DE2339809C3 - Anordnung zur Steuerung der Drehzahl eines über Thyristoren gesteuerten Drehstrom-Synchronmotors - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Steuerung der Drehzahl eines über Thyristoren in Direktumrichterschaltung gespeisten, eigengetakteten Drehstrom-Synchronmotors, bei der jede Phase des Synchronmotors über je zwei, jeweils zwei Thyristorzweige enthaltende Gruppen in Antiparallelschaltung an die Stromschienen einer Einphasen-Wechselstromquelle konstanter Frequenz angeschlossen ist.

Eine derartige Anordnung ist bereits bekannt (IEEE Transactions on Magnetics, 1967, S. 236 bis 240).

Diese Anordnung umfaßt eine Wechselstromquelle, eine nachgeschaltete Stromrichterschaltung mit Thyristoren, den durch die Stromrichterschaltung angesteuerten eigentlichen Synchronmotor und ein Winkelstellungsmeßglied, das die Winkelstellung der Welle des Synchronmotors erfaßt. Die Thyristoren der Stromrichterschaltung werden abhängig von den durch das Winkelstellungsmeßglied erfaßten Winkelstellungen der Motorwelle gezündet.

Diese bekannte Anordnung hat folgende Nachteile: Die Anzahl der verwendeten Thyristoren ist beträchtlich. Wenn zusätzlich die Frequenz der Wechselstromquelle mit der Frequenz des Drehstrom-Synchronmotors zusammenfällt, zeigt die durch den Drehstrom-Synchronmotor induzierte Spannung auf Grund Interferenzschwebung einen wellenförmigen Verlauf, so daß eine vom Synchronmotor angetriebene mechanische Last eine Drehmomentwelügkeit besitzt, während eine als elektrische Last dienende Leuchte wechselnde Flackerperioden aufweist.

Es ist daher zunächst die Aufgabe der Erfindung, bei nahezu Frequenzgleichheit zwischen der Frequenz der Einphasen-Wechselstromquelle und der des Drehstrom-Synchronmotors eine I nterferenzschwebung zu vermeiden.

ίο Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in jeweils einem Thyristorzweig der zu zwei Phasen gehörenden Gruppen Strommeßglieder und Schalter angeordnet sind und daß bei Messung einer Frequenzgleichheit zwischen der konsianten Frequenz und der Frequenz des Synchronmotors und gleichzeitiger Nullstromanzeige diese Schalter die Thyristorzweige der ersten Phase von der positiven Stromschiene und der Thyristorzweig der zweiten Phase von der negativen Stromschiene abschalten. Durch die Abschaltung der entsprechenden Thyristorzweige ist eine lnterferenzschwebung vermieden.

Bei der Frequenzgleichheit tritt bei der bekannten

Anordnung neben der lnterferenzschwebung aber auch eine Konzentration des Stromes auf besondere Thyristoren auf, so daß diese eine ausreichende Strombelastbarkeit aufweisen müssen.

Da bei der Erfindung bestimmte, keinen Strom

führende Thyristorzweige abgeschaltet sind, kann man jetzt in Ausnutzung der Erfindung die freien Thyristorzweige den stromführenden Thyristorzweigen parallel schalten.

Dieses geschieht dadurch, daß man die Schalter als

Umschalter ausführt, die die Thyristorzweige der ersten Phase von der positiven auf die negative Stromschiene und die Thyristorzweige der zweiten Phase von der negativen auf die positive Stromschiene umschalten.

