period. The basic thyristors 1 and 6 are activated, the load current flows through phases A and C and the capacitor 17 is as in FIG Fig. 3 shown polarized.

Im Zeit; punkt t1 (Fig. 4) wird ein schmaler Steuerimpuls auf die Thyristoren 2, 3, 10, 14, 15 gegeben. Der Kommutierungskondensator 17- wird hierdurch zwischen die Katoden der Grundthyristoren 1 und 2 gelegt, und zwar mit dem Pluspol an die Katode des Thyristors 1. Der Laststrom geht von dem Thyristor 1 auf den Thyristor 2 (Fig. 4a, b) über, und der erstere sperrt wieder. In time; point t1 (Fig. 4) is a narrow control pulse to the Thyristors 2, 3, 10, 14, 15 given. The commutation capacitor 17- is thereby placed between the cathodes of the basic thyristors 1 and 2, with the positive pole to the cathode of the thyristor 1. The load current goes from the thyristor 1 to the thyristor 2 (Fig. 4a, b) over, and the former locks again.

Die Umladung des Kommutierungskondensators vollzieht sich in drei Kreisen; 1)-U1 - Drossel 26 - Thyristoren 2, 8, 14 - Eommutierungekondensator 17 - Thyristoren 15, 10 - Phase A - Phase.C - Thyristor 6- -U1; 2) Kommutierungskondensator 17 - Thyristoren 15, 10 -Diode 20 - Drossel 26 - Thyristoren 2, 8, 14 (Fig. 4c); 3) +Un - Diode 19 - Drossel 18 - Thyristor 14 - Kommutierungskondensator 17 - Thyristor 15- Un. (Fig. 4k). The charge reversal of the commutation capacitor takes place in three stages Circles; 1) -U1 - choke 26 - thyristors 2, 8, 14 - eommutation capacitor 17 - thyristors 15, 10 - phase A - phase C - thyristor 6- -U1; 2) commutation capacitor 17 - thyristors 15, 10 - diode 20 - choke 26 - thyristors 2, 8, 14 (Fig. 4c); 3) + Un - diode 19 - choke 18 - thyristor 14 - commutation capacitor 17 - thyristor 15- Un. (Fig. 4k).

Durch den dritten Kreis wird jedoch die Entladungszeit des Kommutierungskondensators 1? nur unwesentlich beeinfluBt, weil der Wellenwiderstand dieses Kreises weit größer ist, als derjenige der beiden anderen. However, through the third circle becomes the discharge time of Commutation capacitor 1? influenced only insignificantly because the wave resistance this circle is far larger than that of the other two.

Im Zeitpunkt t2 geht die Spannung des Kommutierungskondensators 17 über Null (Fig. 4g) durch und ändert somit den Richtungssinn der EMK in der Drossel 26. Die in der Drossel 26 gespeicherte elektromagnetische Energie wird in Form von Wärmeverlusten in dem Thyristor 2, Diode 21 und den Leitungswiderständen (Fig. 4d) frei. Gleichzeitig fällt der zweite Kreis aus und die Umladung des Kommutierungskondensators 17 erfolgt weiterhin hauptsächlich durch den Laststrom (Fig. 4h, i). At the time t2, the voltage of the commutation capacitor 17 goes above zero (Fig. 4g) and thus changes the direction of the EMF in the throttle 26. The electromagnetic energy stored in the choke 26 is in the form of Heat losses in the thyristor 2, diode 21 and the line resistances (Fig. 4d) free. At the same time, the second circuit fails and the charge reversal of the commutation capacitor fails 17 is still mainly carried out by the load current (Fig. 4h, i).

Im Zeitpunkt t3 wird die Spannung über dem Kommutierungskondensator 17 gleich derjenigen der Speisequelle U1, so -daß der Kreis 1 ausfällt und weiterhin nur noch die Nachladung des Kommutierungskondensators 17 bis auf die Spannung Un der machladungsquelle vor sich geht. At time t3, the voltage across the commutation capacitor 17 is the same as that of the supply source U1, so that circuit 1 fails and continues only the recharging of the commutation capacitor 17 except for the voltage Un the power source is going on.

