DE2423601C3

DE2423601C3 - Method and circuit arrangement for controlling the controllable main valves of two inverters

Info

Publication number: DE2423601C3
Application number: DE2423601A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dr.-Ing. 8520 Erlangen Forstbauer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-05-15
Filing date: 1974-05-15
Publication date: 1979-06-28
Also published as: DE2423601A1; ATA183375A; JPS50160724A; AT332936B; SE7505521L; JPS5524347B2; SE405432B; CH585484A5; DE2423601B2

Description

Sp₃-Col ₃ -

ngsabschnitte symmetrisch be: !5"ngsections symmetrical be:! 5 "

135°, 195° und 345° e". lieger und daß die Höhe der Spannungsabschnitte d*_r ersten Ausgangsspannung [U(A. B); U(R 1. S I)] um den F ktor (2 + 3) großer ist ais die Höhe der Spannungsabschnitte der zweiten Ausgangsspannung [U(B. C); U(R2. 52)].135 °, 195 ° and 345 ° e ". Lying and that the height of the voltage segments d * _r first output voltage [U (A. B); U (R 1. S I)] is greater by the factor (2 + 3) ais is the level of the voltage segments of the second output voltage [U (B. C); U (R2. 52)].

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittpunkte einer periodischen Synchronisierspannung mit einer einstellbaren Steuergleichspannung (u_c) bestimmt werden und daß die Steuersignale für die Hauptventile (n Il bis η 16; π21 bis π 26) beider Wechselrichter (w 1, w2; u 1, u 2) in Abhängigkeit von diesen Schnittpunkten gebildet werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the intersections of a periodic synchronization voltage with an adjustable DC control voltage (u _c ) are determined and that the control signals for the main valves (n II to η 16; π21 to π 26) of both inverters (w 1 , w2; u 1, u 2) are formed as a function of these intersection points.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Synchronisierspannung eine symmetrische Sägezahnspannung (u,) vorgesehen ist. deren Frequenz das Zwölffache der Frequenz der Grundschwingung der Gesamtausgangsspannung [U(U2, V2). U(V2, W2). U(U2. W2)] betragt.3. The method according to claim 2, characterized in that a symmetrical sawtooth voltage (u,) is provided as the synchronization voltage. whose frequency is twelve times the frequency of the fundamental oscillation of the total output voltage [U (U2, V2). U (V2, W2). U (U2. W2)] .

4. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß für die beiden Wechselrichter (u 1. u2) ein gemeinsames Steuergerät (C) vorgesehen ist, das ein Spannungsvergleichsglied (H) zum Vergleich der einstellbaren Steuergleichspannung (u_t) mit der periodischen Synchronisierspannung (u,) und ,mr Erzeugung von Ausgangssignalen (a. b) bei Spannungsgleichheit enthält, das ein Schieberegister (N) zur Bildung Von gegeneinander Versetzten Schaltimpulsen (ti bis c 12) enthält, und das eine logische Verknüpfungsschaltung (L) enthält, die durch logische Verknüpfung der Ausgangssignale (a, b) mit den Schaltimpulsen (ei bis cl2) die Zündsignale f.z 11 bis ζ 16 und ζ 21 bis ζ 26) für die Hauptventile (n 11 bis η 16 und π 21 bis η 26) der beiden Wechselrichter (u\, U 2) bildet.4. Circuit arrangement for carrying out the method according to claim 2, characterized in that a common control device (C) is provided for the two inverters (u 1. u2) which has a voltage comparator (H) for comparing the adjustable DC control voltage (u _t ) the periodic synchronization voltage (u,) and, mr generation of output signals (a. b) when the voltage is equal, which contains a shift register (N) for the formation of mutually offset switching pulses (ti to c 12), and which contains a logic circuit (L) contains, which by logically combining the output signals (a, b) with the switching pulses (ei to cl2), the ignition signals fz 11 to ζ 16 and ζ 21 to ζ 26) for the main valves (n 11 to η 16 and π 21 to η 26 ) of the two inverters (u \, U 2) .

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ansteuerung der steuerbaren Hauptventile zweier Wechselrichter der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten ArL Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for controlling the controllable main valves of two Inverter of the ArL mentioned in the preamble of claim 1. The invention further relates to a circuit arrangement for performing this method.

i$ Für die Steuerung der Gesamtausgangsspannung zweier einphasiger Wechselrichter, die an eine gemeinsame Gleichspannungsquelle angeschlossen sind, ist ein Verfahren bekannt, das nach dem Prinzip des elektronischen Drehtransformators arbeitet (Siemens-Zeitschrift, Oktober 1964, Heft 10, Seiten 775-781, insbesondere Büci 7 auf Seite 779). Bei diesem Verfahren, das auch als Schwpnkverfahtpn bezeichnet wird, ergibt die Zusammensetzung der Ausgangsspannungen beider Wechselrichter über zwei sekundär in Reihe geschaltete'Transformatoren eine Gesamtausgangsspannung, die dem Betrag nach durch zeitliche Verschiebung der Steuerimpulse für den ersten Wechselrichter gegenüber den Steuerimpulsen für den zweiten Wechselrichter veränderbar ist. Die Ausgangsspannungen beidsr Wechselrichter besitzen gleiche Amplitude und Frequenz. Sie zeigen einen rechteckigen Zeitverlauf mit einem positiven und einem negativen Spannungsimpuls der Breite 180° pro Periode. Eine Verschiebung der Steuerimpulse für den ersten Wechselrichter bewirkt eine Phasenverschiebung zwischen beiden Ausgangsspannungen. Die rechteckförmige Gesamtausgangsspannung ist der Sinusform angenähert. Sie besitzt aber eine Anzahl von Oberschwingungen niederer Ordnungszahl. Für viele Anwendungsfälle, i $ for controlling the total output voltage of two single-phase inverter, which are connected to a common DC voltage source, a method is known which operates on the principle of the electronic rotary transformer (Siemens Magazine, October 1964, Volume 10, pages 775-781, in particular Büci 7 on page 779). With this method, which is also known as Schwpnkverfahtpn, the combination of the output voltages of both inverters via two secondary transformers in series results in a total output voltage, the amount of which can be changed by time shifting the control pulses for the first inverter compared to the control pulses for the second inverter is. The output voltages of both inverters have the same amplitude and frequency. They show a rectangular time course with a positive and a negative voltage pulse with a width of 180 ° per period. A shift in the control pulses for the first inverter causes a phase shift between the two output voltages. The total square output voltage approximates the sinusoidal shape. But it has a number of lower harmonics. For many applications,

;-,o z. B. bei der unterbrechungsfreien Stromversorgung, insbesondere bei der Speisung einer Datenverarbeitungsanlage, ist dies unerwünscht Weiterhin ist die Meuergeschwindigkeit begrenzt. Sie entspricht ungefähr einer Halbperiodendauer.; -, o z. B. with the uninterruptible power supply, especially when feeding a data processing system, this is undesirable Tax rate limited. It corresponds approximately a half-period.

Die Steuerung eines einzelnen Wechselrichters kann nach dem Prinzip der Impulsbreitenmodulation durchgeführt werden (Siemens-Zeitschrift. 45 [1971], Heft 3, Seiten 154 bis 161). Nach diesem Prinzip erzeugt ein dreiphasiger Pulswechselrichter zwischen seinen Aus-A single inverter can be controlled according to the pulse width modulation principle (Siemens-Zeitschrift. 45 [1971], issue 3, Pages 154 to 161). According to this principle, a three-phase pulse inverter generates between its output

ft° gangsklemmen ein dreiphasiges symmetrisches Wech selspännungssystem, dessen Gruridsehwingung eine vorgegebene Frequenz und eine steuerbare Amplitude hat Die drei Ausgangsspannungen üeigen jeweils einen rechteckförmigen Zeitverlauf mit einer Anzahl positiverft ° input terminals a three-phase symmetrical alternation self-tensioning system, the grurid visual oscillation of which is a has a predetermined frequency and a controllable amplitude. The three output voltages each have one rectangular time course with a number of positive ones

■ 6s und negativer Spannungsimpulse pro Periode, Jede Ausgangsspannung kann weitgehend der Sinusform angenähert werden; sie besitzt außer einem Grundschwingungsanteil jedoch noch zwangsläufig Ober-■ 6s and negative voltage pulses per period, each The output voltage can largely be approximated to the sinusoidal shape; apart from a fundamental component, it has a component but still inevitably over-

schwingungen verschiedener Frequenzen. Solche Spannungscbersrhwingungen sind z.B. bei Betrieb einer Drehstrommaschine unerwünscht, da sie Stromoberschwingungen zur Folge haben, die die Drehstrommaschine zusätzlich belasten. Die Wahl der Anzahl und Lage der einzelnen Spannungsimpulse und die Modulation ihrer Breite wird daher so durchgeführt, daß der Oberschwingungsgehalt der Ausgangsspannung möglichst gering ist Verbleibende Oberschwingungen sollten hohe Tiequenzen haben, damit die Oberschwingungsströme durch die in der Drehstrommaschine vorhandenen Streureaktanzen klein gehalten werden. Ein hoher Grundschwingungsgehalt der Ausgangsspannung läßt sich erreichen, wenn man z. B. die Impulsbreiten proportional zu den Augenblickswerten der Grundschwingungen variiert. Bei diesem Modulationsverfahren werden ^¹ »vingungen niederer Ordnungszahl im allgemeinen nicht völlig vermieden, wenn die einzelnen Ausgangsspannungen steuerbar sein sollen.vibrations of different frequencies. Such voltage cross vibrations are undesirable, for example, when operating a three-phase machine, since they result in current harmonics that put additional stress on the three-phase machine. The choice of the number and position of the individual voltage pulses and the modulation of their width is therefore carried out in such a way that the harmonic content of the output voltage is as low as possible. A high fundamental oscillation content of the output voltage can be achieved if you z. B. the pulse width varies proportionally to the instantaneous values of the fundamental vibrations. In this modulation method ^ ¹ "vingungen low atomic number are generally not completely avoided if the individual output voltages should be controllable.

Weiterhin ist ein Verfahren zur Ansteuerung der steuerbaren Hauptvenlile zweier Wechselrichter bekannt, deren Eingänge an eine gemeinsame wleichspannungsquelle angeschlossen sind (DE-OS 17 6} 530). Die Ausgangsspannungen der beiden Wechselrichter sind transformatorisch zu einer Gesamtausgangsspannung zusammengesetzt Die Ansteuerung der steuerbaren Hauptventile wird so vorgenommen, daß die beiden Ausgangsspannungen einen rechteckförmigen Verlauf besitzen. Die erste Ausgangsspannung besteht pro Periode aus einem positiven und einem negativen Spannungsabschnitt die beide die gleiche symmetrische Form besitzen und kiesner als 180° el. sind. Dabei enthält jeder Spannungsabschnitt einen Grundimpuls, der im wesentlichen die gesamte Amplituden-Zeil-Fläche der Phasenspannung einnimmt und mindestens zwei zeitlich aufeinanderfolgende und symmetrisch zum Grundimpuls angeordnete Zusatzimpulse mit gleicher Ampli tude, die wesentlich kleiner ist als diejenige des Grundimpulses. Bei diesem bekannten Verfahren werden Onerschwingungen der dritten Ordnungszahl und ihre Vielfachen eliminiert. Mit Hilfe der Zusatzimpulse können auch Oberschwingungen der fünften und siebten Ordnungszahl eliminiert werden, sowie Oberschwingungen der 17, 19, 29, 31— Ordnungszahl. Bei einer Betragsänderung der Grundschwingung verändert sich jedoch das Oberschwingungsspektrum, da die volls'iändige Eliminierung der Oberwellen mit den Ordnungszahlen 5, 7, 17, 19, 29, 31 ... nur bei einem bestimmten Verhältnis der Amplitude des Grundimpulses zur Amplitude der Zusatzimpulse möglich ist.Furthermore, a method for controlling the controllable main valve of two inverters is known, their inputs to a common DC voltage source are connected (DE-OS 17 6} 530). the The output voltages of the two inverters are transformed into a total output voltage composed The control of the controllable main valves is carried out in such a way that the two Output voltages have a rectangular shape. The first output voltage is per Period of a positive and a negative voltage section which are both the same symmetrical Have shape and are graveler than 180 ° el. It contains Each voltage section has a basic pulse which essentially covers the entire amplitude cell area of the Phase voltage assumes and at least two chronologically successive and symmetrical to the basic pulse arranged additional pulses with the same amplitude, which is much smaller than that of the Basic pulse. In this known method, one-vibrations of the third ordinal number and their multiples eliminated. With the help of the additional pulses, harmonics of the fifth and Seventh ordinal number are eliminated, as well as harmonics of the 17, 19, 29, 31 - ordinal number. at however, a change in the amount of the fundamental changes the harmonic spectrum, since the Complete elimination of harmonics with ordinal numbers 5, 7, 17, 19, 29, 31 ... only for one certain ratio of the amplitude of the basic pulse to the amplitude of the additional pulses is possible.