Dadurch ist die Kapazität der die Ströme führenden Thyristorzweige wesentlich erhöht, so daß eine ausreichende Strombelastung ohne zusätzlichen Aufwand sichergestellt ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann man nun vorsehen, daß in sämtlichen Thyristorzweigen Strommeßglieder und Schalter angeordnet sind und eine aus logischen Bauelementen aufgebaute Erkennungs- und Steuerschaltung jeweils bei Nullstromanzeige in vier Thyristorzweigen diese abschaltet, oder daß auch hier an Stelle der einfachen Abschalter Umschalter vorgesehen werden, die die vier Thyristorzweige umschalten.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 das Schaltbild einer herkömmlichen Anordnung zur Steuerung der Drehzahl eines über Thyristoren in Direktumrichterschaltung gespeisten Drehstrom-Synchronmotors,

Fig.2, 3 und 4 Signalspannungsverläufe zur Erläuterung des Betriebs der in der F i g. 1 dargestellten Anordnung,

F i g. 5 Signalspannungsverläufe zur Erläuterung der Stromkonzentration auf einen besonderen Thyristorzweig und der lnterferenzschwebung,

F i g. 6 eine Anordnung zur Steuerung der Drehzahl eines über Thyristoren in Direktumrichterschaltung gespeisten, eigengetakteten Drehstrom-Synchronmotors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

F i g. 7 eine Anordnung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

F i g. 8 eine Erkennungs- und Steuerschaltung, die bei dem in der Fig.6 dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird, und

F i g. 9 eine Erkennungs- und Steuerschaltung, die bei dem in der Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel verwendet wird.

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird zunächst ein herkömmlicher, über Thyristoren gespeister Drehstrom-Synchronmotor beschrieben.

Die F i g. 1 zeigt die Schaltung eines herkömmlichen über Thyristoren gespeisten Drehstrom-Synchronmotors mit einer Einphasen-Wechselstromquelle. In Fig. 1 sind vorgesehen eine Einphasen-Wechselstromquelle 1, eine Glättungsdrossel 2, eine Direktumrichterschaltung 3 aus Thyristorzweigen LJPi bis WNl, ein Drehstrom-Synchronmotor 4, ein Verteiler 5 zur Signalerzeugung entsprechend der Feld-vinkelstellung des Drehstrom-Synchronmolors 4, ein Phasenschieber 6, ein UND-Glied 7, das die Ausgangssignale des Verteilerb 5 und des Phasenschiebers 6 empfängt, wobei das UND-Glied 7 ein Tastsignal in die Direktumrichterschaltung 3 einspeist, eine elektrische Last 8, eine mechanische Last 9 und Stromschienen 101 und 102. Mit den Bezugszeichen U, Vund Wsind die Phasen U, Vund W der Ankerwicklungen des Drehstrom-Synchronmotors 4 bezeichnet. Der Thyristorzweig LJPi ist als ein positiver Zweig der Phase U dargestellt und mit der Stromschiene 101 verbunden, während der Thyistorzweig WNI als negativer Zweig der Phase W gezeigt und mit der Schiene 102 verbunden ist.

Mit dieser Anordnung wird der Wechselstrom von der Einphasen-Wechselstromquelle 1 in einen Drehstrom veränderlicher Frequenz mittels der Direktumrichterschaltung 3 umgewandelt, und die Dreiphasenleistung wird in den Drehstrom-Synchronmotor eingespeist. Der Drehstrom-Synchronmotor 4 treibt seinerseits die an seiner Welle angeschlossene mechanische Last 9. Alternativ wird der Einphasen-Wechselstrom mit einer konstanten Frequenz (beispielsweise 50 Hz) in einen Drehstrom konstanter Frequenz (beispielsweise 50 Hz) mittels der Direktumrichterschaltung 3 umgewandelt, wobei die umgewandelte Drehstromleistung in den Drehstrom-Synchronmotor 4 eingespeist wird.

Der Betrieb des Drehstrom-Synchronmotors 4 in Fig.l wird nun jeweils für Fälle (1), in denen die Frequenz der Einphasen-Wechselstromquelle 1 höher ist als die Frequenz der durch den Drehstrom-Synchronmotor 4 erzeugten Spannung, für Fälle (2), in denen diese Frequenzen gleich zueinander sind, und für Fälle (3), in denen die erste Frequenz niedriger als die letzte Frequenz ist, näher erläutert.