Ist es soweit, sperren die Thyristoren ö und 10 wieder und schließt sich der Blindstrom durch die phase A über die Diode 23 (Fig. 4 Zur Zeit t4 führen die Thyristoren 14 und 15 nicht mehr Strom und ist die Schaltung für die nächste Kommutierung bereitgestellt.When the time comes, the thyristors 6 and 10 block again and close the reactive current through phase A via diode 23 (Fig. 4 at time t4 the thyristors 14 and 15 no longer have current and is the circuit for the next Commutation provided.

Danach werden die Thyristoren 4, 9, 10, 13, 16 angesteuert und erfolgt das Löschen des Thyristors 2. Then the thyristors 4, 9, 10, 13, 16 are activated and takes place the deletion of the thyristor 2.

ban ersieht daraus, daß das Umladungsspiel für den Kommutierungskondensator 17 während einer Periode der Ausgangsfrequenz dreimal voll durchlaufen wird. Zur Triggerung der Thyristoren des behandelten Wechselrichters braucht man eine einfache Einrichtung, die in der Lage ist, sechs Gruppen von jeweils um 60° gegeneinander verschobenen schmalen Impulsen zu formieren Die Kommutierung wird jeweils von einer automatischen Nachladung des Kondensators von der Nachladungsquelle Um her befglaitet. ban can see from this that the charge reversal for the commutation capacitor 17 is fully traversed three times during a period of the output frequency. To the Triggering the thyristors of the treated inverter you need a simple Facility that is able to set up six groups of 60 ° against each other shifted narrow pulses to form the commutation is each from one automatic recharging of the capacitor from the recharging source.

Durch eine geringe ndèrang der Aussteuerung kann man auch eine 1800-Zündungsperiode für die Ventile bei der behandelten Schaltung erhalten. With a low level of modulation, you can also set a 1800 ignition period obtained for the valves in the circuit discussed.

Es seien beispielsweise die Thyristoren 1, 2 und 6 gerade stromführend. Zur Zeit t1 werden schmale Impulse auf die Thyristoren bei 10, 14, 15 gegeben, und es erfolgt ein Löschen des Thyristors 1 wie oben beschrieben, Dann beaufschlagt man den Thyristor 4 unter einer Zeitverzögerung mit einem "breiten" Steuerimpuls, und alle obigen Vorgänge wiederholen sich. For example, let thyristors 1, 2 and 6 carry current. At time t1, narrow pulses are applied to the thyristors at 10, 14, 15, and the thyristor 1 is deleted as described above, then applied the thyristor 4 with a time delay with a "wide" control pulse, and all of the above are repeated.

Durch zusätzliche Anschaltung von zwei Thyristoren 29 und 30 (Fig. 3) wird die Aussteuerung des Wechselrichters mit entweder Einzel-, oder Gruppen-, oder Gesantkommutierung möglich. By additionally connecting two thyristors 29 and 30 (Fig. 3) the inverter is controlled with either individual or group, or total commutation possible.

Es seien wieder die Thyristoren 1, 2 und 6 stromführend. Let thyristors 1, 2 and 6 be live again.

Um den Thyristor 1 zu löschen, öffnet man bei der Einzelkommutierung die Thyristoren 29, 14, 15, 19, bei der Gruppenkommutierung die Thyristoren 29, 14, 15, 10 11, 12 und bei der Gesamtkommutierung die Thyristoren 29, 14, 15, 30. Die letzte Aussteuerung kann zum Löschen des Thyristors bei anomalem Betrieb (Fehlwendung, Durchschlag der Wechselrichters usw.) angewandt werden. To delete the thyristor 1, open the single commutation the thyristors 29, 14, 15, 19, with group commutation the thyristors 29, 14, 15, 10 11, 12 and with total commutation the thyristors 29, 14, 15, 30. The last modulation can be used to delete the thyristor in the event of abnormal operation (misuse, Breakdown of the inverter, etc.).