Aus der Zeitschrift »IEEE Transactions on Industry Applications«. Vol. IA 9, Nr. 3, Mai/Juni 1973. Seiten 310 bis 317. ist es auch bereits bekannt, daß gewisse Harmonische in der Aus^angsspannung eines einzelnen Puls Wechselrichters unterdruckt werden können, wenn diese Ausgangsspannung eine vorgegebene Form besitzt, d. h„ wenn die positive und die negative Halbwelle der Ausgangsspannung jeweils aus einer vorgegebenen Anzahl von Spannungs-Zeit-Flächen von vorgegebener Breite an vorgegebener Stelle bestehen. Soll neben der Grundschwingung nur eine gewisse Anzahl von Oberschwingungen mit bestimmten Ordnungszahlen vorhanden sein, so bedeutet dies, daß die Ausgangsspannung nach einem fest vorgegebenen Impulsmuster aufgebaut sein muß, das rechneri^cch bestimmbar ist. In der Literaturstelle ist nicht erläutert, wie bei der Spannungssteuerung vorzugehen ist, wonn die vorgegebene Anzahl von Oberschwingungen nicht verändert werden soll.From the journal "IEEE Transactions on Industry Applications". Vol. IA 9, No. 3, May / June 1973. Pages 310 to 317. It is also already known that certain harmonics in the output voltage of a single pulse inverter can be suppressed if this output voltage has a predetermined form, i.e. . h "if the positive and the negative half-wave of the output voltage each consist of a given number of voltage-time areas of a given width at a given point. Should in addition to the fundamental mode only a certain number of harmonics with certain atomic numbers be present, this means that the output voltage must be constructed by a fixed predetermined pulse pattern rechneri ^c ch is determined. The reference does not explain how to proceed with voltage control if the specified number of harmonics should not be changed.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei dem im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Verfahren dafür zu sorgen, daß dasThe present invention is based on the object in which the preamble of claim 1 to ensure that the

5 Oberschwingungsspektrum der Gesamtausgangsspannung hinsichtlich Zahl und Art der Ordnungszahlen der Oberschwingungen bei einer Betragsänderung der Grundschwingung konstant gehalten wird. Die steuerbare Gesamtausgangsspannung soll nur Oberschwingungen ab einer bestimmten hohen Ordnungszahl aufweisen; die Ordnungszahlen dieser Oberschwingungen sollen sich aber im Steuerbereich nicht ändern, insbesondere sollen beim Durchfahren des Steuerbereichs keine Oberschwingungen mit neuer Ordnungs-5 Harmonic spectrum of the total output voltage with regard to the number and type of ordinal numbers of the Harmonics is kept constant with a change in the amount of the fundamental. The controllable one The total output voltage should only contain harmonics above a certain high ordinal number exhibit; the ordinal numbers of these harmonics should not change in the control area, in particular, when driving through the control area, no harmonics with new order

■ 5 zahl hinzutreten. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer hierfür geeigneten Schaltungsanordnung.■ join 5 number. Another object of the invention consists in the creation of a suitable circuit arrangement.

Die erstgenannte Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.The first-mentioned object is given by the characterizing part of claim 1 Features solved.

Bei diesem erfindungsgemäßer Verfahren ist die Gesamtausgangsspannung unabhängig von der Breite der untersich stetsgleich breiten Lücken immer zwölfpul sig. In der Gesamtausgangsspannung sind neben der Grundschwingung nur Oberschwingungen der Ordnungs7.ihl n = (\2p± 1) mit p= !. 2, 3 .. , alsr> nur Oberschwingungen der Ordnungszahlen /7= 11. 13, 23, 25 . vorhanden. Beim Steuern der Gesamtausgangsspannung durch eine Änderung der Breite der Lücken ändert sich zwar die Form der Gesamtausgangsspannung, nicht aber die Anzahl und die Ordnungszahlen der Oberschwingungen.In this method according to the invention, the total output voltage is always twelve pulses regardless of the width of the gaps that are always equally wide. In addition to the fundamental component, the total output voltage only contains harmonics of the order 7th ihl n = (\ 2p ± 1) with p = !. 2, 3 .., alsr> only harmonics of the ordinal numbers / 7 = 11. 13, 23, 25. available. When controlling the total output voltage by changing the width of the gaps, the shape of the total output voltage changes, but not the number and ordinal numbers of the harmonics.

Falls die Gesamtausgangsspannung noch weiter sinusförmig anzunähern ist. kann in bekannter Weise ein Filter zwischen die Wechselrichteranordnung und die Last geschaltet werden. Das Filter muß für die Oberschwingung mit der niedrigsten Ordnungszahl ausgelegt werden. Da beim erfindungsgemäßen Verfahren Oberschwingungen unterhalb der OrdnuiigszalJ n=11If the total output voltage has to be approximated even more sinusoidally. can be in a known manner Filters are connected between the inverter arrangement and the load. The filter must be for the harmonic with the lowest atomic number. Since the method according to the invention Harmonics below the normal rate n = 11

Ί° nicht auftreten, kann dieses Filter klein gehalten und kostengünstig aufgebaut werden. Auch das dynamische Verhalten des Filters wird günstig beeinflußt.Ί ° does not occur, this filter can be kept small and can be set up inexpensively. The dynamic behavior of the filter is also favorably influenced.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt so durchgef ihrt, daß die Lücken in den Spannungsab-The method according to the invention is preferably carried out in such a way that the gaps in the voltage drop

⁴^ schnitten der ersten Ausgangsspannung dieselbe einstellbare Gesamtbreite besitzen wie die Lücken in den Spannungsabschnitten der zweiten Ausgangsspannung. Die Höhe der Spannungsabschnitte der ersten Ausgangsspannung ist um den Faktor (2 + /3) größer als ⁴ ^ sections of the first output voltage have the same adjustable total width as the gaps in the voltage sections of the second output voltage. The height of the voltage sections of the first output voltage is greater than by a factor of (2 + / 3)

•^so die Höhe der Spannungsabschnitte der zweiten Ausgangsspannunp. Um diese unterschiedlichen Amplituden zu erzeugen, könnten prinzipiell getrennte Gleichspannungsquellen mit um diesen Faktor unter-"chi. diicher Gleichspannung zur Speisung der beiden Wechselrichter herangezogen werden.• ^so the level of the voltage sections of the second output voltage. In order to generate these different amplitudes, in principle separate DC voltage sources with DC voltage that is less than this factor by this factor could be used to supply the two inverters.

Es ist jedoch vorteilhafter, die Eingäige beider Wechselrichter an dieselbe Gleichspannungsquelle, die z. B. eine Batterie sein kann, anzuschließen und die unterschiedlichen Amplituden durch unterschiedlicheHowever, it is more advantageous to connect the inputs of both inverters to the same DC voltage source z. B. can be a battery to connect and the different amplitudes by different

Übersetzungsvernältnisse bei der transformatorischen Zusammensetzung der beiden Ausgangsspannungen herzustellen, wie es auch gemäß def DE-OS 17 63 530 der Fall ist.Ratio ratios in the transformer composition of the two output voltages to produce, as it is also according to DE-OS 17 63 530 of def Case is.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es wegenIn the method according to the invention, it is because of

der gleichen Breite aller Lücken möglich, bei der Herstellung der Steuerimpulse für beide Wechselrichter mit einem einzigen Synchronisiersignal auszukommen. Eine Weiterbildung des Verfahrensthe same width of all gaps possible when producing the control pulses for both inverters get by with a single synchronization signal. A further development of the process

zeichnet sich demgemäß dadurch aus, daß die Schnittpunkte einer periodischen Synchronisierspannung mit einer einstellbaren Steuergleichspannung bestimmt werden und daß die Steuersignale für die Haupiventile beider Wechselrichter in Abhängigkeit s von diesen Schnittpunkten gebildet werden. Als Synchronisierspannung kann vorzugsweise eine symmetrische Sägezahnspannung vorgesehen sein, deren Frequenz das Zwölffache der Frequenz der Grundschwingung der Gesamtausgangsspannung beträgt.is accordingly characterized in that the intersections of a periodic synchronizing voltage be determined with an adjustable DC control voltage and that the control signals for the Main valves of both inverters are formed as a function of these intersections. as Synchronizing voltage can preferably be provided a symmetrical sawtooth voltage Frequency twelve times the frequency of the fundamental oscillation the total output voltage is.

Eine mögliche Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß für beide Wechselrichter ein gemeinsames Steuergerät vorgesehen ist, das ein Spannungsvergleichsglied zum Vergleich der einstellbaren Steuergleichspannung mit der periodischen Synchronisierspannung und zur Erzeugung von AusgäPigs3;gns!cn bc: Spsnnnngsgleichhcit enthält, das ein Schieberegister zur Bildung von gegeneinander versetz« ten Schaltimpulsen enthält, und das eine logische Verknüpfungsschaltung enthält, die durch logische Verknüpfung der Ausgangssignale mit den Schaltimpulsen die Zündsignale für die Hauptventile der beiden Wechselrichter bildet.A possible circuit arrangement for carrying out the method is thereby according to the invention characterized in that a common control device is provided for both inverters, the one Voltage comparator for comparing the adjustable DC control voltage with the periodic one Synchronization voltage and for generating output Pigs3; gns! Cn bc: voltage equality that contains a Contains shift register for the formation of mutually offset switching pulses, and the one logical one Contains logic circuit, which by logically combining the output signals with the switching pulses forms the ignition signals for the main valves of the two inverters.

Insbesondere sollte hierbei zur Erzeugung des periodischen Synchronisiersignals ein symmetrischer Sägezahngenerator vorgesehen sein.In particular, a symmetrical one should be used to generate the periodic synchronization signal Sawtooth generator may be provided.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigtEmbodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the figures. It shows

F i g. 1 eine Wechelsrichteranordnung mit zwei einphasigen Wechselrichtern zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,F i g. 1 shows an inverter arrangement with two single-phase inverters for implementing the method according to the invention,

F i g. 2 verschiedene Zeitdiagramme für die Wechselrichteranordnung nach F i g. 1,F i g. 2 different timing diagrams for the inverter arrangement according to FIG. 1,

F i g. 3 eine Wechselrichtcranordnung mit zwei dreiphasigen Wechselrichtern zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,F i g. 3 an inverter crane arrangement with two three-phase inverters for implementing the method according to the invention,

F i g. 4 verschiedene Zeitdiagramme für die Wechselrichteranordnung nach F i g. 3,F i g. 4 different timing diagrams for the inverter arrangement according to FIG. 3,

F i g. 5 weitere Zeitdiagramme für die Wechselrichteranordnung nach F i g. 3,F i g. 5 further timing diagrams for the inverter arrangement according to FIG. 3,

F i g. 6 den Verlauf von Grundschwingung und Oberschwingungen sowie des Klirrfaktors der Gesamtausgangsspannung der Wechselrichteranordnung nach F i g. 3 als Funktion des Steuerwinkels,F i g. 6 shows the course of the fundamental and harmonics as well as the distortion factor of the total output voltage the inverter arrangement according to FIG. 3 as a function of the steering angle,

F i g. 7 eine Schaltungsanordnung für die Wechselrichtersteuerung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Blockdarstellung,F i g. 7 shows a circuit arrangement for the inverter control for implementing the invention Procedure in block diagram,