(1) Es wird nun der Fall erläutert, in dem die Frequenz der Einphasen-Wechselstromquelle 1 höher als die Frequenz der durch den Synchronmosor 4 erzeugten Spannung ist, betreffend der Phase U (Fig. 2). Das Diagramm (a) der Fig. 2 stellt die durch den Synchronmotor 4 induzierte Spannung (Phasenspannung) dar, wenn dieser mit konstanter Drehzahl läuft. Das Diagramm (b) zeigt das Ausgangssignal des Verteilers 5, das Diagramm (c) den Spannungsverlauf der Einphasen-Wechselstromquelle I.das Diagramm (d) das Ausgangssignal des Phasenschiebers 6, das Diagramm (e^das Zündsignal für den Thyristorzweig UPi und das Diagramm (f) das Zündsignal für den Thyristorzweig UPl. Im Diagramm (c) bezeichnet λ einen Steuerwinkel der vom Phasenschieber 6 eingespeisten Verzögerung und im Diagramm (a) γ einen Steuerwinkel der vom Verteiler 5 eingespeisten Voreilung.

Der Verteiler 5 dient zur Auswahl der Zündung des Thyristorzweiges, der der Phase der Direktumrichterschaltung 3 in bezug auf die Feldwinkelstellung des Synchronmotors 4 entspricht. Insbesondere werden die Thyristorzweige mittels des Verteilers 5 in einer Phasenbeziehung und Reihenfolge gezündet, wie dies in Fi g. 2 dargestellt ist, wobei das Diagramm (b) für die induzierte Spannung des Synchronmotors 4 gilt, wie diese im Diagramm (a) gezeigt ist. Beispielsweise sind während der Zeitdauer von /1 bis ti die Thyristorzweige UPi und UPl wahlweise gezündet.

Der Phasenschieber 6 dient zur Bestimmung der Zündwinkei der Thyristorzweige in bezug auf die Spannung der Einphasen-Wechselstromquelle 1, wie diese im Diagramm fender F i g. 2 dargestellt ist, gemäß einem Steuersignal, und er liefert das im Diagramm (e) der Fig.2 dargestellte Signal. Das Ausgangssignal (b) des Verteilers 5 und das Ausgangssignal (d) des Phasenschiebers 6 werden über ein UND-Glied 7 eingespeist, um schließlich die Signale zur Zündung der Thyristoren der Direktumrichterschaltung 3 zu bilden. Beispielsweise empfangen während einer Zeitdauer von fi bis η die Thyristorzweige UPi und UPl jeweils die Zündsignale (e) und (f). Demgemäß teilen die Thyristorzweige UPi und UPl abwechselnd den Laststrom der Phase U des Synchronmotors 4 entsprechend den Zündsignalen.

Im folgenden wird die Umschaltung des Laststromes von der Phase U zur Phase V des Motors näher beschrieben, d. h.die Phasenumschaltung:

Im Zeitpunkt fi in Fig. 2 wird das Zündsignal zum Thyristorzweig UPl unterbrochen, und ein Zündsignal wird in den Thyristorzweig VP2 eingespeist. Da die induzierte Spannung der Phase L/des Synchronmotors 4 höher als die Spannung der Phase V des Synchronmotors 4 ist, fließt in diesem Zeitpunkt der Strom (Kommutierungs- oder Umschaltstrom) auf folgendem Weg: Anschluß der Phase U. Thyristorzweig UPl Thyristorzweig VPl, Anschluß der Phase K Folglich verschwindet der durch den Thyristorzweig UPl fließende Laststrom, und der Thyristorzweig VPl ziehl seinerseits einen Strom Wenn der Wert dieses Umschaltstromes, d. h. der Strom, der dann fließt, wenr die Anschlüsse der Phasen U und V kurzgeschlosser sind, größer ist als der Wert des Stromes, der durch der Thyristorzweig UPl fließt, dann ist die Umschaltung durch die durch den Synchronmotor 4 induziert« Spannung erfolgreich.