Die Einschaltung der Drossel 28 in den Stromkreis, in dem die Kommutierungsthyristoren 7 bis 12 liegen, und eine Entfernung der Drosseln 26, 27 aus der Schaltung macht eine Impulssteuerung der Thyristoren möglich, bei der die Speicherung der elektromagnetischen Energie in dem Kommutierungskreis entfällt. The activation of the choke 28 in the circuit in which the commutation thyristors 7 to 12, and removing the chokes 26, 27 from the circuit a pulse control of the thyristors possible with the storage of the electromagnetic There is no energy in the commutation circuit.

Das Vorhandensein der Rückstromdioden 20 bis 25 in der behandelten Schaltung führt wie g esagt zum Entstehen von zusätzlichen Umladungskreisen für den Kommutierungskondensator 17 und somit zur Verringerung der für die Wiederherstellung der Steuerfähigkeit der gelöschten Thyristoren zur Verfügung stekenden zeit. Außerden müssen die Kommutierungsdrosseln 26, 27 in der Schaltung grundsätzlich vorhanden sein, damit die Sofort entladung des Kommutierungskondensators 17 verhindert wird. The presence of reverse current diodes 20 to 25 in the treated Switching leads, as mentioned, to the creation of additional charge-reversal circuits for the commutation capacitor 17 and thus to reduce the recovery the controllability of the quenched thyristors available time. Besides the commutation reactors 26, 27 must basically be present in the circuit so that the immediate discharge of the commutation capacitor 17 is prevented.

Bei der weiteren, in Fig. 5 wiedergegebsnen Varianten des vorgeschlagenen Wechselrichters ist der genannte Nachteil dadurch beseitigt, daß die Funktion der Rückstromdioden jeweils von der dreiphasigen Brückenschaltung mit Kommutierungsthyristoren 7 bis 12 selbsttätig übernommen wird. Hier ist die Anoden- und die Katodengruppe der Brücke über Entkopplungsdioden mit der Nachladungs- U11 und der Speisequelle U1 für den Wechselrichter verbunden und entfallen die Kommutierungsdrosseln. In the further variants of the proposed one shown in FIG. 5 Inverter is said disadvantage eliminated by that the function of the reverse current diodes in each case from the three-phase bridge circuit Commutation thyristors 7 to 12 is taken over automatically. Here is the anode and the cathode group of the bridge via decoupling diodes with the recharge U11 and the supply source U1 for the inverter are connected and there are no commutation reactors.

Nachstehend wird'die Funktion)des Wechselrichters in diesem Fall näher betrachten. The following is the function) of the inverter in this case watch closer.

Wir nehmen an, es seiken die Thyristoren 1 und 6 (bzw. 1, 2 und 6) stromführend. We assume that thyristors 1 and 6 (or 1, 2 and 6) live.

Im Zeitpunkt t1 (Fig. 6) werden die Thyristoren 2, 8, 10, 14 und 15 vom gleichen Impulsformer (nicht gezeigt) gleichzeitig angesteuert. Dabei kommutiert der Kommutierungskondensator 17 den Strom von Thyristor- 1 nach Thyristor 2, und zwar praktisch zur gleichen Zeit. Der erste Thyristor sperrt dann wieder. At time t1 (FIG. 6) the thyristors 2, 8, 10, 14 and 15 controlled by the same pulse shaper (not shown) at the same time. It commutes the commutation capacitor 17 the current from thyristor 1 to thyristor 2, and practically at the same time. The first thyristor then blocks again.