F i g. 8 den zeitlichen Verlauf von Signalen der Schaltungsanordnung nach F i g. 7 undF i g. 8 shows the time course of signals of the circuit arrangement according to FIG. 7 and

F i g. 9 den zeitlichen Verlauf weiterer Signale der Schaltungsanordnung nach F i g. 7.F i g. 9 shows the time course of further signals of the circuit arrangement according to FIG. 7th

In F i g. 1 ist eine Wechselrichteranordnung dargestellt bei der ein erster und ein zweiter einphasiger Wechselrichter wi bzw. w2 eingangsseitig an eine gemeinsame Gleichspannungsquelle b angeschlossen sind. Die Gleichspannungsquelle b liefert eine eingeprägte Gleichspannung Ud, die auch veränderlich sein kann. Als Gleichspannungsquelle b kann außer einer Batterie auch ein steuerbarer Gleichrichter mit einer Drosselspule und einem Glättungskondensator, gegebenenfalls auch mit einer Pufferbatterie im Ausgangskreis, vorgesehen sein. Die Gleichspannungsquelle b ist durch einen fiktiven Mittelpunkt Af in zwei Teilspannungsquel-Ien b 1 und b 2 gleicher Teilspannung uJ2 unterteilt. &5In Fig. 1 shows an inverter arrangement in which a first and a second single-phase inverter wi and w2 are connected on the input side to a common direct voltage source b . The direct voltage source b supplies an impressed direct voltage Ud, which can also be variable. In addition to a battery, a controllable rectifier with a choke coil and a smoothing capacitor, optionally also with a buffer battery in the output circuit, can be provided as the DC voltage source b. The direct voltage source b is divided by a fictitious center point Af into two partial voltage sources b 1 and b 2 of the same partial voltage uJ2 . & 5

Jeder Wechselrichter w\ und w2 umfaßt hier in bekannter Weise vier steuerbare Hauptventile π 11, nl2, nl4, nl5 bzw. π21, π22, π24, n25 mit gegenparallel geschalteter Rücklaufdiode d 1 bzw. i/2 in Brückenschallung. Als Hauptventile π 11 bis η 15 bzw. η 21 bis π 25 können insbesondcreThyristoreh eingesetzt werden. Mittel zur Zwangskommutierung (Selbstführung) der beiden Wechselrichter w\,w2 sind vorhanden, jedoch nicht eingezeichnet. Die Ausgänge beider Wechselrichter w 1 und iv2 sind an die Primärwicklungen von Ausgangstransformatoren Al bzw. A2 von unterschiedlichem Übersetzungsverhältnis angeschlossen. Die Sekundärwicklungen beider Ausgängstransformaiören /1 und 12 sind an einem Verbindungspunkt ßmiteinandcr in Reihe geschaltet. Die beiden Ausgangsiransformatorcn A1 und 12 bilden zusammen eine Übertragerschaltung, in der die Ausgangsspannungen U(A.B)und U(B₁QbGiOe-T Wechselrichter iv 1 bzw. w2 zu einer Gesamtausgangsspannung U(A. C) zusammengesetzt werden, die zwischen den Ausgangsklemmen A und Cabgegriffen wird Die Ciesamtausgangsspannung Ι'ΙΛ, C)versorgt z. B.ein Wechselstromnetz oder einen Verbraucher Z-, der einen induktiven und einen ohmschen Lastanteil besitzt. Als Verbraucher L kann z. B. auch eine Datenverarbeitungsanlage oder eine Anzahl von Drehstrommotoren vorgesehen sein.Each inverter w \ and w2 here includes four controllable main valves π 11, nl2, nl4, nl5 or π21, π22, π24, n25 in a known manner with reverse-flow diodes d 1 or i / 2 connected in bridge sound. In particular, thyristors can be used as main valves π 11 to η 15 or η 21 to π 25. Means for forced commutation (self- guidance) of the two inverters w \, w2 are available, but not shown. The outputs of both inverters w 1 and iv2 are connected to the primary windings of output transformers A1 and A2 with different transformation ratios. The secondary windings of both output transformers / 1 and 12 are connected in series at a connection point. The two output transformers A1 and 12 together form a transformer circuit in which the output voltages U (AB) and U (B ₁ QbGiOe-T inverters iv 1 or w2 are combined to form a total output voltage U (A. C) , which is connected between the output terminals A. and C is gripped. The total output voltage Ι'ΙΛ, C) is supplied e.g. B. an alternating current network or a consumer Z-, which has an inductive and an ohmic load component. As a consumer L can, for. B. a data processing system or a number of three-phase motors can be provided.

f 1 g. 2 zeigt untereinander eine Winkel- oder Zeitachse ω U die sich über eine volle Periode der Gesamtausgangsspannung U(A, C), also von 0° bis 360° erstreck', die Ausgangsspannung U(A.B) des ersten Wechselrichters «Ί, die Ausgangswechselspannung U(B, Qdes zweiten Wechselrichters w2 und schließlich die daraus transformatorisch zusammengesetzte Gesamtausgangsspannung U(A, C). f 1 g. 2 shows, one below the other, an angular or time axis ω U which extends over a full period of the total output voltage U (A, C), i.e. from 0 ° to 360 °, the output voltage U (AB) of the first inverter, the output AC voltage U (B, Q of the second inverter w2 and finally the total output voltage U (A, C) composed of it in a transformer.

Aus Fig.2 ist ersichtlich, daß die erste Ausgangsspannung U(A, B) pro Periode aus einem positiven Spannungsimpuls, der von 30° bis 150° el. reicht und aus einem negativen Spannungsimpuls, der von 210° bis 330° el. reicht, besteht. Der positive Spannungsimpuls besitzt vier Lücken gleicher einstellbarer Breite «. Er wird dadurch in fünf rechteckförmige Teilimpulse von einstellbarer Breite unterteilt Die vier Lücken liegen an den Stellen 45°, 75°, 105° und 135° el. Sie sind an diesen Stellen symmetrisch angeordnet. Der negative Spannungsimpuls weist ebenfalls vier Lücken auf. Diese sind bei 225°, 255°, 285° und 315° el. symmetrisch angeordnet. Auch der negative Spannungsimpuls ist also in fünf Teilimpulse unterteilt Die Lücken weisen alle dieselbe einstellbare Breite α auf. Die Höhe aller zehn Teilimpulse pro Periode ist gleich groß.From FIG. 2 it can be seen that the first output voltage U (A, B) per period consists of a positive voltage pulse, which ranges from 30 ° to 150 ° el. And a negative voltage pulse, which ranges from 210 ° to 330 ° el , consists. The positive voltage pulse has four gaps of the same adjustable width «. This divides it into five rectangular partial pulses of adjustable width. The four gaps are at 45 °, 75 °, 105 ° and 135 ° el. They are arranged symmetrically at these points. The negative voltage pulse also has four gaps. These are arranged symmetrically at 225 °, 255 °, 285 ° and 315 ° el. The negative voltage pulse is also divided into five partial pulses. The gaps all have the same adjustable width α. The height of all ten partial pulses per period is the same.

Die Lückenbreite α läßt sich beim positiven und negativen Spannungsimpuls im Bereich zwischen 0° und 30" el. einstellen. Die Lückenbreite α bezeichnet --omit das Doppelte des Steuerwinkels a/2. Im Fall α = 0° erhält man zwei nicht unterteilte Spannungsimpulse, im Fall λ = 30° zehn einzelne Nadelimpulse verschwindender Breite. Durch eine Veränderung der Gesamtbreite cc in den angegebenen Grenzen läßt sich der Mittelwert der Grundschwingung der Ausgangsspannung U(A, B) verändern.The gap width α can be set in the range between 0 ° and 30 "el. For the positive and negative voltage pulse. The gap width α denotes - thus double the control angle a / 2. In the case α = 0 °, two non-subdivided voltage pulses are obtained, ten individual needle pulses of vanishing width in the case of λ = 30 ° By changing the total width cc within the specified limits, the mean value of the fundamental oscillation of the output voltage U (A, B) can be changed.

Es soll noch einmal hervorgehoben werden, daß die Hauptventile π 11, π 12, π 14, η 15 des ersten Wechselrichters w\ in der Weise gezündet werden, daß sich die in F i g. 2 dargestellte Ausgangsspannung U(A, B) ergibt Das ist nach verschiedenen Zündimpulsmustern möglich. Bevorzugte Zündimpulsmuster für den Wechselrichter w\ sind in Fig.4 in Diagrammen 2 und 3 dargestellt um eine iastünabhängige Ausgangsspannung U(A, B) zu erhalten, muß dabei nacheinander durch gleichzeitige Zündung und Löschung der Hauptventile nil bzw. π 14 sowie π 12 bzw. π 15 dasIt should be emphasized again that the main valves π 11, π 12, π 14, η 15 of the first inverter w \ are ignited in such a way that the in F i g. 2 shows the output voltage U (A, B) This is possible according to different ignition pulse patterns. Preferred Zündimpulsmuster for the inverter w \ are shown in Figure 4 in Charts 2 and 3 to a iastünabhängige output voltage U (A, B) to obtain, is successively by simultaneous ignition and extinction of the main valves must be nil or π 14 and π 12 or . π 15 that

Potential an den beiden primärseitigen Anschlußklemmen des Transformators 11 stets definiert sein.Potential at the two primary-side terminals of the transformer 1 1 must always be defined.

Die vier steuerbaren Hauptventile π 21, π 22, π 24, η 25 des zweiten Wechselrichters w2 werden so angesteuert, daß sich der in F i g. 2 dargestellte zeitliche Verlauf der zweiten Ausgangsspannung U(B, C) ergibt. Diese i^eite Ausgängsspannung U(B, C) besieht pro Periode ifus vier positiven Und vier negativen Spannungsimpulsen. Alle diese Spannungsimpulse haben dieselbe Breite von 30° el. und sind rechteckig, Die vier positiven Spannungsimpulse liegen symmetrisch bei 15°. 165°, 225° und 315° el. Die vier negativen Spannungsimpulse liegen symmetrisch bei 45°, 135°. 195° und 345° el. Si^p besitzen an diesen Stellen also mittig angeordnet, symmetrische Lücken der bereits erwähnten Gesamtbreite Λ. Diese Gesamtbreite α ist bei den Lücken ebenfalls gemeinsam einstellbar, vorzugsweise zusammen mit der Gesamtbreite der Lücken der ersten Ausgangsspannung U(A, B). The four controllable main valves π 21, π 22, π 24, η 25 of the second inverter w2 are controlled in such a way that the in FIG. 2 shows the time profile of the second output voltage U (B, C) . This final output voltage U (B, C) has four positive and four negative voltage pulses per period ifus. All these voltage pulses have the same width of 30 ° el. And are rectangular. The four positive voltage pulses are symmetrical at 15 °. 165 °, 225 ° and 315 ° el. The four negative voltage pulses are symmetrical at 45 °, 135 °. 195 ° and 345 ° el. Si ^p therefore have symmetrical gaps of the already mentioned overall width Λ arranged in the middle at these points. This total width α can also be set jointly for the gaps, preferably together with the total width of the gaps of the first output voltage U (A, B).

Die Hauptventile π 21, π 22, π 24, π 25 des zweiten Wechselnder s w 2 werden also in der Weise gezündet, daß sich die in Fig.2 dargestellte Ausgangsspannung U(B, C) ergibt. Das ist wiederum nach verschiedenen Zündimpulsmustern möglich. Bevorzugte Zündimpulsmuster für den Wechselrichter w 2 sind in F i g. 5 in den Diagrammen 7 und 8 dargestellt. Um eine lastunabhängige Ausgangsspannung U(B C) zu erhalten, muß dabei nacheinander durch gleichzeitige Zündung und Löschung der Hauptventile π 21 bzw. η 24 sowie η 22 bzw. π 25 las Potential an den beiden primärseitigen Anschlußklemmen des Transformators 12 stets definiert sein.The main valves π 21, π 22, π 24, π 25 of the second alternator s w 2 are therefore ignited in such a way that the output voltage U (B, C) shown in FIG. 2 results. This, in turn, is possible according to different ignition pulse patterns. Preferred ignition pulse patterns for the inverter w 2 are shown in FIG. 5 shown in diagrams 7 and 8. In order to obtain a load-independent output voltage U (BC) , the main valves π 21 or η 24 and η 22 or π 25 must always be defined one after the other at the two primary-side terminals of the transformer 12.