Je höher im allgemeinen die Drehzahl des Synchron motors 4 ist, desto höher sind die induzierte Spannunj und der Umschaltstrom, so daß keine Probleme bei dei Phasenkommutierung bzw. -umschaltung auftreten Wenn jedoch die durch den Synchronmotor induziert« Spannung Null oder sehr niedrig ist, wie wem beispielsweise der Synchronmotor aus seinem stationä ren Zustand startet, dann kann keine Phasenumschal tung durch die induzierte Spannung erwartet werder Die in Fig.l dargestellte Anordnung mit eine Einphasen-Wechselstromquelle 1 kann erfolgreich ein· derartige Phasenumschaltung mittels der Einphasen Wechselstromquelle 1 durchführen. Wenn, wie in Diagramm (g) dargestellt ist, beispielsweise im Zeit punkt Γ2 keine Umschaltung oder Umschaltung vor Thyristorzweig UPl zum Thyristorzweig VPl auftrit dann wird der Thyristorzweig VPi während de nächsten Halbperiode im Zeitpunkt ft gezündet, wi dies im Diagramm (g) dargestellt ist, so daß ei

Starkstrom zur Löschung des Stromes durch den Thyristorzweig UPl auf dem folgenden Weg fließt: Anschluß P der Wechselstromquelle, Thyristorzweig VPi. Anschluß der Phase V. Anschluß der Phase U. Thyristorzweig UPl. Anschluß Q der Wechselstromquelle; dadurch wird der Thyristorzweig UPl gelöscht. In diesem Fall wird die Phasenumschaltung des Ankerstromes des Synchronmotors 4 erfolgreich vom Starten durchgeführt, und die Thyristorzweige UPi und UPl ziehen einen gleichen Strom.

Die obigen Erläuterungen betreffen im wesentlichen die Phase U. Das gleiche gilt für die übrigen Phasen V und Win bezug darauf, daß jeder Thyristorzweig einen gleichen Strom führt.

(2) Im folgenden wird der Fall näher erläutert, in dem die Frequenz der Stromquelle gleich zur Frequenz der durch den Synchronmotor 4 induzierten Spannung ist ( F i g. 3). In diesem Fall wird die gleiche Verteilung des Stromes auf die jeweiligen Thyristorzweige nicht langer aufrechterhalten, und es tritt eine Stromkonzentration auf einen besonderen Thyristorzweig ein. In Fig.3 zeigt

das Diagramm (a) die durch den Synchronmotor 4 induzierte Spannung,

das Diagramm (b) das Ausgangssignal des Verteilers 5,

das Diagramm (c) den Spannungsverlauf der Einphasen-Wechselstromquelle 1,

das Diagramm (d) das Ausgangssignal des Phasenschiebers 6,

das Diagramm (e) das Zündsignal für den Thyristorzweig UPi.

das Diagramm (f) das Zündsignal für den Thyristorzweig UPl.

das Diagramm (g) das Zündsignal für den Thyristorzweig VPi.

das Diagramm (h) das Zündsignal für den Thyristorzweig VPl,

das Diagramm (i) das Zündsignal für den Thyristorzweig WPi und

das Diagramm (j) das Zündsignal für den Thyristorzweig WPl.

Die Abtastsignale, die jeweils durch das logische Produkt der Ausgangssignale (b)uno (d)des Verteilers 5 und des Phasenschiebers 6 für die Thyristorzweige UPt. UPl, VPi, VPl gebildet werden, sind jeweils in den Diagrammen (e), (Q. (g)· (h). (i) und (j) in Fig.3 dargestellt. In diesem Fall fließen die Ströme der Phasen U und V des Synchronmotors 4 jeweils über die Thyristorzweige UPl und VPi allein, wobei die Thyristorzweige UPi und VPl keinen Laststrom teilen. Wenn so die Frequenz der Einphasen-Wechselstromquelle 1 gleich der Frequenz der durch den Synchronmotor 4 induzierten Spannung ist, dann konzentriert sich ein Laststrom auf besondere Thyristorzweige.