Die Umladung des Kommutierungskondensators 17 erden folgt in Kreisen: 1), +U1 - Thyristoren 2, 8 - Diode 31 - Thyristor 14 - Kommutirungskondensator 17 - Thyristoren 15, 10 -Phase s - Phase C - Thyristor 6- -U1; 2) Xommutierungskondensator 17 - Thyristoren 15, 10 - Phasen A, B - Thyristor 8 - Diode 31 - Thyristor 14. The charge reversal of the commutation capacitor 17 is grounded in circles: 1), + U1 - thyristors 2, 8 - diode 31 - thyristor 14 - commutation capacitor 17 - thyristors 15, 10 -phase s - phase C - thyristor 6- -U1; 2) Commutation capacitor 17 - thyristors 15, 10 - phases A, B - thyristor 8 - diode 31 - thyristor 14.

wMie aus Fig. 6g ersichtlich, erfolgt die Umladung des Kommutierungskondensators 17 nur durch den Laststrom, deshalb ist die Zeit der vollständigen Entladung bis auf Null und somit die für die wiederherstellung der Steuerfähigkeit der gelöschten Thyristoren zur verfügung stehende Zeit bei gleichem Kapazitätswert am größten. As can be seen from FIG. 6g, the charge reversal of the commutation capacitor takes place 17 only by the load current, therefore the time of full discharge is up to zero and thus the one for restoring the controllability of the deleted Thyristors available time at the largest with the same capacitance value.

Die Umladung des Kommutierungskondensators 17 vollzieht sich durch den Lastgleichstrom praktisch linear. The charge reversal of the commutation capacitor 17 takes place the load direct current is practically linear.

Im Zeitpunkt- t2 wira die Spannung an dem Kommutierungskondensator 17 dem Betrag nach gleich derjenigen der Speisequelle U1, und der Thyristor 8 sperrt wieder (Fig. ba, g).At time t2, the voltage on the commutation capacitor is wira 17 equal in amount to that of the supply source U1, and the thyristor 8 blocks again (Fig. ba, g).

»er Blindstrom aer Phase A durchfließt aen Kreis: phase A - Phase C - Thyristor 6 - Diode 33 - Thyristor 10 (Fig. bc, e, h). Der Kommutierungskondensator 17 wird bis auf die spannung der Nachladungsquelle Un üDer aie Thyristoren 14 und 15 nachgeladen, die zur Zeit t3 in den (Fig. 6f, i) von selbst v Sperrzustand übergehen.»He reactive current of phase A flows through a circuit: phase A - phase C - thyristor 6 - diode 33 - thyristor 10 (Fig. Bc, e, h). The commutation capacitor 17 is up to the voltage of the recharge source Un üDer aie thyristors 14 and 15 reloaded, which at time t3 go into (Fig. 6f, i) of their own accord v blocking state.

Bei der nächstfolgenden Kommutierung öffnen gleichzeitig die Thyristoren 4, 9, 10, 13, 16 und schließt der Thyristor 6. Je nach der gewählten Steuerungslogik kann man den selbsterregten Wechselrichter mit entweder 1200 oder 180°- Zündungsperiode für die Ventile betreiben. During the next commutation, the thyristors open at the same time 4, 9, 10, 13, 16 and closes the thyristor 6. Depending on the selected control logic you can use the self-excited inverter with either 1200 or 180 ° ignition period for the valves operate.

Fig. 7 gibt eine Variante des vorgeschlagenen Wechselrichters, bei der Thyristoren 32, 33, die mit der dreifachen Frequenz in der Anoden- bzw. der Katodengruppe der Grundthyristoren 1 bis 6 im Gleichlauf mit der Lommutierung aktiviert werden, antiparallel zu zusätzlichen Dioden eingeschaltet sind, um die Aussteuerung mit entweder Einzel-, oder Gruppen-, oder Gesamtkommutierung su ermöglichen. Zum Löschen des Thyristors 1 sind beispielsweise die Thyristoren 42, 14, 15 und 10 anzusteuern. Sonst ist die Funktion der Schaltung gleich derjenigen der oben behandelten. 7 gives a variant of the proposed inverter of thyristors 32, 33, which are triple Frequency in the Anode or cathode group of the basic thyristors 1 to 6 in synchronism with the Lommutation can be activated, turned on anti-parallel to additional diodes are to control the modulation with either single, or group, or total commutation su enable. To erase the thyristor 1, for example, the thyristors 42, 14, 15 and 10 to be controlled. Otherwise the function of the circuit is the same as that the ones discussed above.