Beim Vergleich der beiden Ausgangsspannungen U(A. B) und U(B, C) ist in F i g. 2 festzustellen, daß die Höhe der zehn Einzelimpulse der ersten Ausgangsspannung U(A, B) größer ist als die Höhe der sechszehn Einzelimpulse der zweiten Ausgangsspannung U(B, C). Der Vergrößerungsfaktor beträgt (2 + ]ß). Dies wird im vorliegenden Fall dadurch erreicht, daß das Übersetzungsverhältnis Eingangsspannung zu Ausgangsspannung des Ausgangstranformators / 2 um den genannten Faktor (2 + j/3). größer ist als das Übersetzungsverhältnis des Transformators 11.When comparing the two output voltages U (A. B) and U (B, C) , FIG. 2 determine that the height of the ten individual pulses of the first output voltage U (A, B) is greater than the height of the sixteen individual pulses of the second output voltage U (B, C). The magnification factor is (2 + ] ß). In the present case, this is achieved in that the transformation ratio of the input voltage to the output voltage of the output transformer / 2 is increased by the mentioned factor (2 + j / 3). is greater than the transformation ratio of the transformer 1 1.

Das Ergebnis der transformatorischen Zusammensetzung der beiden Ausgangsspannungen U(A, ß^und U(B, C) ist im letzten Diagramm der F i g. 2 dargestellt. Die sich ergebende Gesamtausgangsspannung U(A, C) ist weitgehend der Sinusform angenähert Sie besteht aus vierzehn einzelnen Teilimpulsen von rechteckförmigem, zumeist treppenförmigem Verlauf. Alle 30° el findet sich jetzt eine Lücke. Die Lücken zwischen allen Teilimpulsen haben dieselbe Breite α. Die Breite α aller zwölf Lücken pro Periode ist gleichmäßig und gleichförmig um denselben Betrag veränderbar. Der Steuerwinkel a/2 liegt im Bereich von 0° bis 15° el. Wird er verändert, so wird die Amplitude der Grundschwingung der Gesamtausgangsspannung U(A, C) betragsmäßig verändertThe result of the transformational composition of the two output voltages U (A, ß ^ and U (B, C) is shown in the last diagram in Fig. 2. The resulting total output voltage U (A, C) is largely approximated to the sinusoidal shape it consists of fourteen individual partial pulses with a rectangular, mostly step-shaped course. There is now a gap every 30 ° el. The gaps between all partial pulses have the same width α. The width α of all twelve gaps per period can be varied uniformly and uniformly by the same amount. The control angle a / 2 lies in the range from 0 ° to 15 ° el. If it is changed, the amplitude of the fundamental oscillation of the total output voltage U (A, C) is changed in terms of amount

Eine Analyse des Kurvenverlaufs ergibt, daß die zwölfpulsige Gesamtausgangsspannung U(A, C) neben der Grundschwingung nur Oberschwingungen der 'IU 13, 23, 25. ... Ordnung besitzt Oberschwingungen einer so hohen Ordnungszahl werden in den meisten Anwendungsfällen nicht als störend empfunden. Bei einer Änderung des Sieuerwinkels «/2 ändern sich nur die Amplitude der Grundschwingung und die Amplitude dieser Oberschwingungen. Es treten dabei jedoch im gesai tten Bereich des Steuerwinkels «/2 keine Oberschwingungen einer anderen Ordnungszahl hinzu. Die Anzahl der Ordnungszahlen ist also im gesamten Steuerwinkelbereich konstant.
Zwischen der in Fig. 1 dargestellten Wechselrichteranordnung und der Last L kann zusätzlich noch eine (nicht gezeigte) Filteranordnung aus Induktivitäten urtd Kapazitäten oder auch aus aktiven Filtern angeordnet werden, die den Betrag der 11, 13., 23, 25. ... Oberschwingung der Gesamtausgangsspannung U(A, An analysis of the course of the curve shows that the twelve-pulse total output voltage U (A, C) only has harmonics of the IU 13, 23, 25 ... If the Sieuer angle / 2 changes, only the amplitude of the fundamental oscillation and the amplitude of these harmonics change. However, there are no harmonics of a different ordinal number in the entire range of the control angle / 2. The number of ordinal numbers is therefore constant in the entire control angle range.
Between the inverter arrangement shown in FIG. 1 and the load L , a filter arrangement (not shown) composed of inductances or capacitances or also of active filters can also be arranged, which have the magnitude of the 11th, 13th, 23rd, 25th ... harmonic the total output voltage U (A,

C) auf das notwendige Maß herabsetzen, z. B. so. daß der Oberschwingungsgehalt kleiner als 5% wird. C) reduce to the necessary level, e.g. B. so. that the harmonic content is less than 5%.

Fig. 3 zeigt eine Wechselrichteranordnung, die zur Erzeugung einer zwölfpulsigen, dreiphasigen Gesamtausgangsspannung vorgesehen ist. Die Grundschwin-Fig. 3 shows an inverter arrangement which is used for Generation of a twelve-pulse, three-phase total output voltage is provided. The basic

'5 gung dieser Gesamtausgangsspannung ist dem Betrag nach steuerbar.
Die Wechselrichteranordnung besteht aus einemThe amount of this total output voltage can be controlled.
The inverter arrangement consists of one

«>rct«»n iinrl pinnm 7\i/eiten ι «> Rct« »n iinrl pinnm 7 \ i / eiten ι

u X und u 2, die beide eingangsseitig an derselben Gleichspannung Ud liegen. Diese Gleichspannung Ud wird wiederum von einer Gleichspannungsquelle b geliefert, die durch einen fiktiven Mittelpunkt M'm zwei Teilspannungsquellen b 1 und b 2 gleicher Teilspannung uJ2 unterteilt ist. Jeder Wechselrichter u\ und υ 2 umfaßt in bekannter Weise sechs steuerbare Hauptventile nil bis π 16 bzw. η 21 bis η 26 in Drehstrombrükkenschaltung. Als Hauptventile nil bis π26 können wiederum insbesondere Thyristoren eingesetzt werden. Jedem der Hauptventile nil bis π26 ist eine Rückarbeitsdiode d 1 bzw. d 2 gegenparallel geschaltet. In beiden Wechselrichtern u 1 und ο 2 sind zusätzlich noch an sich bekannte Kommutierungseinrichtungen vorgesehen, welche Löschkondensatoren und gegebenenfalls zusätzlich auch steuerbare Löschventile enthalten. Auf die Darstellung dieser Kommutierungseinrichtungen, die für die Funktion erforderlich sind, wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet Die Kommutierungseinrichtungen sind so ausgebildet, daß die Hauptventile der in Reihe geschalteten Hauptzweige eines Stranges abwechselnd beliebig gezündet und gelöscht werden können, ohne daß es zu einem Kommutierungskurzschluß kommt. Es muß also z. B. das im ersten Wechselrichter u ί oben links gezeichnete Hauptventil π 16 in einer Periode beliebig häufig löschbar sein, bevor das rechts daneben eingezeichnete, mit ihm in Reihe liegende Hauptventil η 13 unmittelbar anschließend gezündet wird, und umgekehrt. Diesen Anforderungen genügen die bekannten Kommutierungseinrichtungen mit Einzellöschung oder mit Gegentaktlöschung (Siemens-Zeitschrift, 43 [19691 Heft 11, Seiten 888 bis 893), nicht jedoch mit Ventilfolgelöschung oder mit Phasenlöschung. u X and u 2, both of which are connected to the same DC voltage Ud on the input side. This direct voltage Ud is in turn supplied by a direct voltage source b which is divided by a fictitious center point M'm into two partial voltage sources b 1 and b 2 of the same partial voltage uJ2 . Each inverter u \ and υ 2 comprises in a known manner six controllable main valves nil to π 16 and η 21 to η 26 in a three-phase bridge circuit. In turn, thyristors in particular can be used as main valves nil to π26. For each of the main valves nil to π26, a work-back diode d 1 or d 2 is connected in counter-parallel. In both inverters u 1 and ο 2, commutation devices known per se are also provided which contain quenching capacitors and, if necessary, also controllable quenching valves. These commutation devices, which are required for the function, have not been shown for the sake of clarity.The commutation devices are designed so that the main valves of the main branches of a line connected in series can be alternately ignited and extinguished without causing a commutation short circuit . So it must z. B. the main valve π 16 drawn in the first inverter u ί top left can be deleted as often as desired in a period before the main valve η 13 drawn in series with it is ignited immediately afterwards, and vice versa. The known commutation devices with individual cancellation or push-pull cancellation (Siemens-Zeitschrift, 43 [19691 Issue 11, pages 888 to 893) meet these requirements, but not with valve sequence cancellation or phase cancellation.

Die drei Ausgänge Ri₁Sl, Tl und R 2,52, T2 jedes Wechselrichters u 1 bzw. u 2 führen in eine Übertragerschaltung T, die zwei Transformatoren m 1 und m 2 enthält In der Übertragerschaltung T werden die Ausgangsspannungen beider Wechselrichter u i und u 2 zu einer Gesamtausgangsspannung zusammengesetzt, die an den Phasenklemmen R, S, Terscheint In F i g. 3 sind die beiden dreiphasigen Transformatoren ml und m2 in der sogenannten Dz O-Schaltung ausgeführt Anstelle dieser Dz O-Schaltung kann auch eine Dz 6-Schaltung verwendet werden. Insbesondere die Dz O-Schaltung hat den Vorzug, daß sie für eine guteThe three outputs Ri ₁ Sl, Tl and R 2, 52, T2 of each inverter u 1 and u 2 lead into a transformer circuit T which contains two transformers m 1 and m 2. In the transformer circuit T , the output voltages of both inverters u i and u 2 combined to form a total output voltage which appears at the phase terminals R, S, T in FIG. 3, the two three-phase transformers ml and m 2 are designed in what is known as the Dz O circuit. Instead of this Dz O circuit, a Dz 6 circuit can also be used. In particular, the Dz O circuit has the advantage that it is used for good

⁶^ Stromaufteilung auf der Primärseite bei Schiefiast sorgt Weiterhin ist es auch möglich, eine Dy 5- oder eine Dy 11-Schaltung einzusetzen. Allgemein gesprochen müssen am Ausgang beider Wechselrichter u\, u2 ⁶ ^ Current distribution on the primary side ensures unbalanced load. Furthermore, it is also possible to use a Dy 5 or a Dy 11 circuit. Generally speaking, u \, u2

Transformatorschaltungen verwendet Werden, die die Sekundärspannung gegenüber der Primärspannung um denselben Phasenwinkel drehen; weiterhin muß eine dieser Transformatoi'schaltungen einen auflösbaren Sternpunkt besitzen, damit sie an die andere Transformatorschaltung angeschlossen werden kann.Transformer circuits are used that convert the secondary voltage to the primary voltage rotate the same phase angle; furthermore, one of these transformer circuits must be resolvable Have a neutral point so that it connects to the other transformer circuit can be connected.