(3) Im folgenden wird der Fall näher erläutert, in dem die Leistungsfrequenz niedriger als die Frequenz der durch den Synchronmotor 4 induzierten Spannung ist. In diesem Fall tritt keine Stromkonzentration auf die jeweiligen Thyristorzweige auf, wie dies aus den Diagrammen (i) und (j) in F i g. 4 hervorgeht, da die Phasenumschaltung während einer Periode der Stromquelle durchgeführt wird.

Die Zusammenfassung der obigen Erläuterungen ergibt folgendes: Wenn die Frequenz der Stromquelle gleich zur Frequenz der durch den Synchronmotor 4 induzierten Spannung ist, dann konzentriert sich der Strom auf einen besonderen Thyristorzweig. Diese Erscheinung tritt insbesondere bei einem Betrieb des Drehsirom-Synchronmotors auf, bei dem die Leistung konstanter Frequenz, die durch eine Einphasen-Stromquclle eingespeist wird, in eine Drciphasenlcistung der gleichen Frequenz umgewandelt wird, um den Synchronmotor 4 zu erregen. Ein Beispiel ist ein auf einem Fahrzeug angeordneter Drehstrom-Synchronmolor. der eine Einphascnleistung von verlegten Leitungen erhält. Deshalb muß bei dem über Thyristoren gespeisten Drehstrom-Synchronmotor, bei dem sich die Frequenz der durch den Synchronmotor induzierten Spannung während des Betriebes in bezug auf die Frequenz der Energiequelle ändert, die Strombelastbarkeit jedes Thyristorzweiges größer als unter einer normalen Bedingung sein. Jedoch ist die Verwendung von Thyristoren größerer Strombelastbarkeit mit höheren Kosten verbunden.

Im folgenden wird die Interferenzschwebung näher erläutert, die dann auftritt, wenn die Frequenz /m des Synchronmotors 4 ungefähr gleich der Frequenz Λ der Einphasen-Wechselstromquelle ist. In diesem Fall ist der Mittelwert des durch jeden Thyristorzweig fließenden Stromes so ausgebildet, wie dies in Fig.5 gezeigt ist, und der durch den Zweig fließende Strom hat eine Frequenz Λ/-Λ, d.h. die Differenz zwischen den Frequenzen (m und h. und der Strom ist abwechselnd stärker (konzentriert) und schwächer. Im Diagramm (a) für den Thyristorzweig UPi entspricht der Teil A dem Zustand der Stromkonzentration, der Teil B dem nichtleitenden Zustand und der Teil Cdem Zustand, in dem der Strom durch den Thyristorzweig UPl geteilt ist. Die Phasenspannung, die im Diagramm (m) der Fig. 5 gezeigt ist, bewegt sich wellenförmig mit einer Frequenz von 2(fM-fs). Im allgemeinen kann der über Thyristoren gespeiste Drehstrom-Synchronmotor selbst bei synchroner Ausbildung nicht vollständig synchron, sondern lediglich nahezu synchron betrieben werden, so daß die Schwebung (Überlagerung) nicht verhindert werden kann. Die Schwebung kann als Spannungsschwankung der Stromquelle gedeutet werden. Insbesondere verursacht die Schwebung eine Drehmoment-Welligkeit in einer rotierenden Maschine, wie beispielsweise einer elektrischen Last, und ein abwechselnd helles und dunkles Leuchten tritt bei einer Anzeigeleuchte auf. Dies ist ein entscheidender Nachteil.

Bevor die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung näher erläutert werden, soll auf die Erscheinungen hingewiesen werden, die die Grundlagen der vorliegenden Erfindung bilden.

