DE2418922C3

DE2418922C3 - Arrangement for controlling the speed of an AC motor fed by a converter

Info

Publication number: DE2418922C3
Application number: DE19742418922
Authority: DE
Inventors: Takeo Hitachi Maeda (Japan)
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1973-04-20
Filing date: 1974-04-19
Publication date: 1977-01-20

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Steuerung der Drehzahl eines von dem Wechselrichter eines Umrichters mit Gleichstromzwischenkreis gespeisten Wechselstrommotors, mit einer in der Gleichstromzuleitung vom netzseitigen Gleichrichter zum Wechselrichter angeordneten Glättungsindiuktivität, einem zwischen den Gleichstromzuleitungen liegenden Glättungskondensator und einer aus steuerbaren Gleichrichterventilen aufgebauten Rückführschaltung zum Rückführen des Motorblindstromes.The invention relates to an arrangement for controlling the speed of one of the inverters of a converter AC motor fed by a direct current intermediate circuit, with one in the direct current supply line from the line-side rectifier to the inverter arranged smoothing inductance, a smoothing capacitor lying between the direct current feed lines and a feedback circuit composed of controllable rectifier valves for the Feedback of the motor reactive current.

Die bei allgemein ausgeführten Anordnungen zur Steuerung der Drehzahl eines V/echselstrommotors verwendeten Wechselrichter im Umrichter können einer der beiden folgenden Betriebsarten zugeordnet werden:The generally executed arrangements for controlling the speed of a V / echselstromotors The inverters used in the converter can be assigned to one of the following two operating modes will:

1. Ein Wechselrichter, an dessen Gleichstromeingang eine Glätiungsdrossel angeschlossen ist und der als Stromquelle zum Erzeugen eines Rechteck-Ausgangsstromsignals wirkt, ist ein sogenannter Strom-Wechselrichter. Sein Vorteil besteht darin, daß der Motor stabil anlaufen, hochlaufen oder angelassen werden kann, selbst von kleinen Frequenzen mit wenigen Hertz oder Bruchteilen von Hertz aus. Im Gegensatz dazu können jedoch, wenn die von der Belastungsseite gesehene Impedanz, d. h. die Impedanz der Leistungsquelle, sehr hoch ist, Drehzahlschwankungen bei Dauerbetrieb auftreten. Insbesondere ist das Auftreten von Drehzahlschwankungen bei hohen Frequenzen im Dauerbetrieb von mehreren 100 Hz möglich. Diese Erscheinung ist noch ausgeprägter, wenn eine Anzahl von Motoren parallel läuft.1. An inverter to whose DC input a smoothing choke is connected and which is called The current source that acts to generate a square-wave output current signal is a so-called Power inverter. Its advantage is that the engine can start, run or crank stably can be, even of small frequencies of a few Hertz or fractions of Hertz off. In contrast, however, if the impedance seen from the load side, d. H. the impedance of the power source, is very high, speed fluctuations during continuous operation appear. In particular, the occurrence of speed fluctuations at high frequencies is in the Continuous operation of several 100 Hz possible. This phenomenon is even more pronounced when a number of motors running in parallel.

2. Ein Wechselrichter, an dessen Gfeichstromeingang ein Glättungskondensator angeschlossen ist und der als Spannungsquelle zum Erzeugen eines Rechteck-Ausgangsspannungssignals wirkt, ist ein sogenannter Spannungs-Wechselrichter. Da der Spannungs-Wechselrichter ah Spannungsquelle wirkt, ist die Impedanz der Leistungsquelle sehr gering, so daß vorteilhaft, umgekehrt wie beim Strom-Wechselrichter, keine Drehzahlschwankungen auftreten, und ein stabiler Motorlauf erreicht wird. Im Gegensatz dazu kann jedoch der Einschaltstromstoß im Einschaltzeitpunkt des Motors nicht unterdrückt werden, was einen stabilen Anlauf des Motors verhindert. Insbesondere kann auch ein stabiler Lauf des Motors bei niedrigen Frequenzen von wenigen Hertz (Hz) oder Bruchteilen von Hertz (Hz) nicht durchgeführt werden.2. An inverter at its DC input a smoothing capacitor is connected and used as a voltage source for generating a Square-wave output voltage signal acts is a so-called voltage inverter. Because the voltage inverter ah voltage source acts, the impedance of the power source is very low, so that advantageous, vice versa as in Power inverter, no speed fluctuations occur, and a stable engine run is achieved will. In contrast, however, the inrush current may occur at the time the motor is switched on cannot be suppressed, which prevents a stable start-up of the motor. In particular, can also a stable running of the motor at low frequencies of a few Hertz (Hz) or fractions of Hertz (Hz) cannot be performed.

Auf diese Weise kann, wenn der Drehzahlsteuerbereich des Motors, d. h. der Ausgangsfrequenzbereich (das Verhältnis der Maximalfrequenz zur Minimalfrequenz) des Wechselrichters wenig größer als 1 ist, selbst der Spannungs-Wechselrichter ausreichend diese Bedingungen erfüllen. Wenn jedoch der Bereich ausgedehnt wird, um den Motor von niedrigen Frequenzen mit mehreren Hz oder Bruchteilen von Hz (Minimalfrequenz) anlaufen zu lassen, ist ein stabiler Anlauf mit dem Spannungs-Wechselrichter nicht durchführbar. In diesem Fall ist der Strom-Wechselrichter auch vorzuziehen wegen der Unterdrückung des Einschaltstromstoßes im Einschaltzeitpunkt. Der Strom-Wechselrichter hat jedoch die Stabilitäts-Schwierigkeit im Dauerbetrieb, während der Spannungs-Wechselrichter wegen der Stabilität im Dauerlauf vorzuziehen ist.In this way, when the speed control range of the motor, i. H. the output frequency range (the ratio of the maximum frequency to the minimum frequency) of the inverter is slightly greater than 1, even the voltage inverter adequately meet these conditions. However, if the range is expanded is used to power the motor from low frequencies with several Hz or fractions of Hz (minimum frequency) To start up, a stable start-up with the voltage inverter is not feasible. In In this case, the current inverter is also preferable because of the suppression of the inrush current at switch-on time. However, the current inverter has the stability difficulty in continuous operation, while the voltage inverter is preferable because of the stability in continuous operation.