Aus F i g. 3 geht hervor, daß die beiden Transformatoren m 1 und m2 im wesentlichen gleichen Schaltungsaufbau besitzin. Die Primärwicklungen sind im Dreieck geschaltet. Sekundärseitig sind auf jedem Schenkel jeweils zwei Sekundärwicklungen angeordnet. Jeweils zwei Sekundärwicklungen benachbarter Schenkel sind in Reihe geschaltet. Die Sekundärseite Verbindung der beiden Transformatoren m 1 und m 2 ist so getroffen, daß die Reihenschaltung von zwei Sekundärwicklungen des einen Transformators ml oder m2 mit der entsprechenden Reihenschaltung von zwei Sekundärwicklungen des anderen Transformators m 2 bzw. m 1 in Serie geschaltet ist. Der eine Endpunkt dieser Gesamtserienschaltung ist jeweils an eine herausgeführte Sternpunktklemme M gelegt, der andere Endpunkt führt an eine der Phasenklemmen R, S, T. Die Ausgangsklemmen des Transformators m 1 sind mit Vi, Vi, Wi und die Ausgangsklemmen des Transformators m2 sind mit U2, V2, W2 bezeichnet. An den Ausgangsklemmen t/2, V2, W2 des Transformators /n2, die direkt zu den Phasenklemmen R, S bzw. T führen, und an der Sternpunktklemme Λ-f des Transformators m 1 steht ein dreiphasiges, symmetrisches Spannungssystem einschließlich der Sternspannungen zur Verfügung.From Fig. 3 it can be seen that the two transformers m 1 and m2 have essentially the same circuit structure. The primary windings are connected in a triangle. On the secondary side, two secondary windings are arranged on each leg. Two secondary windings on adjacent legs are connected in series. The secondary connection of the two transformers m 1 and m 2 is made so that the series connection of two secondary windings of one transformer ml or m2 is connected in series with the corresponding series connection of two secondary windings of the other transformer m 2 or m 1. One end point of this overall series circuit is each connected to a lead-out star point terminal M, the other end point leads to one of the phase terminals R, S, T. The output terminals of transformer m 1 are Vi, Vi, Wi and the output terminals of transformer m2 are U2 , V2, W2 . A three-phase, symmetrical voltage system including the star voltages is available at the output terminals t / 2, V2, W2 of the transformer / n2, which lead directly to the phase terminals R, S or T , and at the star point terminal Λ-f of the transformer m 1 .

Zum Zünden aller Hauptventile nt, η2 ist ein gemeinsames Steuergerät C vorgesehen. Der Übersichtlichkeit halber ist für jeden der beiden Wechselrichter ul, u2 nur eine einzige Verbindungsleitung zwischen einem Hauptventil π 16 bzw. π 25 und dem Steuergerät C eingezeichnet, über welche die Zündsignale ζ 16 bzw. ζ 26 gegeben werden. Falls steuerbare Löschventile in den Kommutierungseinrichtungen der Wechselrichter u 1, u2 vorhanden sind, gibt das Steuergerät Cauch Steuerimpulse an diese Löschventile ab.A common control unit C is provided for igniting all main valves nt, η2. For the sake of clarity, only a single connecting line between a main valve π 16 or π 25 and the control unit C is shown for each of the two inverters ul, u 2, via which the ignition signals ζ 16 and ζ 26 are given. If there are controllable extinguishing valves in the commutation devices of the inverters u 1, u2 , the control device Cauch sends control pulses to these extinguishing valves.

Das Steuergerät bildet, wie später noch näher ausgeführt wird, ein periodisches analoges Synchronisiersignal, aus welchem in Abhängigkeit von einer von außen zugeführten Steuergleichspannung u_c die Steuersignale gleichermaßen für die Hauptventile π 11 bis π 16 und für die Hauptventile π 21 bis π 26 hergeleitet werden. Die einzelnen Hauptventile nil bis η 26 werden dabei pro Periode mehrfach gezündet und gelöscht Die Frequenz beider Wechselrichter u 1 und u 2 kann am Steuergerät Cgemeinsam mittels einer von außen zugeführten Frequenzsteuerspannung ui fest eingestellt oder in Abhängigkeit von anderen Größen geführt werden. Über die Steuergleichspannung u_c kann der Steuerwinkel a/2 verändert und damit der Betrag der Gesamtausgangsspannung gestellt werden. Der Steuerwinkel all ist im allgemeinen proportional zur Steuergleichspannung U₀. Die Steuergleichspannung u_c kann in Abhängigkeit von anderen Größen geführt oder — wie in Fig.3 dargestellt — in einem Regelkreis gebildet werden.As will be explained in more detail later, the control unit forms a periodic analog synchronization signal from which the control signals for the main valves π 11 to π 16 and for the main valves π 21 to π 26 are derived as a function of an externally supplied DC control voltage u _c . The individual main valves nil to η 26 are ignited and extinguished several times per period. The frequency of both inverters u 1 and u 2 can be set on the control unit C jointly by means of an externally supplied frequency control voltage ui or controlled depending on other variables. The control angle a / 2 can be changed via the DC control voltage u _c , and thus the amount of the total output voltage can be set. The control angle all is generally proportional to the DC control voltage U ₀ . The DC control voltage u _c can be performed as a function of other variables or - as shown in FIG. 3 - can be formed in a control loop.

Bei der in F i g. 3 dargestellten Wechselrichteranordnung läßt sich durch einen Spannungsregelkreis die Gesamtausgangsspannung am Ausgang der Über- 6=; tragerschaitdng T konstant halten. Die Gesamtausgangsspannung wird somit unabhängig von Schwankungen der Gleichspannung ua und von Laststößen des Verbrauchers. Im Spannungsregelkreis wird zunächst mittels eines Spannungswandlers W der Istwert der Gesamtausgangsspannung zwischen den Phasenklemmen R, S, Terfaßt. Dieser Spannungüistwert t/;wird mit einem Spännungssollwert u_s, der durch einen als Potentiometer dargestellten Sollwertgeber P vorgegeben ist, am Eingang eines Spannungsreglers V verglichen, Der Spannungsregler Vgiibt in Abhängigkeit von der Regelabweichung die Steuergleichspannung u_c ab, welche dem Steuergerät C Zugeführt wird. Somit wird der Steuerwinkel «/2 in Abhängigkeit von der Gleichspannung U₁/ geführt. Nach Auftreten eines von dem eingestellten Spannungssollwert U₅ abweichenden Spannungsistwertes u, wird die Gesamtausgangsspannung so lange über den Steuerwinkel λ/2 nachgeregelt, bis der Spannungsistwert u, den Spannungssollwerl u, wieder erreicht hat.In the case of the in FIG. 3, the total output voltage at the output of the over- 6 =; Keep the support section T constant. The total output voltage is thus independent of fluctuations in the DC voltage, among other things, and of load surges from the consumer. In the voltage control loop, the actual value of the total output voltage between the phase terminals R, S, Ter is first recorded by means of a voltage converter W. This voltage actual value t /; is compared with a voltage setpoint u _s , which is specified by a setpoint generator P represented as a potentiometer, at the input of a voltage regulator V , the voltage regulator Vgi outputs the control DC voltage u _c , which is fed to the control unit C, depending on the control deviation . Thus the control angle / 2 is performed as a function of the direct voltage U ₁ /. After an actual voltage value u deviating from the set voltage setpoint value U _{5 occurs} , the total output voltage is readjusted via the control angle λ / 2 until the actual voltage value u has reached the setpoint voltage value u again.

Die transformatorische Zusammensetzung der Gesamtausgangsspannung der Wechselrichteranordnung von F i g. 3 wird unter Zuhilfenahme der F i g. 4 und 5 erläutert. Die in den F i g. 4 und 5 gezeigten Spannungs-Zeit-Diagramme beziehen sich jeweils auf die oberhalb ebenfalls eingezeichnete Zeit- oder PhasenwinkelachseThe transformer composition of the total output voltage of the inverter arrangement from F i g. 3 is illustrated with the aid of FIG. 4 and 5 explained. The in the F i g. 4 and 5 shown voltage-time diagrams each relate to the time or phase angle axis also drawn above

Nach Fig.4 wird eine periodische Synchronisierspannung, im vorliegenden Fall beispielsweise eine symmetrische Sägezahnspannung U₂, mit der schon erwähnten einstellbaren Steuergleichspannung u_c verglichen. Die Sägezahnspannung u_z besitzt den Scheitelwert Uzo und die zwölffache Frequenz der Grundschwingung der Gesamtausgangsspannung der Wechselrichteranordnung. Haben Sägezahnspannung U₁ und Steuergleichspannung u_c denselben Wert, was an den eingezeichneten Punkten im Kurvenverlauf des ersten Diagramms von Fig.4 der Fall ist, so wird in einem (nicht gezeigten) Spannungsvergleichsglied jeweils eine Schaltflanke gebildet. Das Spannungsvergleichsglied erzeugt eine (nicht gezeigte) Rechteckspannung, die z. B. eine abfallende Schaltflanke für den WinkelAccording to FIG. 4, a periodic synchronization voltage, in the present case for example a symmetrical sawtooth voltage U ₂ , is compared with the adjustable DC control voltage u _c mentioned above. The sawtooth voltage u _z has the peak value Uzo and twelve times the frequency of the fundamental oscillation of the total output voltage of the inverter arrangement. If the sawtooth voltage U ₁ and the DC control voltage u _{c have the} same value, which is the case at the points drawn in the curve of the first diagram in FIG. 4, then a switching edge is formed in a voltage comparator (not shown). The voltage comparator generates a (not shown) square wave voltage which z. B. a falling switching edge for the angle

ßt = 15° + q · 30° - a/2 und eine ansteigende Schaltflanke für den Winkel ßi = 15° + q ■ 30° + ä/2 ß = 15 ° + q · 30 ° - a / 2 and a rising switching edge for the angle ßi = 15 ° + q ■ 30 ° + ä / 2

besitzt, wobei q = 0, 1, 2, 3 ... Man erhält somit eine Rechteckspannung mit der zwölffachen Frequenz der Grundschwingung der Gesamtausgangsspannung. Die Schaltflanken dieser Rechteckspannung liegen also symmetrisch zu den Winkelnwhere q = 0, 1, 2, 3 ... One thus obtains a square-wave voltage with twelve times the frequency of the fundamental oscillation of the total output voltage. The switching edges of this square-wave voltage are therefore symmetrical to the angles

ß2 = 15° + q ■ 30°. ß2 = 15 ° + q ■ 30 °.

Die Lücken an den Stellen 02 haben entsprechend der Größe der Sägezahnspannung u_z, die sich im Bereich von null Volt bis zum Scheitelwert u_za und umgekehrt, zeitlinear verändert, eine Gesamtbreite 2 · oc/2, die im Bereich von 30° bis 0° el. liegt Hat die Steuergleichspannung u_c z.B. die Höhe des Scheitelwerts u_zo angenommen, dann beträgt die Lückenbreite λ=0° el. Eine Verringerung der Steuergleichspannung bedeutet dann eine Vergrößerung der Lückenbreite « und damit des Steuerwinkels cell. The gaps at points 02 have a total width 2 · oc / 2 in the range from 30 ° to 0 °, corresponding to the magnitude of the sawtooth voltage u _z , which changes linearly in the range from zero volts to the peak value u _{za and vice versa} If the DC control voltage u _{c has} assumed the height of the peak value u _zo , then the gap width is λ = 0 ° el. A reduction in the DC control voltage then means an increase in the gap width and thus the control angle cell.

Aus dieser (nicht gezeigten) Rechteckspannung werden durch eine geeignete elektronische Zähl- und Verteilschaltung die Steuerimpulse für die gesteuerten Hauptventile π 11 bis π 16 des Wechselrichters u 1 und für die gesteuerten Hauptventiie n2i bis η 26 des Wechselrichters υ 2 gebildet Die Steuerimpulsbildung wird so vorgenommen, daß an den Ausgängen Rt₁Sl, From this (not shown) square-wave voltage, the control pulses for the controlled main valves π 11 to π 16 of the inverter u 1 and for the controlled main valves n2i to η 26 of the inverter υ 2 are formed by a suitable electronic counting and distribution circuit that at the outputs Rt ₁ Sl,

Ti des ersten Wechselrichters u\ gegen den fiktiven Mittelpunkt M der Gleichspannungsquelle b dil Wechselspannungen U(R X₁M), U(Sl,M)bzv/. U(Ti, M) anliegen. Ti of the first inverter u \ against the fictitious center point M of the direct voltage source b dil alternating voltages U (RX ₁ M), U (Sl, M) or v /. U (Ti, M) are applied.