Für mehrere Anwendungsfälle müssen selbsterregte Wechselrichter die Eigenschaft besitzen, beiderseitig Strom zu führen, d.h. die Rückspeisung der Blindleistung in das Netz zu ermöglichen. Self-excited inverters must have the Have the property of conducting current on both sides, i.e. feeding back the reactive power to allow in the network.

Bei den bekannten Wechselrichtern verwendet man hierzu entweder einen zusätzlichen Glehrichter- netzerregter Wechselrichter-Satz, oder Sonderschaltungen mit komplizierter Steuerungslogik, die den Wechselrichter auf Gleichrichterbetrieb, den Gleichrichter auf netz erregt er Wechselrichter-Betrieb umschaltet. With the known inverters either one is used for this additional rectifier line-excited inverter set, or special circuits with complicated control logic that sets the inverter to rectifier operation, energizes the rectifier on mains, it switches over to inverter operation.

Der vorgeschlagene Wechselrichter gestattet es, eine einfachere schaltungstechnische Konzeption der Rückspeisung der Blindleistung in das Netz zu gebrauchen. The proposed inverter allows a simpler circuitry To use the conception of the feedback of reactive power into the network.

Fig. 8 zeigt eine Variante des oben behandelten Wechselrichters, bei der über Drossel 18 und Entkopplungsdiode 19 an den Ausgangsklemmen einer Brücke, bestückt mit Kammutierungsthyristoren 7 bis 12, Thyristoren 34, 35, 36, 37, 38, 39 eines netzerregten Wechselrichters angeschlossen sind, der die Rückspeisung der Lastblindleistung über einen Transformator 40 in das Wechselstromnetz ermöglicht. 8 shows a variant of the inverter discussed above, in the case of the choke 18 and decoupling diode 19 at the output terminals a bridge equipped with combutation thyristors 7 to 12, thyristors 34, 35, 36, 37, 38, 39 of a line-excited inverter are connected to the energy recovery the load reactive power via a transformer 40 in the AC network.

Grundsätzlicher Unterschied eines solchen Wechselrichters ist der Einsatz von Hilfs-Kommutierungsthyristoren 7 bis 12 als Gleichrichter für die Blindleistung, was die Leistungsinstallierte Leistung der ç ventile herabzusetzen und die Steuerung zu vereinfachen gestattet. The fundamental difference between such an inverter is Use of auxiliary commutation thyristors 7 to 12 as rectifiers for the reactive power, what the power installed power of the valves and the control allowed to simplify.

Es sei die Funktion des Wechselrichter für diesen Fall näher betrachtet. Let us take a closer look at the function of the inverter in this case.

Angenommen, es führen die Grundthyristoren 1 und 6 Strom. Dabei fließt der Laststrom durch die Phasen A und C. Der Kommutierungskondensator 17 ist unter einer @@lung geladen, wie sie in Fig. 8 gezeigt ist.. In einem bestimmten Zeitpunkt wird der nächste Thyristor 2, sowie die Kommutierungs- und die Zusatzthyristoren 8, 10, 14, 15 angesteuert. Hierdurch wird der Pluspol des Kommutierungskondensators 17 an die Katode, der kinuspol an die Anode des Thyristors 1 gelegt, und der letztere sperrt. Der Strom durch die Phase A fließt im Kreis: +U1 - Thyristor 2 - Thyristor 8 - Thyristor 15 - Kommutierungskondensa tor 17 - Thyristor 14 - Thyristor 10 - Phase - Phase C -Thyristor 6- U1. Assume that basic thyristors 1 and 6 are carrying current. It flows the load current through phases A and C. The commutation capacitor 17 is below a @@ lung, as shown in Fig. 8 .. At a certain point in time becomes the next thyristor 2, as well as the commutation and the additional thyristors 8, 10, 14, 15 controlled. This becomes the positive pole of the commutation capacitor 17 to the cathode, the kinuspol to the anode of the thyristor 1, and the latter locks. The current through phase A flows in a circle: + U1 - thyristor 2 - thyristor 8 - Thyristor 15 - Commutation capacitor 17 - Thyristor 14 - Thyristor 10 - Phase - phase C - thyristor 6- U1.