Demzufolge wurden bisher, wenn der Motor in einem großen Drehzahlsteuerbereich zu betrieben war, zwei Wechselrichter verwendet, und war ein Strom- und ein Spannungs-Wechselrichter, so daß sie gegenseitig bei Bedarf umgeschaltet werden konnten. Aus diesem Grund ist eine solche Anordnung sehr teuer.As a result, when the engine was to be operated in a wide speed control range, used two inverters, and was a current and a voltage inverter, making them mutual could be switched if necessary. For this reason, such an arrangement is very expensive.

Es ist ferner eine Anordnung der eingangs genannten Art bekannt (DT-OS 16 38 123), in der die steuerbaren Gleichrichterventile der Rückführschaltung mit einem Steuerimpuls einer Länge entsprechend einem elektrischen Winkel von etwa 150° angesteuert werden, wobei diese Steuerimpulse \om Nulldurchgang der Kommutierungsspannung an gezählt werden, d. h., jeweils nach dem Erlöschen eines der Hauptventile beim Nulldurchgang des Umschwingstroms wird das an die Drehstrommaschinenklemme des gelöschten Hauptventils angeschlossene und der Richtung des Maschi-There is also an arrangement of the type mentioned is known (DT-OS 16 38 123), in which the controllable Rectifier valves of the feedback circuit with a control pulse of a length corresponding to an electrical Angle of about 150 ° can be controlled, with these control pulses \ om zero crossing of the commutation voltage to be counted on, d. i.e. after one of the main valves goes out at the zero crossing of the reversing current is transmitted to the three-phase machine terminal of the deleted main valve connected and the direction of the machine

nenstroms zugeordnete Freilaufventil gezündet, um die Rückführung des Motorblindstromes vorzunehmen.nenstroms assigned free-wheeling valve ignited to the To return the motor reactive current.

Bei dieser Anordnung ist ebenfalls nachteilig, daß ein Betrieb im gesamten Drehzahlbereich (von Null bis zum Maximum) ohne Drehzahlschwankungen unmöglieh ist und auch Einschaltstromstöße auftreten.In this arrangement it is also disadvantageous that an operation in the entire speed range (from zero to the maximum) without speed fluctuations is impossible and inrush currents also occur.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die einganf s genannte Anordnung derart auszugestalten, daß ein Betrieb im gesamten Drehzahlbereich, d h. von der Drehzahl Null bis zur höchsten Drehzahl, ohne Drehzahl-Schwankungen möglich ist und auch ein Einschaltstromstoß verhindert wird.It is therefore the object of the invention to provide the aforementioned Design arrangement such that operation in the entire speed range, ie. on the speed Zero to the highest speed, without speed fluctuations is possible and also an inrush current is prevented.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Glättungskondensator in Reihe mit einem Schaltglied zwischen den Gleichstromzuleitungen angeordnet ist, daß parallel zum Schaltglied ein Impedanzbauelement liegt und daß ab einein bestimmten Wert der Ausgangsfrequenz des Wechselrichters aufwärts das Schaltglied den Stromkreis zum Glättungskondensator schließt und die steuerbaren Gleichrichterventile der zusätzlich mit Kommutierungsdrosseln versehenen Rückführschaltung angesteuert sind.This object is achieved in that the smoothing capacitor in series with a Switching element is arranged between the direct current leads that an impedance component is parallel to the switching element and that from a certain value of the output frequency of the inverter upwards the switching element closes the circuit to the smoothing capacitor and the controllable rectifier valves the feedback circuit, which is additionally provided with commutation chokes.

Die erfindungsgemäße Anordnung kommt mit einem einzigen Wechselrichter aus, der sowohl die Merkmale des Strom- als auch die Merkmale des Spannungs-Wechselrichters im oben definierten Sinn vereinigt, der also bei kleinen Drehzahlen einen Betrieb als Strom-Wechselrichter und bei höheren Drehzahlen einen Betrieb als Spannungü-Wechselrichter zuläßt, so daß der Motor über einen großen Drehzahlbereich stabil betrieben werden kann.The arrangement according to the invention comes from a single inverter, which has both the features of the current and the features of the voltage inverter in the sense defined above, which i.e. operation as a current inverter at low speeds and operation at higher speeds as a voltage inverter, so that the motor is operated stably over a large speed range can be.

Die Erfindung wird vorteilhaft weitergebildet durch die in den Unteransprüchen angegebenen Ausbildungen. The invention is advantageously developed by the embodiments specified in the subclaims.

Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing. It indicates

Fig. la schematisch eine Anordnung zur Speisung eines Wechselstrommotors mit einem Strom-Wechselrichter, Fig. La schematically shows an arrangement for feeding an AC motor with a current inverter,

Fig. Ib schematisch eine Anordnung zur Speisung eines Wechselstrommotors mit einem Spannungs-Wechselrichter, Fig. Ib schematically an arrangement for the supply an AC motor with a voltage inverter,

F i g. 2 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung,F i g. 2 an embodiment of an arrangement according to the invention,

F i g. 3 bis 8 weitere Ausbildungsformen von Teilen der Anordnung gemäß F i g. 2.F i g. 3 to 8 further forms of embodiment of parts of the arrangement according to FIG. 2.