Diese Wechselspannungen sind in ihrem zeitlichen Verlauf in den Diagrammen 2 bis 4 (vgl. die umrandeten arabischen Ziffern) der Fig.4 eingetragen. Die Wechselspannungen U(R 1, M), U(S I₁ Af) und U(Ti, M) bestehen aus einer Anzahl von positiven und negativen rechteckigen Spannungsimpulsen und zeigen jeweils denselben Aufbau. Sie sind aber gegeneinander jeweils um 120° el. verschoben. Zum Beispiel handelt es sich bei der Wechselspannung U (R i, M) pro Periode lim einen positiven, von 0° bis 180° el. reichenden Spannungsimpuls der Länge 180°, bei dem an den Stellen 15°, *45°, 135° und 165° el. vier negative Spannungsimpulse glei^ Höhe und Breite a. symmetrisch eingefügt sind, und um einen negativen Spannungsimpuls der Länge 180°, bei dem an den Stellen 195°, 225", i\f>" und J45^C ei. vier positive Spannungsimpulse gleicher Höhe und Breite λ symmetrisch eingefügt sind. Die Breite der eingefügten Spannungsimpulse beträgt also jeweils λ und ist einstellbar. Die Wechselspannungen U(Si, M) und U(Ti, M) zeigen pro Periode denselben, je um 120° verschobenen Aufbau. Die jeweils gezündeten Hauptventile sind rechts neben den Diagrammen angegeben.These alternating voltages are entered in their time course in diagrams 2 to 4 (see the framed Arabic numerals) in FIG. The alternating voltages U (R 1, M), U (S I ₁ Af) and U (Ti, M) consist of a number of positive and negative rectangular voltage pulses and each have the same structure. But they are each shifted by 120 ° el. For example, the AC voltage U (R i, M) per period lim is a positive voltage pulse with a length of 180 °, ranging from 0 ° to 180 ° el., At the points 15 °, * 45 °, 135 ° and 165 ° el. four negative voltage pulses equal height and width a. are inserted symmetrically, and around a negative voltage pulse of length 180 °, in which at the points 195 °, 225 ", i \ f>" and J45 ^C ei. four positive voltage pulses of equal height and width λ are inserted symmetrically. The width of the inserted voltage pulses is therefore λ in each case and is adjustable. The alternating voltages U (Si, M) and U (Ti, M) show the same structure per period, each shifted by 120 °. The main valves that are ignited are indicated to the right of the diagrams.

Aus der erwähnten (nicht gezeigten) Rechteckspannung werden auch durch geeignete elektronische Zähl- und Verteilschaltungen die Steuerimpulse für die Hauptventile π 21 bis π 26 des zweiten Wechselrichters u 2 gebildet. Die Steuerimpulsbildung erfolgt derart, daß an den Ausgängen RX 52, TI des zweiten Wechselrichters u 2 gegen den fiktiven Mittelpunkt M der Gleichspannungsquelle b die Wechselspannungen U(R2, M), U(SX M) bzw. U(Tl, M) anliegen. Diese sind in den Diagrammen 7 bis 9 von F i g. 5 eingetragen. Daraus ist zu entnehmen, daß die einzelnen Wechselspannungen U(RX M), U(S2, M) und U(T2, M) in gleicher Art und Weise aus Einzelspannungsimpulsen zusammengesetzt und gegeneinander jeweils um 120° el. verschoben sind. Zum Beispiel handelt es sich bei der Wechselspannung U(RX M) pro Periode um einen negativen Spannungsimpuls, der von 0° bis 30° el. reicht und bei dem an der Stelle 15° el. ein positiver Spannungsimpuls eingefügt ist, um einen positiven Spannungsimpuls, der von 30° bis 60° el. reicht, um einen negativen Spannungsimpuls, der von 60° bis 120° el. reicht, um einen positiven Spannungsimpuls, der von 120° bis 150° el. reicht, um einen negativen Spannungsimpuls, der von 150° bis 180° el. reicht, und bei dem an der Stelle 165° eL ein positiver Spannungsimpuls eingefügt ist, um einen positiven Spannungsimpuls, der von 180° bis 210° eL reicht und bei dem an der Stelle 195° el. ein negativer Spannungsimpuls eingefügt ist, um einen negativen Spannungsimpuls, der von 210° bis 240° el. reicht, um einen positiven Spannungsimpuls, der von 240° bis 300° el. reicht, um einen negativen Spannungsimpuls, der von 300° bis 330° el. reicht, und um einen positiven Spannungsimpuls, der von 330° bis 360° el. reicht und bei dem an der Stelle 345° el. ein negativer Spannungsimpuls eingefügt ist Die Breite der symmetrisch eingefügten positiven und negativen Spannungsimpulse beträgt jeweils « und ist einstellbar. The control pulses for the main valves π 21 to π 26 of the second inverter u 2 are also formed from the aforementioned square-wave voltage (not shown) by suitable electronic counting and distribution circuits. The control pulse is generated in such a way that the alternating voltages U (R2, M), U (SX M) and U (Tl, M) are present at the outputs RX 52, TI of the second inverter u 2 against the fictitious center M of the direct voltage source b. These are shown in diagrams 7 through 9 of FIG. 5 registered. From this it can be seen that the individual alternating voltages U (RX M), U (S2, M) and U (T2, M) are composed in the same way from individual voltage pulses and are each shifted from one another by 120 ° el. For example, the alternating voltage U (RX M) is a negative voltage pulse per period, which ranges from 0 ° to 30 ° el. And in which a positive voltage pulse is inserted at 15 ° el., A positive voltage pulse , which ranges from 30 ° to 60 ° el., to a negative voltage pulse, which ranges from 60 ° to 120 ° el., to a positive voltage pulse, which ranges from 120 ° to 150 ° el., to a negative voltage pulse, the ranges from 150 ° to 180 ° el., and in which a positive voltage pulse is inserted at the point 165 ° eL, by a positive voltage pulse which extends from 180 ° to 210 ° eL and in which at the point 195 ° el negative voltage pulse is inserted to a negative voltage pulse, which ranges from 210 ° to 240 ° el., to a positive voltage pulse, which ranges from 240 ° to 300 ° el., to a negative voltage pulse, which ranges from 300 ° to 330 ° el . and a positive voltage pulse that ranges from 330 ° to 360 ° el. re icht and in which a negative voltage pulse is inserted at 345 ° el. The width of the symmetrically inserted positive and negative voltage pulses is and is adjustable.

Sind die in den Diagrammen 2 bis 4 von F i g. 4 und in den Diagrammen 7 bis 9 von Fig.5 angegebenen Wechselspannungen positiv, sind die auf der Plusseite der Gleichspannungsquelle b liegenden Hauptventile η 13, η 12, η 11 bzw. π 23, «22, «21 gezündet; sind *ie negativ, so sind die auf der Minusseite liegenden Hauptventile «16, π 15, /714 bzw. «26, π 25, «24 gezündet. An den angegebenen Stellen der Periodendauer sind alle eingefügten Spannungsimpulse in ihrer Breite α in einem SteuerwinkelbereichAre the in diagrams 2 to 4 of F i g. Positive 4 and in the diagrams of Fig.5 7 to 9 specified AC voltages are the main valves lying b on the plus side of the DC voltage source η 13 η 12 η 11 or 23 π, "22, ignited,"21; if * ie are negative, the main valves «16, π 15, / 714 or« 26, π 25, «24 on the minus side are ignited. At the specified points of the period, all inserted voltage pulses are in their width α in a control angle range

0° < 2 · all < 30° el.0 ° <2 all < 30 ° el.

durch die Steuergleichspannung u_c gleichmäßig undby the control DC voltage u _c evenly and

ίο gleichsinnig verschiebbar. Der in den Fig.4 und j beispielsweise dargestellte Fall gilt für einen Steuerwinkel a/2 = 7,5° el.ίο can be moved in the same direction. The case shown as an example in FIGS. 4 and j applies to a control angle a / 2 = 7.5 ° el.

Die als Leiterspannung gemessene Ausgangsspannung zwischen den Ausgängen Λ1, 51 des ersten Wechselrichters u 1 ergibt sich als Differenz der Wechselspannungen U(Ri, M) und U(Si, M) in den Diagrammen 2 bzw. 3 von F ί g. 4. Diese Ausgangss^annung U(Ri, Si) ist in Fig.4 im Diagramm 5 eingetragen. Sie entspricht identisch dem Verlauf der ersten Ausgaiigsspäfinüi'ig U(A, B) von Fig.2, ist allerdings demgegenüber um 30° nach links phasenverschoben. Sie braucht im einzelnen nicht nochmals beschrieben zu werden. Entsprechend ergibt sich die Ausgangsspannung U(Si, TX) des ersten Wechselrhh-The output voltage measured as the line voltage between the outputs Λ1, 51 of the first inverter u 1 results as the difference between the alternating voltages U (Ri, M) and U (Si, M) in diagrams 2 and 3 of F ί g. 4. This output U (Ri, Si) is entered in Fig. 4 in Diagram 5. It corresponds identically to the course of the first Ausgaiigsspäfinüi'ig U (A, B) of Fig. 2, but is phase-shifted by 30 ° to the left. It does not need to be described again in detail. The output voltage U (Si, TX) of the first alternating

²S ters u i als Differenz der Wechselspannungsverläufe U(SX, M) und U(TX, M) in den Diagrammen 3 und 4 von Fig.4. Diese Ausgangsspannung U(SX, TX) ist im Diagramm 6 von F i g. 4 eingezeichnet. Sie ist gegenüber der Ausgangsspannung U(R 1,51) von Diagramm 5 um 120° nach rechts verschoben. Die beiden Ausgangsspannungen U(Ri, Si) und U(SX, TX) erscheinen auch phasenrichtig an den Ausgangsklemmen UX, Vi bzw. Vl, Wl des Transformators «71 als Wechselspannungen U(Ui, Vl)bzw. U(VX, Wl). ² S ters ui as the difference between the alternating voltage curves U (SX, M) and U (TX, M) in diagrams 3 and 4 of FIG. This output voltage U (SX, TX) is shown in diagram 6 of FIG. 4 drawn. It is shifted by 120 ° to the right compared to the output voltage U (R 1.51) of diagram 5. The two output voltages U (Ri, Si) and U (SX, TX) also appear in the correct phase at the output terminals UX, Vi and Vl, Wl of the transformer 71 as alternating voltages U (Ui, Vl) or. U (VX, Wl).

Die Ausgangsspannung U (R 2, 52) des zweiten Wechselrichters u 2 ergibt sich als Leiterspannung zwischen den Ausgängen RX S2 aus der Differenz der Wechselspannungen U (R 2, M) und U (S 2, M) in den Diagrammen 7 und 8 von Fi g. 5. Diese Ausgangsspannung U(R2, 52) ist h Diagramm 10 von Fig.5. eingetragen. Der zeitliche Verlauf entspricht genau der Ausgangsspannung U(B, C) von Fig.2, ist demgegenüber jedoch um 30° nach links phasenverschoben. Eine nähere Beschreibung dieser Ausgangsspannu;g U (R 2, The output voltage U (R 2, 52) of the second inverter u 2 results as the line voltage between the outputs RX S2 from the difference between the alternating voltages U (R 2, M) and U (S 2, M) in diagrams 7 and 8 of Fi g. 5. This output voltage U (R2, 52) is shown in diagram 10 of FIG. registered. The time course corresponds exactly to the output voltage U (B, C) of FIG. 2, but is phase shifted by 30 ° to the left. A more detailed description of this output voltage g U (R 2,

52) erübrigt sich somit.52) is therefore unnecessary.

Die Ausgangsspannung U(SX T2) des zweiten Wechselrichters u2, die in Fig.5 im Diagramm 11 eingetragen ist, ergibt sich entsprechend als Differenz der Wechselspannungen U (S 2, M) und U(TX M) in den Diagrammen 8 und 9 der F i g. 5. Die Ausgangsspannung U(S2, T2) ist gegenüber der anderen Ausgangsspannung U(R 2,5 2) um 120° el. phasenverschoben.The output voltage U (SX T2) of the second inverter u2, which is entered in Figure 5 in diagram 11, results accordingly as the difference between the alternating voltages U (S 2, M) and U (TX M) in diagrams 8 and 9 of F i g. 5. The output voltage U (S2, T2) is phase shifted by 120 ° el. Compared to the other output voltage U (R 2.5 2).