Wenn, wie oben beschrieben wurde, die Frequenz /m des Synchronmotors 4 ungefähr gleich, aber nicht vollständig synchron zur Frequenz fs ist, dann zieht der Thyristorzweig während einer Periode einen konzentrierten Strom und während der anderen Perioden keinen Strom. Wenn demgemäß der Synchronmotor 4 mit konstanter Frequenz durch Steuerung des Nacheilwinkels « der Steuerung der Zündung der Thyristorzweige in der Phase der Stromquelle betrieben wird, wobei die vier nichtleitenden Thyristorzweige abgetrennt sind, dann neigt der über Thyristoren gespeiste Drehstrom-Synchronmotor dazu, synchronisiert zu sein, und er wird für einen synchronen Betrieb nachgeführt. Dies haben Versuche ergeben. Nach der Trennung oder Unterbrechung wird der durch den Zweig fließende Strom auf die übrigen acht Zweige verteilt, und damit werden die Frequenzen des Synchronmotors 4 und der Ausgangssirom der Direktumrichterschaltune 3 kon-

slant gemacht, d. h. ein stabiler, synchronisierter Zustand wird hergestellt. In diesem Fall wird keine Schwankung im Phasenstrom erzeugt und eine Schwebung in der Phasenspannung ist ausgeschlossen.

Die oben beschriebene Synchronisierung wird wie folgt durchgeführt: Selbst wenn der über Thyristoren gespeiste Drehstrom-Synchronmotor im synchronisierten Zustand ohne abgeschalteten Thyristorzweig betrieben wird, enthält der durch die Glättungsdrossel 2 fließende Strom eine Welligkeit entsprechend der Frequenz der Stromquelle, da die Strombelastbarkeit der Glättungsdrossel begrenzt ist. Die Welligkeitskomponente fließt asymmetrisch durch die Phasen U, V und W der Direktumrichterschaltung 3, so daß dort eine elektrische Leistung zur mechanischen Leistung auf Grund der Welligkeitskornponente erzeugt wird, wobei diese Leistung, obwohl sie sehr klein ist, die Synchronisierung bewirken kann. Wenn die nichtleitenden Thyristorzweige wahlweise abgeschaltet sind, während der Synchronmotor 4 mit konstanter Frequenz oder mit konstanter Drehzahl in der Nähe der synchronisierten Drehzahl durch Steuerung des Winkels λ zur Steuerung der Stromquelle betrieben wird, dann verändert sich auf Grund der Beibehaltung einer konstanten Frequenz, wenn die Frequenz des Synchronmotors 4 die Frequenz der Stromquelle überschreitet, der Steuerwinkel der Verzögerung λ die Steuerung auf der Sendeseite der Direktumrichterschaltung 3 so, daß die Einphasenkomponente anwachsen kann. Demgemäß wächst die Umsehait- oder Kommutierungsleistung auf Grund der Einphasenkomponente an, um sich zu dem oben beschriebenen Synchronisiereffekt zu addieren. Versuche haben ergeben, daß eine synchrone Stromentnahme auftritt, wenn die Thyristorzweige in einem Fall getrennt sind, in dem die Frequenzen (m und /i des Synchronmotors 4 und der Stromquelle so ausgewählt sind, daß fs + I größer als /m und dieses größer oder gleich zu h ist. Die vorliegende Erfindung verwendet die oben beschriebene synchrone Entnahme.

F i g. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung, in der vorgesehen sind Umschalter 10 mit Kontakten 101 und 102 für die Thyristorzweige UPi, VPl. UNl und VM. Strommeßglieder 11 zur Erfassung der durch die Zweige fließenden Ströme, eine Steuereinrichtung 12 zur wahlweisen Steuerung der Schalter, eine Einrichtung 13 zur Ansteuerung der Schalter, ein Synchrondetektor 14 und ein Konstantfrequenz-Steuerglied 15 zur Steuerung des Nacheilwinkels λ der Steuerung der Stromquelle. Im übrigen werden für einander entsprechende Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet wie in F i g. 1. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden jedoch der Verteiler 5, der Phasenschieber 6 und das UN D-Glied 7 nicht näher betrachtet.