Zur Einführung in die Erfindung werden zunächst ausgeführte Anordnungen mit einem Stiom-Wechselrichter und einem Spannungs-Wechselrichter beschrieben an Hand der F i g. la bzw. Ib. Die F i g. la zeigt eine Drehstromquelle 1 und einen Gleichrichter 100, der z. B. aus einer Thyristor-Dreiphasenbrücke besteht, zum Umformen des Wechselstroms der Drehstromquelle 1 in einen gewünschten Gleichstrom, Das Gleichstromausgangssignal des Gleichrichters 100 wird in einer Glättungsdrossel 2 geglättet. Ein Strom-Wechselrichter 200 nimmt das von der Glättungsdrossel 2 geglättete Gleichstromausgangssignal auf, erzeugt ein Rechteck-Ausgangsstromsignal gewünschter Frequenz und besteht z. B. aus einer Thyristor-Dreiphasenbrücke. Von dem Strom-Wechselrichter 200 wird ein Wechselstrommotor 4 angetrieben.As an introduction to the invention, arrangements with a stiom inverter and a voltage inverter are first described with reference to FIGS. la or Ib. The F i g. la shows a three-phase power source 1 and a rectifier 100, the z. B. consists of a thyristor three-phase bridge for converting the alternating current of the three-phase power source 1 into a desired direct current. The direct current output signal of the rectifier 100 is smoothed in a smoothing choke 2. A current inverter 200 receives the direct current output signal smoothed by the smoothing choke 2, generates a square-wave output current signal of the desired frequency and consists e.g. B. from a thyristor three-phase bridge. An alternating current motor 4 is driven by the current inverter 200.

Auch in der Anordnung gemäß Fig. Ib wird der Wechselstrom der Drehstromquelle 1 in eine gewünschte Gleichspannung durch einen Gleichrichter 100 ähnlich der F i g. la umgeformt. Das Gleichstromdes Gleichrichters 100 wird geglättet durch eine Glättungssiebkette aus aer Glättungsdrossel 2 und einem Glättungskondensator 3 und wird durch den Wechselrichter 200 in einen Wechselstrom gewünschter Frequenz umgeformt zum Versorgen des Wechselstrommotors 4. Der Wechselrichter 200 besteht aus einer Thyristor-Dreiphasenbrücke, ähnlich dem Wechselrichter 200 in Fig. la. Eine Rückführschaltung 300 besteht aus Dioden und führt die Blindleistung des Wechselrichters 200 während der Kommutierungszeit zurück zu seinem Gleichstromeingang. Demzufolge ist, obwohl der Schaltungsaufbau des Wechselrichters 200 ähnlich dem des Strom-Wechselrichters 200 in Fig. la ist, das Gleichstrom- bzw. Gleichspannungsausgangssignal eine Recheck-Ausgangsspannung. In the arrangement according to FIG. 1b, the alternating current of the three-phase current source 1 is converted into a desired direct voltage by a rectifier 100 similar to FIG. la reshaped. The direct current of the rectifier 100 is smoothed by a smoothing filter chain consisting of the smoothing choke 2 and a smoothing capacitor 3 and is converted by the inverter 200 into an alternating current of the desired frequency to supply the alternating current motor 4. The inverter 200 consists of a thyristor three-phase bridge, similar to the inverter 200 in Fig. La. A feedback circuit 300 consists of diodes and feeds the reactive power of the inverter 200 back to its DC input during the commutation time. Accordingly, although the circuit configuration of the inverter 200 is similar to that of the current inverter 200 in FIG. 1a, the DC output signal is a square output voltage.

Wie oben beschrieben, ist, obwohl der Aufbau der Wechselrichter 200 in den F i g. la und Ib ähnlich ist, das gesteuerte Gleichstromausgangssigna! des einen ein Strom, während das des anderen eine Spannung ist. Dieser Unterschied ergibt sich aus den Unterschieden:As described above, although the structure of the inverters 200 shown in FIGS. la and Ib is similar, the controlled DC output signal! one is a current, while that of the other is a voltage. This difference arises from the differences:

1. 1st die Rückführschaltung 300 aus Dioden vorhanden oder nicht, und1. Whether or not the feedback circuit 300 is made up of diodes, and

2. ist der Glättungskondensator 3 vorhanden oder nicht.2. Is the smoothing capacitor 3 present or not.

Ein weiterer Unterschied besteht, obwohl das aus der Fig. la und Ib nicht klar ersichtlich ist. in der unterschiedlichen Kommutierungsart des Wechselrichters 200, d. h. ob eine Kommutierungsdrossel vorhanden ist oder nicht. Der Strom-Wechselrichter kommutiert den Laststrom von einem zu einem anderen Thyristor durch Verwendung der im Kommutierungskondensator gespeicherten Energie. Dies wird Kondensatorkommutierung genannt. Im Gegensatz dazu kommitiert der Spannungs-Wechselrichter die im Kommutierungskondensator gespeicherte Energie durch Erzeugung von Kommutierungsimpulsen durch Verwendung eines Umschwingstromes auf Grund der Kommutierungsdrossel und des Kommutierungskondensators. Dies wird Impulskommutierung bezeichnet.There is another difference, although this is not clearly evident from FIGS. La and lb. in the different types of commutation of the inverter 200, ie whether a commutation reactor is present or not. The current inverter commutates the load current from one thyristor to another by using the energy stored in the commutation capacitor. This is called capacitor commutation. In contrast to this, the voltage inverter commits the energy stored in the commutation capacitor by generating commutation pulses by using an oscillating current due to the commutation reactor and the commutation capacitor. This is called pulse commutation.

Aus diesen Unterschieden im Aufbau ergeben sich die oben beschriebenen sich entgegenstehenden Probleme, wenn der Drehzahlsteuerbereich des Wechselstrommotors erweitert wird.These differences in structure result in the conflicting problems described above, when the speed control range of the AC motor is expanded.