Gleichzeitig erfolgt eine Umladung des Ko'nmutierungskonden sators 17 im Kreis: +Un - Drossel 18 - Thyristor 15 - Komi'iutierungskondensator 17 - Thyristor 14- -Un . Die Zeit konstante für diesen Stromkreis hängt von den Kenngrößen des Kommutierungskondensators 17 und der Drossel 18 ab und wird gegenüber der für die Wiederherstellung der Steuerfähigkeit eines Thyristors notwendigen Zeit weit größer gewählt.At the same time, the commutation capacitor is recharged 17 in the circle: + Un - choke 18 - thyristor 15 - commutation capacitor 17 - thyristor 14-Un. The time constant for this circuit depends on the parameters of the Commutation capacitor 17 and the choke 18 and is opposite to that for the Restoration of the controllability of a thyristor required far greater chosen.

Nach erfolgter Nachladung des Kommutierungskondensators 17 bis auf die Spannung der Nacgladungsquelle Un öffnet die Diode 19 und schließt sich der Blindstrom durch die Phase A im Kreis:- +U1 - Thyristor 2 - Thyristor 8 - Diode 19 - netzerregter Wechselrichter bestückt mit Thyristoren 34 bis 39 - Thyristor 10 - Phase A - Phase C Thyristor 6- -U1. After the commutation capacitor 17 has been recharged, except for the voltage of the secondary charge source Un opens the diode 19 and closes the Reactive current through phase A in the circuit: - + U1 - thyristor 2 - thyristor 8 - diode 19 - line-excited inverter equipped with thyristors 34 to 39 - thyristor 10 - phase A - phase C thyristor 6- -U1.

Bei Blindleistungskoeffizienten Cos ## 0,52 schließt sich der Blindstrom durch die Phase A zum Teil über die Phase B. With reactive power coefficient Cos ## 0.52 the reactive current closes through phase A and partly through phase B.

Somit erfolgt eine automatische Rücklieferung der Blindleistung in das Netz über einen netz erregten Wechselrichter. Nach einer Kommutierung erfolgt jeweils Löschen des Thyristors 6 und Zündung der Thyristoren 4, 9, 10, 13, 16. This means that the reactive power is automatically returned in the grid via a grid-excited inverter. After commutation takes place The thyristor 6 is extinguished and the thyristors 4, 9, 10, 13, 16 are triggered.

Dabei schließt sich der Blindstrom durch die Phase C über die Kommutierungsthyristoren 9 und 10 und den-netzerregten Wechselrichter. Der Speicherkomdensator 41 dient zusammen mit der Nachladungsquelle Un für die Spannungsstabilisierung des netzerregten Wechselrichters, was eine einfachere Thyristorensteuerung auf Grund des gleichbleibenden Zündungsvoreilungswinkels zu wählen gestattet. The reactive current closes through phase C via the commutation thyristors 9 and 10 and den-netzerregten Inverter. The storage capacitor 41 is used together with the recharge source Un to stabilize the voltage of the line-excited inverter, which is a simpler thyristor control due to of the constant ignition advance angle allowed to choose.

zip dem Wachen der Lastblindleistung steigt auch die Spannung am Kondensator 41 von selbst an und verstärkt sich der von dem netzerregten Wechselrichter herrührende Rückgewinnungsstrom bei gleichbleibendem Winkel. zip the monitoring of the load reactive power also increases the voltage on Capacitor 41 turns on by itself and amplifies that of the line-excited inverter resulting recovery stream at a constant angle.