Die beiden Ausgangsspannungen U(RX 52) und U (S 2, 72) erscheinen phasenrichtig an den Ausgangsklemmen t/2, V2 bzw. V2, W2 des Transformators 777 2, wenn dessen Sternpunkt — abweichend von der Darstellung in Fig.3 - kurzgeschlossen ist, als Wechselspannungen U(U2, V2)bzw. U(V2, W2). The two output voltages U (RX 52) and U (S 2, 72) appear in the correct phase at the output terminals t / 2, V2 or V2, W2 of the transformer 777 2 if its star point - in contrast to the illustration in FIG. 3 - is short-circuited is, as alternating voltages U (U2, V2) or. U (V2, W2).

Verbindet man nun in der in Fig.3 dargestellten Weise die Sternpunktklemmen des Transformators m 2 mit den Ausgangsklemmen UX, VX bzw. WX des Transformators m X, dann addiert sich die Ausgangsspannung U(R X, SX) von Diagramm 5 in Fi g. 4 zu der Ausgangsspannung U(RX 52) von Diagramm 10 inIf you now connect the star point terminals of the transformer m 2 with the output terminals UX, VX or WX of the transformer m X in the manner shown in FIG. 3, then the output voltage U (RX, SX) from diagram 5 in FIG. 4 to the output voltage U (RX 52) of diagram 10 in

⁶S Fig.5. Die Addition ergibt eine Gesamtausgangsspannung U(UX V2), deren zeitlicher Verlauf für den Steuerwinkel a/2 = 7,5° el. im Diagramm 12 von Fi g. 5 dargestellt ist Der Verlauf dieser Gesamtausgangsspan- ⁶ S Fig. 5. The addition results in a total output voltage U (UX V2), the course of which over time for the control angle a / 2 = 7.5 ° el. In diagram 12 of FIG. 5 shows the course of this total output voltage

24 23 6Oi24 23 6Oi

nung U (LJ 2, VZ) entspricht der Gesamtaasgangsspannung U(A, C) von Fig.2, ist jedoch gegenüber dieser um 30° nach links verschoben. Eine nochmalige Erläuterung erübrigt sich daher.Voltage U (LJ 2, VZ) corresponds to the total output voltage U (A, C) of FIG. 2, but is shifted to the left by 30 ° compared to this. A repeated explanation is therefore not necessary.

Entsprechend ai'.diert sich auch die Ausgangsspannung U(Si, Ti) von Diagramm 6 in Fig.4 zu der Ausgangsspannung U (S 2, T2) von Diagramm 11 in Fig. 5. Die Addition ergibt eine Gesamiausgangsspannung U(VZ IV2), deren zeitlicher Verlauf für einen Steuerwinkel «/2 = 7,5° el. im Diagramm 13 von F i g. 5 dargestellt ist Diese Gesamtausgangsspannung U (V2, \V2) ist gegenüber der Gesamtausgangsspannung U (UZ V2) um 120° phasenverschoben, zeigt aber sonst denselben zeitlichen Verlauf. Die (nicht dargestellte) Gesamtausgangsspannung U(Ul, W2) zeigt ebenfalls denselben Vorlauf, ist aber um weitere 120° phasenverschoben. Am Ausgang der Übertragerschaltung Terhält man somit ein symmetrisches dreiphasiges Wechselspannungssystem mit den drei Gesamtausgangsspannungen U(UZ V2). U(VZ VV2)und U(UZ W2). Correspondingly, the output voltage U (Si, Ti) from diagram 6 in FIG. 4 also changes to the output voltage U (S 2, T2) from diagram 11 in FIG. 5. The addition results in a total output voltage U (VZ IV2) , the course of which over time for a control angle / 2 = 7.5 ° el. in diagram 13 of FIG. 5 is shown. This total output voltage U (V 2, \ V2) is phase shifted by 120 ° with respect to the total output voltage U (UZ V2) , but otherwise shows the same course over time. The total output voltage U (Ul, W2) (not shown) also shows the same lead, but is phase-shifted by a further 120 °. A symmetrical three-phase AC voltage system with the three total output voltages U (UZ V2) is thus obtained at the output of the transformer circuit Ter. U (VZ VV2) and U (UZ W2).

Im Diagramm 14 von Fig. 5 ist die im Diagramm 12 dargestellte Gesamtausgangsspannung U(UZ VT)(Ur den Fall dargestellt, daß der Steuerwinkel <x/2 = 0° el. beträgt Auch diese Gesamtausgangsspanniing .st weitgehend der Sinusform angenähert. Sie ist iils Grundform anzusehen, aus der bei t/2 * 0 durch Einfügen von Lücken Gesamtausgangsspannungen mit ge· ingerem Mittelwert entstehen.In diagram 14 of FIG. 5, the total output voltage U (UZ VT) shown in diagram 12 (Ur shows the case that the control angle is <x / 2 = 0 ° el.) This total output voltage .st largely approximates the sinusoidal shape To look at the basic form from which total output voltages with a lower mean value arise at t / 2 * 0 by inserting gaps.

Es war eingangs vorausgesetzt worden, daß beide V/echselnchtei u\.u2 an derselben Gleichspannung Ud liegen. Aus dem Vergleich zwischen den Diagrammen 5 und 6 in F ι g. 4 und den Diagrammen 10 and 11 in F i g. 5 ist ersichtlich, daß die Amplituden der Ausgangsspannungen U(RX. SX) und L!(Si. Ti) gegenüber den Amplituden der Ausgangsspannungen U(R 2. S2) und I (SZ T2) größere Werte haben. Das wird durch das unterschiedliche Übersetzungsverhältnis der beiden Transformatoren m 1 und m 2 erreicht. Hat der Transformator m 1 das Übersetzungsverhältnis 1. dann muß der Transformator m 2 das Übersetzungsverhältnis (2 + y'3) haben.At the beginning it was assumed that both V / echelnchtei u \ .u2 are connected to the same direct voltage Ud . From the comparison between diagrams 5 and 6 in FIG. 4 and diagrams 10 and 11 in FIG. 5 it can be seen that the amplitudes of the output voltages U (RX. SX) and L! (Si. Ti) have greater values than the amplitudes of the output voltages U (R 2. S2) and I (SZ T2). This is achieved through the different transformation ratios of the two transformers m 1 and m 2. If the transformer m 1 has the transformation ratio 1. then the transformer m 2 must have the transformation ratio (2 + y'3).

Aus den Diagrammen 12 und 13 der Fig. 5 ist ersichtlich, daß die Gesamtausgangsspannung U (U 2. V2) bzw. U(V2, W2) einen zwölfpulsigen Spannungsverlauf hat. Dieser Spannungsverlauf enthalt bei jedem Steuerwinkel t/2 außer der Grundschwingung nur Oberschwingungen der Ordnungszahl η = (\2 ρ ± 1) mit p=1. 2. 3 .., also Oberschwingungen der Ordnungszahl 11.13.23.25.. usw.It can be seen from diagrams 12 and 13 in FIG. 5 that the total output voltage U (U 2. V2) or U (V2, W2) has a twelve-pulse voltage curve. At each control angle t / 2, this voltage curve contains, apart from the fundamental, only harmonics of the ordinal number η = (\ 2 ρ ± 1) with p = 1. 2. 3 .., i.e. harmonics of the ordinal number 11.13.23.25 .. etc.

Wegen der hohen Pulsigkeit der Gesamtausgangsspannung U(UZ VZ). U(VZ WZ) und U(UZ WZ) wird eine hohe Stellgeschwindigkeit erreicht. Mit anderen Worten: Tritt eine Störung auf, so kann diese Störung bereits durch Veränderung der Breite \ der nächsten Lücke in den einzelnen Ausgangsspannungen berücksichtigt und rückgängig gemacht werden. Es braucht also nicht der Ablauf einer vollen Periode abgewartet zu werden. Daraus resultiert eine kleine statistische Totzeit der Regelstrecke. Störungen können also mittels des Regelkreises sehr schnell ausgeregelt werden.Because of the high pulsation of the total output voltage U (UZ VZ). U (VZ WZ) and U (UZ WZ) a high positioning speed is achieved. In other words: If a fault occurs, this disturbance can be taken into account by changing the width \ the next gap in the individual output voltages and reversed. So there is no need to wait for a full period to elapse. This results in a small statistical dead time for the controlled system. Disturbances can therefore be corrected very quickly by means of the control loop.

in Fig.6 ist für die Gesamtausgangsspannung U (UZ V2), U(V2, W2) oder U(U2, WZ) der Verlauf der Grundschwingung, der Verlauf der Oberschwingung mit der Ordnungszahl η = 11, 13, 23, 25 und 35, der Verlauf des Klirrfaktors K und der Verlauf desIn Fig. 6, for the total output voltage U (UZ V2), U (V2, W2) or U (U2, WZ) is the curve of the fundamental, the curve of the harmonic with the ordinal number η = 11, 13, 23, 25 and 35 , the course of the distortion factor K and the course of the

GesamteffektivwertesTotal effective value

als Funktion des Steuer* winkeis a/2 aufgetragen. Daraus ist zu entnehmen, daß mit zunehmendem Steuerwinkel cdi die Amplitude der Grundschwingung (n = 1) praktisch linear abnimmt Weiterhin ist erkennbar, daß der Klirrfaktor K zwar mit zunehmendem Steuerwinkel a/2 insgesamt zunimmt, daß dabei aber außer den angegebenen keine weiteren Oberschwingungen auftreten. Dargestellt ist jedesmal der Effektivwert der Spannungen.plotted as a function of the control angle a / 2. From this it can be seen that with increasing steering angle cdi the amplitude of the fundamental wave (n = 1) almost linearly decreases can also be seen that, although the distortion factor K increases with increasing control angle a / 2 as a whole, but that there occur other than those indicated no further harmonics . The rms value of the voltages is shown each time.

Bei der Wechselrichteranordnung nach F i g. 3 wer-In the case of the inverter arrangement according to FIG. 3 will

,o den die drei Ausgangswechselspannun|jen U(UZ V2), U(VZ WZ) und U(UZ W2) gemeinsam geregelt Eine solche Regelung ist angebracht, wenn eine symmetrische Last vorliegt Ist das nicht der Fall, so kann eine einphasige Regelung vorgenommen werden. Dazu sind drei Wechselrichteranordnungen nach Fig. 1 jeweils mit einem Spannungsregelkreis zu versehen. Dabei wird die Mittelsymmetrie der Grundschwinjgung bei Einhaltung der Zwölfpulsigkeit der Phasenspannung beibehalten. The three output alternating voltages U (UZ V2), U (VZ WZ) and U (UZ W 2) are regulated jointly. Such regulation is appropriate when there is a symmetrical load be made. For this purpose, three inverter arrangements according to FIG. 1 are each to be provided with a voltage control circuit. The mean symmetry of the fundamental oscillation is retained while maintaining the twelve-pulse phase voltage.