F i g. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. In F i g. 2 sind die Teile, die dieselben Aufgaben erfüllen, wie in F i g. la und Ib mit den gleichen Bezugszeichen wie in den F i g. la und Ib versehen. Der Gleichrichter 100 besteht aus sechs Thyristoren 101 bis 106, Durch Steuern oder Regeln der Zündphasen der Thyristoren 101 bis 106 kann der Wechselstrom der Drehstromquelle 1 in einen gewünschten Gleichstrom umgeformt werden. Die Glättungsdrossel 2 glättet den WeI-ligkeitsanteil des Gleichstromaus^angssignals de; Gleichrichters 100. Der eine ähnliche Wirkung wie di< Glättungsdrossel 2 erzielende Glättungskondensator: ist mit einer Anschlußleitung des Gleichstromeingang des Wechselrichters 200 über ein Schaltglied 50 ver bunden. Das Schaltglied 50 besteht aus Thyristoren 5 und 52, einem Schaltschütz 53 und einem Parallelwider stand 54. Der Wechselrichter 200, der auch die Einzel heiten des Wechselrichters 200 der Fig. la und 1 wiedergibt, besteht aus drei parallelen Zweigen mit de Bauelementen 201 bis 210 bzw. 211 bis 220 bzw. 221 b 230. Ein erster Zweig besteht aus Dioden 201 und 20! Hauptthyristoren 202 und 203, Hilfsthyristoren 204 un 205, einem Kommutierungskondensator 207, eine Stromquelle 210 zum zusätzlichen Aufladen des Kon mutierungskondensators 207 und einer RückstronF i g. 2 shows an embodiment of the invention. In Fig. 2 are the parts that perform the same tasks as in FIG. la and Ib with the same reference numerals as in FIGS. la and Ib. The rectifier 100 consists of six thyristors 101 to 106. By controlling or regulating the ignition phases of the thyristors 101 to 106 , the alternating current of the three-phase power source 1 can be converted into a desired direct current. The smoothing choke 2 smooths the waviness component of the DC output signal de; Rectifier 100. The smoothing capacitor, which has a similar effect as di <smoothing choke 2: is connected to a connecting line of the direct current input of the inverter 200 via a switching element 50 a related party. The switching element 50 consists of thyristors 5 and 52, a contactor 53 and a parallel resistor 54. The inverter 200, which also shows the individual units of the inverter 200 of FIGS. La and 1, consists of three parallel branches with de components 201 to 210 or 211 to 220 or 221 b 230. A first branch consists of diodes 201 and 20! Main thyristors 202 and 203, auxiliary thyristors 204 and 205, a commutation capacitor 207, a current source 210 for additional charging of the con mutation capacitor 207 and a reverse current

Überwachungs-Diode 209. Das Gleiche gilt für die anderen Zweige.Monitoring diode 209. The same goes for the others Branches.

Wird der Aufbau des Wechselrichters 200 für sich betrachtet, wenn er als Spannungs-Wechselrichter gemäß F i g. Ib betrieben wird, genüg! es, den Kommutierungskondensator 207 gemäß F i g. 2 durch eine Kommutierungsdrossel und einen Kommutierungskondensator, abgesehen von der Rückführüchaltung 300, zu ersetzen. If the structure of the inverter 200 is considered in itself, if it is used as a voltage inverter according to F i g. Ib is operated, enough! it, the commutation capacitor 207 according to FIG. 2 by a commutation reactor and a commutation capacitor, apart from the feedback circuit 300, to be replaced.

Die Rückführschalti'ng 300 /um Rückführen der Blindleistung des Wechselstrommotors 4 besteht aus Thyristoren 301 bis 306 und Kommutierungsdrosseln 206. 216 und 226 Die Kommutierungsdrosseln 206. 216 und 226 sind vorgesehen für die Zweige mit den Bau elementen 201 bis 210 bzw. 211 bis 220 bzw. 221 bis 230 des Wechselrichters 200. Der Grund, weshalb die Kommutierungsdrosseln 206. 216 und 226 auf der Seite der Rückführschaltung 300 eingefügt sind, liegt in der oben beschriebenen unterschiedlichen Kommutierungsart des Wechselrichters.The return circuit 300 / to return the Reactive power of the AC motor 4 consists of thyristors 301 to 306 and commutating reactors 206, 216 and 226 The commutation reactors 206, 216 and 226 are provided for the branches with the construction elements 201 to 210 or 211 to 220 or 221 to 230 of the inverter 200. The reason why the commutation reactors 206, 216 and 226 are inserted on the side of the feedback circuit 300, is in the above different commutation types of the inverter described.

Obwohl die Steuer- bzw. Regelschaltungen des Gleichrichters 100 und des Wechselrichters 200 nicht dargestellt sind, werden, wenn z. B. der Wechselstrommotor 4 ein Induktionsmotor ist. der Gleichrichter 100 und der Wechselrichter 200 einzeln gesteuert bzw. geregelt, so daß das Verhältnis zwischen der Anschlußspannung und der Betriebsfrequenz des Induktionsmotors konstant wird. In diesem Fall bestimmt das Gleichstromausgangssignal des Gleichrichters 100 die Anschlußspannung und die Ausgangsfrequenz des Wechselrichters 200 die Betriebsfrequenz des Induktionsmotors. Although the control circuits of the rectifier 100 and the inverter 200 are not are shown, if z. B. the AC motor 4 is an induction motor. the rectifier 100 and the inverter 200 are individually controlled or regulated, so that the relationship between the terminal voltage and the operating frequency of the induction motor becomes constant. In this case, the DC output of the rectifier 100 determines the terminal voltage and the output frequency of the inverter 200 is the operating frequency of the induction motor.

Im folgenden wird beschrieben, wie die in dieser Weise aufgebaute Anordnung entweder als Strom-Wechselrichter bei kleinem Drehzahlbereich vom Anlauf bis zu einer bestimmten Frequenz, beispielsweise einem Bruchteil der Maximalfrequenz, arbeitet oder als Spannungs-Wechselrichter bei dem folgenden hohen Drehzahlbereich.The following describes how those in this A wise arrangement either as a current inverter with a small speed range from start-up up to a certain frequency, for example a fraction of the maximum frequency, works or as Voltage inverter at the following high speed range.