Es soll nun angenommen werden, daß die Konstanzfrequenzsteuerung in bezug auf die Frequenz der Stromquelle mittels des Steuergliedes 15 durchgeführt wird. In diesem Fall ruft das Steuerungssystem auf Grund einer Versetzung oder eines regelmäßigen Fehlers des Systems einen kleinen Fehler, d.h. eine Abweichung zwischen der Frequenz des Synchronmotors und der Frequenz der Stromquelle, hervor, so daß der Strom auf die Thyristorzweige in zyklischer Reihenfolge konzentriert ist. Gemäß der Erfindung erfaßt bei einer solchen Bedingung der Synchrondetektor 14 die Frequenz Fm, wenn diese im Rückführbereich ist, während die Strommeßglieder 11 den nichtleitenden Zustand der Thyristorzweige UPl, VPl, UNl und VM erfassen. Wenn die Frequenz /m im Rückführbereich ist und alle Thyristorzweige Un, VPl, UNl und VM im nichtleitenden Zustand sind, dann wird das Schalteransteuerglied 13 durch das Ausgangssignal des Stcuergliedes 12 betätigt, um die Schalter 10 zu öffnen. Folglich wird, wie oben beschrieben wurde, die Schwebung ausgeschaltet. Es verbleibt jedoch ein Problem bei der Stromkonzentration. Um dieses Problem zu lösen, sind die getrennten Thyristorzweige UPi, VM und VPl, UNl jeweils mit den Kontakten 101 und 102 verbunden,

ίο so daß diese Thyristorzweige parallel zu den Thyristorzweigen sind, in denen der Strom konzentriert ist. Deshalb wird der konzentrierte Strom durch die ihm zugeteilten Thyristorzweige abgezweigt, so daß eine Stromkonzentration auf einen besonderen Thyristorzweig vermieden werden kann. Auf diese Weise muß der Thyristor in jedem Zweig keine so große Strombelastbarkeit aufweisen, um einen konzentrierten Strom auszuhalten.

Die Fig. 7 zeigt die Schaltung einer Anordnung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Kennzeichnend für dieses Ausführungsbeispiel sind die Anordnung von Schaltern 10 und Strommeßgliedern 11 für den im Zweig fließenden Strom in allen Thyristorzweigen. Wenn selbst bei dem in der Fig.6 dargestellten Ausführungsbeispiel der Synchronfühler 14 die Frequenz fu des Motors 4 erfaßt, die im Synchronabnahmebereich liegt, dann muß auf die Zeit, in der alle Zweige, die mit Schaltern 10 ausgestattet sind, nichtleitend werden, gewartet werden. Jedoch tritt eine gleichzeitige Nichtleitung von vier speziellen Zweigen nicht leicht auf, da die Quasisynchronisierung vor der Synchronabnahme eingerichtet wird. Aus diesem Grund wird bei diesem Ausführungsbeispiel die parallele Verbindung durch willkürliche Auswahl von vier nichtleitenden Zweigen durchgeführt, was für diese Schaltung wesentlich ist.

Die F i g. 8 und 9 zeigen konkrete Schaltungen des Steuergliedes 12, des Schalter-Ansteuergliedes 13 und des Synchrondeleklors 14. Die in der F i g. 8 dargestelite Schaltung ist für das Rückführ-Steuerglied, das mit der in der Fig.6 dargestellten Anordnung verwendet wird, und die in der F i g. 9 gezeigte Schaltung ist für das Synchronabnahme-Steuerglied, das mit der in der F i g. 7 gezeigten Anordnung verwendet wird. Das Steuerglied 12 in F ig. 8 ist ein UND-Glied 121 mit vier invertierten Eingängen, die die Ausgangssignale der Strommeßglieder 11 für den im Zweig fließenden Strom empfangen, und mit einem nichtinvertierten Eingang, der das Ausgangssignal des Synchrondetektors 14 aufnimmt. Das Schalter-Ansteuerglied 13 besteht aus Steuerspulen 131 zur Betätigung der Schalter 10, einem Thyristorschalter 132 zur Schaltung des Stromes zu den Ansteuerspulen 131, einer Stromquelle 133 und einem Leistungsschalter 134. Der Synchrondetektor 14 besteht aus Frequenz-Spannung-Stromrichtern 141 und 142 zur jeweiligen Umwandlung der Frequenz /«des Synchronmotors und der Frequenz fs der Stromquelle in die entsprechenden Spannungen und aus einem Vergleicher 143.