In F i g. 7 ist in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines Steuergerätes C veranschaulicht. Es dieni zur Bildung von Zündsignalen ζ 11 bis ζ 16 sowie ζ 21 bis ζ 26 für die Hauptventile der beiden Wechselrichter υ 1 bzw. u 2 bei gemeinsamer dreiphasiger Spannungsregelung. In den Fig.8 und 9 ist der zeitliche Verlauf der Signale, die bei diesem Steuergerät C auftreten, dargestellt Die F i g. 7 bis 9 werden im folgenden gemeiiu.-m betrachtetIn Fig. 7, an exemplary embodiment of a control device C is illustrated in a schematic representation. It is used to generate ignition signals ζ 11 to ζ 16 and ζ 21 to ζ 26 for the main valves of the two inverters υ 1 and u 2 with common three-phase voltage regulation. In FIGS. 8 and 9, the time course of the signals that occur in this control unit C is shown. 7 to 9 are considered in the following in common

Nach Fig. 7 wird die Frequenzsteuerspannung w einem Spannungs-Frequenz-Wandler F zugeführt der zwei zueinander inverse rechteckförniige Ausgangssignale d und e (vgl. F i g. 8) abgibt Die Frequenz dieser Ausgangssignale c/und eist gleich dem Zwölf fachen der Grundschwingung der Gesamtausgangsspannung. Beide Ausgangssignale d und e w«rden in einen Sägezahngenerator C gegeben, der als periodische Synchronisierungsspannung eine symmetrische Sägezahnspannung u, liefert. Die Sägezahnspannung u, wird dann einem Eingang eines Spannungsvergleichsgliedes H zugeführt. Der andere Eingang dieses Spannungsvergleichsgliedes H ist durch die Steuergleichspannung ι/, beaufschlagt. Die beiden Eingangsspannungen u, und u, werden miteinander verglichen. Da« Spannungsvergleichsglied H. das bevorzugt noch eine Einrichtung zur Aussteuerbegrenzung besitzt, liefert zwei zueinander inverse pulsförmige Ausgangssignale a und b. |eweils bei Spannungsgleichheit der Spannungen u, und u, besitzen diese beiden Ausgangssignale a und b eine inverse Umschaltflanke (H-* L, L-* H) Beide Ausgangssignale a und fcsind einer logischen Verknüpfungsschaltung /.zugeleitet.According to FIG. 7, the frequency control voltage w is fed to a voltage-frequency converter F which emits two inverse square output signals d and e (see FIG. 8). The frequency of these output signals c / and e is equal to twelve times the fundamental oscillation of Total output voltage. Both output signals d and e would be fed into a sawtooth generator C, which supplies a symmetrical sawtooth voltage u as a periodic synchronization voltage. The sawtooth voltage u is then fed to an input of a voltage comparator H. The other input of this voltage comparator H is acted upon by the DC control voltage ι /. The two input voltages u and u are compared with one another. Since the voltage comparator H. preferably also has a device for limiting the modulation, it supplies two mutually inverse pulse-shaped output signals a and b. When the voltages u and u are equal, these two output signals a and b have an inverse switching edge (H- * L, L- * H). Both output signals a and fc are fed to a logic circuit.

Die Ausgangssignale d und e des Spannungs-Frequenz-Wandlers F werden nicht nur in den Sägezahngenerator C. sondern auch in ein Schieberegister N gegeben. Hier werden nacheinander Schaltimpulse c 1 bis c 12 gebildet, die über zwölf getrennte Leitungen ebenfalls der logischen Verknüpfungsschaltung L zugeleitet werden. Die einzelnen Schaltimpulse c 1 bis c 12. von denen pro Periode und pro Kanal nur einerThe output signals d and e of the voltage-frequency converter F are not only fed into the sawtooth generator C but also into a shift register N. Switching pulses c 1 to c 12 are formed here one after the other, which are also fed to the logic circuit L via twelve separate lines. The individual switching pulses c 1 to c 12. of which only one per period and per channel

6a gebildet wird, sind bei jeder Frequenz der Ausgangssignale d, e jeweils Um 30° el. gegeneinander versetzt Ihre Länge beträgt 30° ei.6a is formed, at each frequency the output signals d, e are each offset by 30 ° el. Their length is 30 ° ei.

Dem Schieberegister N sollte noch eine Setzschaltung P zugeordnet sein, mit der das Schieberegister N im Anlauf gesetzt werden kann.The shift register N should also be assigned a setting circuit P with which the shift register N can be set at startup.

Die logische Verknüpfungsschaltung L besitzt eine Anzahl Von UND- und ÖDER-Verknüpfungsgliedern, mit denen aus den eingegebenen Signiilen a und b sowieThe logic gating circuit L has a number of AND and ÖDER gates, with which from the input signals a and b and

aus den eingegebenen Schaltimpulsen el bis c 12 die Zündsignale ζ 11 bis ζ 16 für die Hauptventile λ 11 bis π 16 des ersten Wechselrichters u 1 sowie die Zündimpulse z21 bisz26 für die Hauptventile π 21 bis π 26 des zweiten Wechselrichters ui gebildet werden. Der Aufbau dieser logischen Verknüpfungsschaltung L ist beliebig; sie muß nur infolge ihrer logischen Verknüpfungen in der Lage sein, die in Fig.9 dargestellten Zündsignale ζ 11 bis ζ 16 zu liefern.
Eine genauere Betrachtung des zeitlichen Verlaufs,The ignition signals ζ 11 to ζ 16 for the main valves λ 11 to π 16 of the first inverter u 1 and the ignition pulses z21 to z26 for the main valves π 21 to π 26 of the second inverter ui are formed from the input switching pulses el to c 12. The structure of this logic combination circuit L is arbitrary; it only has to be able to deliver the ignition signals ζ 11 to ζ 16 shown in FIG. 9 as a result of its logic operations.
A closer look at the course over time,

z. B. der Zündsignale ζ 11 und ζ 14 in F i g. 9, ergibt, daß sie zueinander invers sind. Das heißt, solange das Hauptventil nil gezündet ist, ist das benachbarte Hauptventil π 14 gesperrt, und umgekehrt. Die Zünd- und Löschzeitpunkte sind so gewählt, daß sich der im Diagramm 2 von F i g, 4 gezeigte Verlauf der Wechselspannung U(Ri, M) einstellt. Der Verlauf des Zündsignals ζ 11 ergibt sich — dargestellt in Boolescher Schreibweise — aus folgender Verknüpfung:z. B. the ignition signals ζ 11 and ζ 14 in F i g. 9, shows that they are inverse to one another. That is, as long as the main valve nil is ignited, the adjacent main valve π 14 is blocked, and vice versa. The ignition and extinction times are chosen so that the course of the alternating voltage U (Ri, M) shown in diagram 2 of FIG. 4 is established. The course of the ignition signal ζ 11 results - shown in Boolean notation - from the following link:

zll = Φα el) ν {öa el) ν c3 ν c4 ν (Zja cS) v (6a c6) v [üa c7] ν (oa c8) v [üa eil) ν [aa c12) . zll = Φα el) ν {öa el) ν c3 ν c4 ν (Zja cS) v (6a c6) v [üa c7] ν (oa c8) v [üa eil) ν [aa c12).

Der Verlauf des Zündsignals ζ 14 ergibt sich aus dem Negativem der Verknüpfung des Zündsignals ζ 11.
Der Verlauf des Zündsignals ζ IZ der gegenüber dem Verlauf des Zündsignals ζ 11 um 120° el. phasenverschoben ist, läßt sich durch folgende Verknüpf-jig darstellen:The course of the ignition signal ζ 14 results from the negative of the combination of the ignition signal ζ 11.
The course of the ignition signal ζ IZ, which is phase shifted by 120 ° el. Compared to the course of the ignition signal ζ 11, can be represented by the following linkage:

zl2 = (üa c3) ν [üa c4) νzl2 = (üa c3) ν [üa c4) ν

c5) ν (f>A c6) ν el ν e8 ν (£>a c9) v (öa elO) ν (<ja eil) ν (üa c12).c5) ν (f> A c6) ν el ν e8 ν (£> a c9) v (öa elO) ν (<ja eil) ν (üa c12).

Die Negation dieser Verknüpfung liefert den Verlauf des inversen Zündsignals ζ 15. Die beiden Zündsignale ζ 12 und ζ 15 liefern eine Wechselspannung U(Si, M), deren zeitlicher Verlauf im Diagramm 3 in Fig.4 dargestellt ist.The negation of this link supplies the course of the inverse ignition signal 15. The two ignition signals ζ 12 and ζ 15 supply an alternating voltage U (Si, M), the course of which is shown over time in diagram 3 in FIG.

Die beiden letzten Diagramme von F i g. 9 zeigen den Verlauf der Zündsignale ζ 13 und ζ 16 für die beiden benachbarten Hauptventile π 13 bzw. η 16. Auch diese beiden Zündsignale ζ 13 und ζ 16 .sind zueinander invers. Ihre Zünd- und Löschzeitpunkte sind so gewählt, daß sich der im Diagramm 4 von F i g. 4 gezeigte Verlauf der Wechselspannung U(Ti, M) ergibt Der Verlauf des Zündsignals ζ 13 ist gegenüber demjenigen des Zündsignals ζ 12 um 120° phasenverschoben. Er ergibt sich aus der folgenden Verknüpfung:The last two diagrams in FIG. 9 show the course of the ignition signals 13 and ζ 16 for the two adjacent main valves π 13 and η 16. These two ignition signals 13 and ζ 16 are also inverse to one another. Their ignition and extinguishing times are chosen so that the in diagram 4 of FIG. 4 shows the course of the alternating voltage U (Ti, M) . The course of the ignition signal ζ 13 is phase shifted by 120 ° compared to that of the ignition signal ζ 12. It results from the following link:

zl3 = (£)λ el) ν (£>a c2) ν (αΛ c3) ν (üa c4) v (ha el) ν (ολ cS) v [öa c9) vzl3 = (£) λ el) ν (£> a c2) ν (αΛ c3) ν (üa c4) v (ha el) ν (ολ cS) v [öa c9) v

clO) ν eil ν cl2. (3)clO) ν eil ν cl2. (3)

Der Verlauf des Zündsignals ζ 16 ergibt sich aus dem Negativen der Verknüpfung des Zündsignals ζ 13.The course of the ignition signal ζ 16 results from the negative of the combination of the ignition signal ζ 13.

Zusammenfassend ist also zu sagen, daß die logische Verknüpfungsschaltung logische Bauelemente enthält, 4<> die aus den eingegebenen Signalen a, buna Schaltimpulsen el bis c 12 gemäß den Verknüpfungen (1),(2) und (3) sowie dem Negativen dieser Verknüpfungen (1), (2) und (3) die Zündsignale ζ 11 bis ζ 16 für den ersten Wechselrichter u 1 bilden. Ganz entsprechend lassen sich aus den Diagrammen 7 bis 9 in Fig.5 auch die Zündsignale z2i, z24 und z22, z25 sowie z23, z26 für die Hauptventile π 21 bis η 26 des zweiten Wechselrichters £/2 aufzeichnen. Für diese Zündsignale z21 bis z26 lassen sich dann ebenfalls formelmäßige Verknüpfungen angeben, die ebenfalls durch logische Bauelemente, insbesondere UND- und ODER-Verknüpfungsglieder, realisiert werden können.In summary, it can be said that the logic circuit contains logic components, 4 <> the switching pulses el to c 12 from the input signals a, buna according to the operations (1), (2) and (3) as well as the negative of these operations ( 1), (2) and (3) form the ignition signals ζ 11 to ζ 16 for the first inverter u 1. Correspondingly, the ignition signals z2i, z24 and z22, z25 and z23, z26 for the main valves π 21 to η 26 of the second inverter £ / 2 can also be recorded from diagrams 7 to 9 in FIG. For these ignition signals z21 to z26, it is then likewise possible to specify links in the form of a formula, which can also be implemented by logic components, in particular AND and OR gates.

Hierzu 8 Blali ZeichnungenIn addition 8 Blali drawings

Claims

Patent claims:

1. A method for controlling the controllable main valves of two inverters, the inputs of which are connected to a preferably common DC voltage source and whose output voltages are transformed into a total output voltage, in which the controllable main valves are controlled in such a way that the output voltages of the two inverters each have a rectangular profile and that the first output voltage per period consists of a positive and a negative voltage ^{segment, both of which have the same symmetrical shape and are less than 180 1} 'el., characterized in that the positive voltage segment ranges from 30 ° el to 150 ° el. and at 45 °, 75 °, 105 ° and 135 'el. Symmetrically arranged gaps of adjustable and mutually equal gap width (α), that the negative voltage section extends from 210 ° el. To 330 ° el. And at 225 °, 255 °, 285 ° and 315 ° el. Symmetrically arranged gaps from the has the same adjustable gap width (\) that the second output voltage [U (B, C); U (R 2, S2)] per period consists of four positive and four negative voltage sections each with a width of 30 ° el. With centrally arranged gaps also of the same adjustable gap width, the positive voltage sections would be symmetrical Dei 15 °, 165 °. 225 ° and 315 'el. And the nega-

5. Circuit arrangement according to claim 4, characterized in that a symmetrical sawtooth generator (G) is provided for generating the periodic synchronization signal (U ₁ ).

6. Circuit arrangement according to claim 5, characterized in that the sawtooth generator (G) is preceded by a voltage-frequency converter (F) to which a frequency control voltage (U ₁ ) is applied.

7. Circuit arrangement according to claim 6, characterized in that the shift register (N) is fed by the output signal (d, e ^ of the voltage-frequency converter (F)