Zunächst wird der Fall beschrieben, in dem die Anordnung als Strom-Wechselrichter wirkt. Es wird angenommen, daß das Schaltglied 50 geöffnet ist. Dann sind die Thyristoren 51 und 52 nichtleitend (gesperrt) und zur gleichen Zeit das Schahschütz 53 geöffnet. Die Thyristoren 301 bis 306 der Rückführschaltung 300 sind ebenfalls nichtleitend, so daß die Rückführschaltung 300 geöffnet ist. Obwohl der Glättungskondensator 3 über den Parallelwiederstand 54 des Schaltgliedes 50 mit einer Zeitkonstante aufgeladen ist, die vom Paral lelwiderstand 54 und dem Glättungskondensator 3 bestimmt ist, kann der Strom, der vom Glättungskonden sator 3 in den Wechselrichter 200 fließt, als Null ange nommen werden, bis die Anschlußspannung des Glättungskondensators 3 gleich dem Mittelwert der Ausgangsgleichspannung des Gleichrichters 100 wird, d h. der Eingangsgleichspannung des Wechselrichters 200.First, the case where the arrangement acts as a current inverter. It is assumed that the switching element 50 is open. Than are the thyristors 51 and 52 non-conductive (blocked) and at the same time the Schahschütz 53 open. The thyristors 301 to 306 of the feedback circuit 300 are also non-conductive, so that the feedback circuit 300 is open. Although the smoothing capacitor 3 via the parallel resistor 54 of the switching element 50 is charged with a time constant determined by the Paral Is lel resistance 54 and the smoothing capacitor 3 is determined, the current from the smoothing capacitor Sator 3 flows into the inverter 200, indicated as zero be taken until the terminal voltage of the smoothing capacitor 3 becomes equal to the mean value of the DC output voltage of the rectifier 100, i.e. the DC input voltage of the inverter 200.

Demzufolge besitzt das Stromrichtergerät gemäß F i g. 2. wenn das Schaltglied 50 und die Rückführschaltung 300 geöffnet sind, denselben Aufbau wie der gemäß F ι g. la. so daß der Wechselrichter 200 als Strom-Wechselrichter wirkt.Accordingly, the converter device according to FIG. 2. when the switching element 50 and the feedback circuit 300 are open, the same structure as that according to FIG. la. so that the inverter 200 functions as a current inverter works.

Nun wird der Kommutierungsbetrieb beschrieben, wenn der Wechselrichter 200 als Strom-Wechselrichter wirkt, an Hand beispielsweise des Zweiges auf der Sei te der Hauptthyristoren 202 und 203 Es wird angenom men. daß der Hauptthyristor 202 leitend (durchgeschal tet) ist und der Konimutierungskondensator 207 an der K;ithodenseitc des Hauptthyristors 202 positiv aufgeljden ist, gemäß F i. g. 2. Wenn der Weg des Laststroms zum Wechselstrommotor 4 geändert wird durch Löschen (Sperren) des Hauptthyristors 202 und durch Durchschalten des Hauptthyristors eines anderen Zweiges, dann werden der Hilfsthyristor 204 und der Hauptthyristor des geschalteten anderen Zweiges durchgeschaltet. Durch Durchschalten des Hilfsthyristors 204 entlädt sich die im Kommutierungskondensator 207 gespeicherte Energie über folgenden Weg:The commutation mode will now be described, when the inverter 200 acts as a current inverter, for example using the branch on the river te of the main thyristors 202 and 203 It is assumed men. that the main thyristor 202 is conductive (durchgeschal tet) and the conimutation capacitor 207 at the K; ithodenseitc of the main thyristor 202 positive is, according to F i. G. 2. When the path of the load current to the AC motor 4 is changed by deleting (Blocking) the main thyristor 202 and by switching on the main thyristor of another Branch, then the auxiliary thyristor 204 and the main thyristor of the switched other branch switched through. When auxiliary thyristor 204 is switched through, the commutation capacitor discharges 207 stored energy in the following way:

ίο Haupththyristor 202 - Hilfsthyristor 204 - Kommu· tierungskondensato' 207. um den Hauptthynstor 202 rückwärts vorzuspi nnen. so daß der Hauptthyristor 202 gelöscht wird. Dann wird der Laststrom parallel geschaltet zu folgendem Weg: Hilfsthyristor 204 -ίο main thyristor 202 - auxiliary thyristor 204 - commu tierungskondensato '207. to spin the main gate 202 backwards. so that the main thyristor 202 is deleted. Then the load current becomes parallel switched to the following route: auxiliary thyristor 204 -

is Kommutierungskondensator 207 - Wechselstrommotor 4, so daß der Kommutierungskondensator 207 mit der entgegengesetzten Polarität aufgeladen wird, wie es dargestellt ist. Ardererseits fließt, da der Hauptthyristor des anderen Zweiges gleichzeitig mit dem Durchschalten des Hilfsth /ristors 204 durchschallet, der Laststrom durch diesen Hauptthyristor Dann sinkt der durch den Hilfsthy istor 204 fließende Laststrom auf Null ab, so daß de- Hilfsthyristor 204 gelöscht wird. Durch das Löscher des Hilfsthyristors 204 fließt der gesamte Laststrom iurch den Hauptthyristor des anderen Zweiges, um so die Kommutierung zu vervollständigen. Wenn die Lidespannung des Kommutierungskondensators 207 durch diese Kommutierung nicht mehr ausreicht, lädt die Zusatz-Stromquelle 210 den Kommutierungskondensator 207 zusätzlich auf durch Durchschalten des Hilfsthyristors 204. wenn der Haupt thyristor 203 durchgeschaltet wird.is commutation capacitor 207 - AC motor 4, so that the commutation capacitor 207 with opposite polarity is charged, like it is shown. On the other side flows as the main thyristor of the other branch simultaneously with the switching through of the auxiliary transistor 204, the load current is passed through through this main thyristor Then the load current flowing through the auxiliary thyristor 204 drops Zero off, so that the auxiliary thyristor 204 is cleared. Due to the quenching of the auxiliary thyristor 204, the entire load current flows through the main thyristor of the other Branch in order to complete the commutation. If the lid voltage of the commutation capacitor 207 is not due to this commutation If more is sufficient, the additional current source 210 additionally charges the commutation capacitor 207 Turning on the auxiliary thyristor 204th when the main thyristor 203 is turned on.