Somit fungieren die Kommutierungsthyristoren bei dem vorgeschlagenen Wechselrichter selbstätig als Rückgleichrichter und verfügt, der netzerregte Wechselrichter über eine einfache Steuerung mit konstantem Zündungsvoreilungswinkel. Dabei gewährleistet der Wechselrichter einen beiderseitigen Energieaustausch zwischen Isst und Netz bei beliebigen Betriebsarten. Thus, the commutation thyristors function in the proposed one Inverter automatically as reverse rectifier and has the line-excited inverter via a simple control with a constant ignition advance angle. Guaranteed the inverter enables a two-way exchange of energy between the electricity supply and the grid in any operating mode.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E:

Self-excited inverter with universal commutation circuit, containing Basic thyristors in a three-phase bridge circuit, the input side to a direct current source and on the AC side on a three-phase bridge circuit of commutation thyristors lie, the commutation thyristors on the direct current side with a recharge source and are connected to additional thyristors in a single-phase bridge circuit with are connected in the diagonal branch lying commutation capacitor, d a d u r c h g e -k e n n nz e i c h n e t that the anode group of the single-phase bridge is made up Additional thyristors (13, 14, 15, 16) with the cathode group of the three-phase bridge from commutation thyristors (7, 8, 9, 10, 11, 12) and a choke (18) and a diode (19) is connected to the positive pole of the recharge source (Un), while the cathode group of said single-phase thyristor bridge (13-16) with the anode group of the three-phase thyristor bridge mentioned (7-12) and the negative pole the recharge source (Un) is connected.

2. Self-excited inverter according to claim 1, d a d u r c h it is not indicated that in use between the DC power source (U1) and the load phases (A, B, C) of reverse current diodes (20, 21, 22, 23, 24, 25), which balance the distribution of reactive power in phases A, B, C, a commutation reactor (28) between the anode group of the single-phase thyristor bridge (13-16) and the cathode group of the commutation thyristors (7-12) is switched on.

3. self-excited inverter according to claim 2, d a d u r c h g It is not noted that the anode group and the cathode group of the commutation thyristors (7-12) with the Ihinus or positive pole of the supply source U1 of the inverter, and each with an additional thyristor (29 or 30), the one with three times the frequency can be operated, are connected.

4. It even excites inverter according to claim 1, d a d u r c h it is noted that the mentioned commutation thyristors (7-12) for the purpose of Assumption of the function of reverse current diodes with their Xnode and their cathode group with the linear or positive pole of the DC power supply U1 of the inverter and the recharge source Un via entropping diodes (31, 32, 33) are connected.

5. Self-excited tiechselrichter according to claim 4, d a d u r c h I do not know that antiparallel to the. mentioned Decoupling diodes (32, 33) between the anode or the Katodengruppe.der Commutation thyristors (7-12) and the corresponding pole of the supply source U1 des Inverter lie, auxiliary thyristors (42, 43) are connected.

6. Self-excited inverter according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n n e n n e i n e t that at these for the purpose of feeding back the load reactive power Another, line-excited three-phase inverter into the alternating current network Bridge circuit equipped with thyristors 34, 35, 36, 37, 38, 39, connected is, where you connect the anode group of the additional inverter to the positive pole the recharge source Un and via the choke (18) and the diode (19) to the anode and the cathode group of the single-phase thyristor bridge (13-16) or

three-phase bridge circuit from the commutation thyristors (7-12) connected, while the cathode group of the additional inverter with the cathode and the anode group of the specified thyristor bridges and with the negative pole of the Recharge source Un is connected.