Wenn bei der in der Fi g.8 gezeigten Schaltung die Anforderung an eine synchrone Abnahme erfüllt ist dann ist das Ausgangssignal des Synchrondetektors 14 im »1 «-Zustand, und die Ausgangssignale der Strommeßglieder 11 für den in den Zweigen fließenden Strom sind im »0«-Zustand, wobei die letzteren Ausgangssignale in einen »!«-Zustand invertiert werden, um in das UND-Glied 121 eingespeist zu werden. Demgemäß erzeugt das UND-Giied 121 ein »!«-Ausgangssignal, so

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daß der Thyristorschalter 132 eingeschaltet wird, um die Spulen 1.31 zu erregen. Folglich werden die Schalter 10 der Thyristorzweige abgeschaltet, so daß ein Synchronbetrieb begonnen wird. Gleichzeitig sind die abgeschalteten Thyristorzweige parallel mit den leitenden Thyristorzweigen verbunden.

Die in der Fig. 9 gezeigte Schaltung arbeitet auf ähnliche Weise wie die in der Fig. 8 dargestellte Schaltung. Wenn die Anforderungen für eine synchrone Abnahme erfüllt sind, dann erzeugt eines von sechs UND-Gliedern 1.21 ein »!«-Ausgangssignal, so daß der entsprechende Thyristorschalter 132 eingeschaltet wird. Demgemäß wird ein notwendiger Satz von Ansteucrspulen 131 erregt, so daß die entsprechenden Schalter

10 der Thyristorzweige eingeschaltet werden, um den synchronen Betrieb zu beginnen und gleichzeitig die abgeschalteten Thyristorzweige mit den leitenden Thyristorzweigen parallel zu verbinden.

Wie oben beschrieben wurde, wird bei der vorliegenden Erfindung die synchrone Abnahme durch Abschaltung der nichtleitenden Thyristorzweige und gleichzeitige parallele Verbindung der abgeschalteten Thyristorzweige mit den Thyristorzweigen erreicht, auf die der Strom konzentriert ist. Demgemäß kann die Inlerferenzschwebung ausgeschlossen und das auf der Stromkonzentration beruhende Problem der Strombelastbarkcit der Thyristoren gelöst werden.

Hierzu 9 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Steuerung der Drehzahl eines über Thyristoren in Direktumrichterschaltung gespeisten, eigengetakteten Drehstrom-Synchronmotors, bei der jede Phase des Synchronmotors über je zwei, jeweils zwei Thyristorzweige enthaltende Gruppen in Antiparallelschaltung an die Stromschienen einer Einphasen-Wechselstromquelle konstanter Frequenz angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in jeweils einem Thyristorzweig (UPi, UN2; VP2, VNX) der zu zwei Phasen gehörenden Gruppen Strommeßglieder (11) und Schalter angeordnet sind und daß bei Messung einer Frequenzgleichheit zwischen der konstanten Frequenz und der Frequenz des Synchronmotors (4) und gleichzeitiger Nullstromanzeige diese Schalter die Thyristorzweige der ersten Phase von der positiven Stromschiene (101) und den Thyristorzweig der zweiten Phase von der negativen Stromschiene (102) abschalten.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter als Umschalter ausgeführt sind und die Thyristorzweige der ersten Phase von der positiven (101) auf die negative (102) Stromschiene und die Thyristorzweige der zweiten Phase von der negativen auf die positive Stromschiene umschalten.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in sämtlichen Thyristorzweigen Strommeßglieder (11) und Schalter angeordnet sind und eine aus logischen Bauelementen aufgebaute Erkennungs- und Steuerschaltung jeweils bei Nullstromanzeige in vier Thyristorzweigen diese abschaltet.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter als Umschalter ausgeführt sind und die vier Thyristorzweige von der einen auf die andere Stromschiene umschalten.