Wenn die Anordnung gemäß F i g. 2 in dieser Weise als Stromquelle wirKt. kann der Einschaltstromstoß des Wechselstrommoto-s 4 im Anlaufzeitpunkt unterdruck! werden, und gleichheitig kann der Motor stetig oder stabil gestartet wenien. selbst von einer Frequenz nahe Null oder Bruchteilen von Hz der minimalen Anlauffrequenz. If the arrangement according to FIG. 2 acts as a power source in this way. the inrush current of the AC motors 4 negative pressure at start-up! and the motor can be continuous or equal started stable wenien. even of a frequency close Zero or fractions of Hz of the minimum starting frequency.

Der Fall, in dem der Wechselrichter 200 als Span nungs-Wechselnchter wirkt, wird im folgenden be schrieben. In diesen Fall ist. da der Glättungskonden sator 3 über den Pa--allelwiderstand 54 aufgeladen wird während der Wechselrichter 200 als Strom-Wechsel richter wirkt, der Glättungskondensator 3 in einen Maß aufgeladen, daß seine Spannung ungefähr gleict ist dem Mitteiwen der Eingangsgleichspannung de: Wechselrichters 200. Selbstverständlich muß die Zeit konstante des Parallelwiderstands 54 und des GlätThe case where the inverter 200 is called Span voltage change is effective in the following wrote. In this case it is. because of the smoothing condensers Sator 3 is charged via the panel resistor 54 while the inverter 200 acts as a current inverter, the smoothing capacitor 3 into one The extent to which its voltage is approximately equal to the mean of the input DC voltage de: Inverter 200. Of course, the time must be constant of the parallel resistor 54 and the smoothness

so tungskondensators 3 so bestimmt werden, daß im Um schaltzeitpunkt vom Strom- zum Spannungs-Wechsel richter Spannungsgleichheit besteht.so processing capacitor 3 are determined so that in order switching time from current to voltage inverter voltage equality exists.

In diesem Zustand wird das Schaltglied 50 geschlos sen. d. h. die Thyristoren 51 und 52 werden durchgeIn this state, the switching member 50 is closed sen. d. H. the thyristors 51 and 52 are durchge

^ schaltet zum Kurzschließen des Parallelwiderstands 54 nach dem Ablauf einer kurzen Zeit schaltet das Schalt glied 53. Deshalb w rd der Glättungskondensator 3 par allel an den Gleichstromeingang des Wechselrichter 200 angeschlossen und bildet eine Glättungssiebkett fco mit der Glättungsd:ossel 2.^ switches to short-circuit the parallel resistor 54 after a short time, the switching element switches 53. Therefore, the smoothing capacitor 3 par allel to the DC input of the inverter 200 connected and forms a smoothing sieve chain fco with the smoothing d: ossel 2.

Andererseits werden gleichzeitig mit dem Einscha ten des Schaltgliedes 50 die Thyristoren 301 bis 306 de Ruckführschaltung 300 durchgeschaltet zum Einscha ten der Rückführschaltung 300.On the other hand, the thyristors 301 to 306 are de simultaneously with the switching on of the switching element 50 Feedback circuit 300 switched through to switch on feedback circuit 300.

'"■ Demzufolge besitzt das Stromrichtergerät gemä F 1 g. 2 denselben Aufbau wie der gemäß F-" 1 g Ib. s daß er als Spannuniisquelle wirkt.'"■ As a result, the converter device according to F 1 g. 2 the same structure as that according to F- "1 g Ib. S that it acts as a source of tension.

fs wird nun dir Kommutieriingshctneb mn deifs will now be used for commutation next to mn dei

Wechselrichter 200 als Spannungs-Wechselrichter an Hand beispielsweise des Zweiges auf der Seite der Hauptthyristoren 202 und 302 beschrieben. Es wird angenommen, daß der Hauptthyristor 202 durchgeschallet (leitend) und der Kommutierungskondensator 207 an der Kaihodenseite des Hauptthyristors 202 positiv aufgeladen ist, gemäß F i g. 2. Wenn der Weg des Ladestroms zum Wechselstrommotor 4 geändert wird durch Löschen (Sperren) des Hauptthyristors 202 und durch Durchschalten des Hauptthyristors eines anderen Zweiges, werden der Hilfsthyristor 204 und der Hauptthyristor des zuschaltenden anderen Zweiges durchge schaltet. Durch Durchschalten des Hilfsthyristors 204 wird die im Kommutierungskondensator 207 gespeicherte Energie abgeführt (entladen) über folgenden Weg: Hauptthyristor 202 — Hilfsthyristor 204 — korn· mutierungskondensaior 207, um den Hauptthyristor 202 rückwärts vorzuspannen, so daß der Hauptthyristor 202 gelöscht wird. Dann wird, wenn die Thyristoren der Rückführschaltung 300 durchgeschaltet (leitend) sind, die im Kommutierungskondensator 207 gespeicherte Energie entladen über den Weg: Kommutierungsdrossel 206 — Thyristor 301 — Seriendiode 201 — Hilfsthyristor 204 — Kommutierungskondensator 207. so daß der Kommutierungskondensator 207 mit entgegengesetzter Polarität zu der dargestellten aufgeladen wird. In diesem Fall ist der Hauptthvristor 202 rückwärts vorgespannt durch den Spannungsabfall-Anteil infolge der Kommutierungsdrossel 206 und des Thyristors 301 der Rückführschaltung 300. Anschlie-Bend, wenn der durch den Rückführthyristor 301 fließende Kommutierungsstrom Null wird, fließt der Laststrom durch den Thyristor 304. so daß die im Wechselstrommotor 4 gespeicherte Energie, d. h. die Blindleistung, zurückgeführt wird. In dieser Weise wird der durch den Hauptthvristor 202 geflossene l.yststrom kommutiert zum Hauptthyristor des anderen Zweiges, um die Kommutierung zu vervollständigen. Selbstverständlich wird, wenn die Ladespannung des Kommutierungskondensutors 207 unzureichend ist dieser zusatzlieh durch die Zusatzstromquelle 210 aufgeladen, ähnlich wie in dem Fall, in dem der Wechselrichter 200 als Strom-Wechselrichter, wie oben beschrieben, wirkt.Inverter 200 as a voltage inverter on the basis of, for example, the branch on the side of the Main thyristors 202 and 302 are described. It is assumed that the main thyristor 202 is passed through (conductive) and the commutation capacitor 207 on the Kaihode side of the main thyristor 202 is positive is charged, according to FIG. 2. When the path of the charging current to the AC motor 4 is changed by Erasing (blocking) the main thyristor 202 and by switching on the main thyristor of another Branch, the auxiliary thyristor 204 and the main thyristor of the other branch to be connected are passed through switches. By switching the auxiliary thyristor 204 through, the value stored in the commutation capacitor 207 is stored Energy dissipated (discharged) via the following path: main thyristor 202 - auxiliary thyristor 204 - grain mutation capacitor 207 to reverse bias the main thyristor 202 so that the main thyristor 202 is deleted. Then if the thyristors the feedback circuit 300 are switched through (conductive), the stored in the commutation capacitor 207 Energy discharged via the path: commutation choke 206 - thyristor 301 - series diode 201 - Auxiliary thyristor 204 - commutation capacitor 207. so that the commutation capacitor 207 with opposite polarity to that shown is charged. In this case the main transistor is 202 Backward biased by the voltage drop component as a result of the commutation reactor 206 and the Thyristor 301 of the feedback circuit 300. Subsequently, if the flowing through the feedback thyristor 301 Commutation current becomes zero, the load current flows through the thyristor 304. So that the in the AC motor 4 stored energy, d. H. the reactive power, is returned. In this way, the current flowing through the main transistor 202 becomes commutates to the main thyristor of the other branch to complete the commutation. Of course when the charging voltage of the commutation capacitor 207 this is additionally charged by the additional power source 210, similarly as in the case where the inverter 200 functions as a power inverter as described above.

Demzufolge kann, durch Betreiben der Anordnung gemäß F i g. 2 als Spannungsquelle die Drehzahlsteuerung des Wechselstrommotors bei hohen Drehzahlen stabil durchgeführt werden und das Aul treten von Drehzahlschwankungen ist verhindert.Accordingly, by operating the arrangement of FIG. 2 the speed control as a voltage source of the AC motor can be carried out stably at high speeds and the Aul will kick off Speed fluctuations are prevented.

In F i g. 2 ist das'Schaltglied 50 mit dem Parallelwiderstand 54 versehen, um den Glättungskondensator 3 allmählich aufzuladen, während der Wechselrichter 200 als Strom-Wechselrichter wirkt. Dies geschieht deshalb, weil ein Umschaltstromstoß unterdrückt werden soll, der in den Glättungskondensator 3 fließen würde, wenn der Wechselrichter 200 vom Strom- zum Spannungs-Wechselrichter umgeschaltet wird. Bei der Umschaltung tritt kein momentaner Abfall der Eingangsgleichspannung des Wechselrichters 200 auf.In Fig. 2 is the switching element 50 with the parallel resistance 54 is provided to gradually charge the smoothing capacitor 3 while the inverter is running 200 acts as a current inverter. This is because a switching current surge is suppressed should, which would flow into the smoothing capacitor 3 when the inverter 200 from current to Voltage inverter is switched. When switching over, there is no momentary drop in the DC input voltage of the inverter 200.

Die Anzahl der Parallelwiderstände 54 ist beliebig, es können also mehrere Parallclwiderstände angeordnet sein, so daß der Widcrslandswert abhängig vom Zeitverlauf geändert werden kann.The number of parallel resistors 54 is arbitrary, so several parallel resistors can be arranged so that the Widcrslandswert can be changed depending on the passage of time.

Ebenso ist das mechanische Schaltglied 53 im Schaltglied 50 nicht unbedingt notwendig, aber es ist zweckmäßig für die zeitabhängige Steuerung der Thyristoren 51 und 52 und zur Funkenunterdrückung.Likewise, the mechanical switching element 53 in the switching element 50 is not absolutely necessary, but it is useful for the time-dependent control of the thyristors 51 and 52 and for spark suppression.

Im folgenden werden Weiterbildungen des Schaltgliedes 50 und der Rückführschaltung 300 der F 1 g. 2 an Hand der F 1 g. i bis 8 näher erläutert:The following are developments of the switching element 50 and the feedback circuit 300 of the F 1 g. 2 on the basis of F 1 g. i to 8 explained in more detail:

Die F i g. 3 bis 6 stellen Weiterbildungen des Schalt gliedes 50 dar. In F i g. 3 ist ein Anschluß des Parallelwiderstands 54. der in F 1 g. 2 zwischen dem Ausgang der Glättungsdrossel 2 und dem Gleichsirorneingang des Wechselrichters 200 angeschlossen war, jetzt zwischen dem Gleichstromausgang des Gleichrichters 100 und dem Eingang der Glattungsdrossel 2 angeschlossen. F i g. 4 ist ein Beispiel, in der der Parallelwiderstand 54 gemäß F i g. 2 durch eine Induktivität 54' ersetzt ist. F i g. 5 ist ein Beispiel, in der der Parallelwidcrstand 54 gemäß F i g. 3 durch eine Induktivität 54' ersetzt ist. Wie aus den Weiterbildungen gemäß den F i g. 3 und 5 ersehen werden kann, kann die Auswahl des Bauelements und sein Anschluß willkürlich gewählt werden, insoweit der Eingangsstromstoß in den Glättungskondensator 3 und der beim Umschalten des Wechselrichters 200 vom Strom- zum Spannungs-Wechselrichter auftretende momentane Abfall der Eingangsgleichspannung des Wechselrichters 200 unierdrückt werden.The F i g. 3 to 6 represent further developments in switching member 50. In F i g. 3 is a connection of the parallel resistor 54. the one in F 1 g. 2 between the output of the smoothing choke 2 and the Gleichsirorneingang of the inverter 200 was connected, now between the DC output of the rectifier 100 and connected to the input of the smoothing throttle 2. F i g. 4 is an example in which the parallel resistance 54 according to FIG. 2 replaced by an inductor 54 ' is. F i g. 5 is an example in which the parallel resistance 54 according to FIG. 3 is replaced by an inductor 54 '. As from the training courses according to F i g. 3 and 5, the selection of the component and its connection can be chosen arbitrarily to the extent that the input current surge into the smoothing capacitor 3 and when switching the inverter 200 from the current to the voltage inverter Occurring momentary drop in the DC input voltage of the inverter 200 is not suppressed will.

F i g. b ist ein Beispiel, bei dem der Thyristor 52 des Schaltgliedes 50 gemäß F" i g. 2 in Endladerichtung der Energie im Glättungskondensator 3 durch eine Diode 55 ersetzt und das Schaltglied 53 entfernt ist.F i g. b is an example in which the thyristor 52 of the Switching element 50 according to FIG. 2 in the discharge direction of the energy in the smoothing capacitor 3 through a diode 55 is replaced and the switching element 53 is removed.

F ι g. 7 und 8 geben Weiterbildungen der Rückführ Schaltung 300 der F i g. 2 wieder. In F i g. 7 sind die Kommutierungsdrosseln 206. 216 und 226 zwischen dem Wechselstromausgang des Wechselrichters 200 und dem Wechselstromeingang des Wechselstrommotors 4 angeschlossen, so daß der in den Motor 4 fließende Effektivstrom über die Kommutierungsdrosseln fließt. In F i g. 8 sind die Kommutierungsdrosseln 206 216 und 226 der F i g. 2 aufgeteilt in Drosseln 206a und 206Ö. 216a und 2166. 226a und 226£>, die in Serie geschaltet sind zu den Thyristoren 301 und 304 bzw. 30Ϊ und 305 bzw. 303 und 306.Fig. 7 and 8 give further training in feedback Circuit 300 of FIG. 2 again. In Fig. 7 are the commutation reactors 206, 216 and 226 between the AC output of the inverter 200 and the AC input of the AC motor 4 connected so that the effective current flowing into the motor 4 via the commutation reactors flows. In Fig. 8 are the commutation reactors 206, 216 and 226 of FIG. 2 divided into chokes 206a and 206Ö. 216a and 2166. 226a and 226 £> connected in series are to the thyristors 301 and 304 or 30Ϊ and 305 or 303 and 306.

Die Erfindung kann auch angewendet werden, wenr mehrere Wechselstrommotoren parallel laufen. Insbe sondere kann, wenn der Wechselrichter als Spannungs Wechselrichter betrieben wird, die von der Lastseit« gesehene Impedanz des Spannungs-Wechselrichter also gering ist, das Auftreten von Drehzahlschwankun gen infolge von Laständerungen unterdrückt werden.The invention can also be applied when several AC motors are running in parallel. Esp special can, if the inverter is operated as a voltage inverter, which from the load side « The impedance seen by the voltage inverter is therefore low, the occurrence of speed fluctuations genes can be suppressed as a result of load changes.

Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Arrangement for controlling the speed of one of the inverter of a converter mn DC intermediate circuit powered AC motor, with one in the DC feed line from the network-side rectifier to the inverter arranged smoothing inductance, one between the DC feed lines lying smoothing capacitor and one from controllable Rectifier valves built-up feedback circuit for feeding back the motor reactive current, d a through characterized in that the smoothing capacitor (3) in series with a switching element (50) is arranged between the direct current supply lines that an impedance component is arranged in parallel with the switching element (50) (54, 54 '), and that from a certain value of the output frequency of the inverter upwards the switching element closes the circuit to the smoothing capacitor (3) and the controllable rectifier valves (301 to 306) which are additionally equipped with commutation reactors (206, 216, 226; 206a 2066. 215a, 216Z>. 226a, 2260) provided Feedback circuit (300) are controlled.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that that the switching element (50) is only actuated when the voltage on the smoothing capacitor (3) equal to the mean value of the ripple voltage at the DC input of the inverter (220) is.

3. Arrangement according to claim 1 or 2, wherein the controllable rectifier valves of the feedback circuit form several series connections, each of which contains two of the controllable rectifier valves, characterized in that the commutation chokes (206, 216, 226) of the feedback circuit (300) with its one connection to the connection point of the two controllable rectifier valves (301, 304; 302, 305; 303, 306) of the associated series connection and with its other connection are connected to the alternating current input of the alternating current motor (4) (FIG. 2).

4. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that each communication throttle (206, 216, 226) of the feedback circuit (300) with one connection to the AC output of the Inverter (200) and with the other connection to the AC input of the AC motor (4) is connected (Fig. 7)