DE2501767C3

DE2501767C3 - Thyristor-Wechselrichterbrücke zur Verwendung in einem statischen Frequenz-Umformer

Info

Publication number: DE2501767C3
Application number: DE19752501767
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Wacker Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Wacker Werke GmbH and Co KG
Priority date: 1975-01-17
Filing date: 1975-01-17
Publication date: 1980-11-06
Also published as: DE2501767A1; DE2501767B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Thyristor-Wechselrichterbrücke gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs. Thyristor-Wechselrichterbrücken dieser Gattung sind bekannt (CH-PS 5 29 471).

Thyristor-Wechselrichterbrücken der vorstehenden Gattung werden in der Antriebstechnik beispielsweise zur Versorgung von Drehstrommotoren mit Drehstrom von veränderbarer Frequenz verwendet. Hierbei wird für jede Stromphase eine Wechselrichterbrücke benötigt. Jede dieser Brücken schaltet, zeitlich auf die anderen Brücken abgestimmt, wechselweise die Wechselstromausgangsleitung zu der ersten bzw. zweiten Gleichstromleitung durch.

Die Frequenzänderung erfolgt durch Ändern der Impulsfolgefrequenz der Steuerimpulse. Dabei wird gleichzeitig das Potential der zweiten Gleichstromleitung, d. h. die Amplitude des Wechselstroms, proportional zur Frequenz verstellt, damit die Eisenverluste von Drehstrommotoren in den zulässigen Grenzen bleiben. Die Eisenverluste von Drehstrommotoren steigen bekanntlich stark an, wenn zu einer bestimmten Frequenz eine zu hohe Spannung vorliegt.

Bei der bekannten Thyristor-Wechselrichterbrücke ist eine Hilfsspannungsquelle so angeordnet, daß die von ihr erzeugte Spannung zur Spannung der Hauptspannungsquelle symmetrisch liegt, und an diese symmetrische Hilfsspannung sind die beiden Hilfsthyristoren ■> angeschlossen. Die Spannungsdifferenz zwischen der Gleichstromhauptversorgung und der Gleichstromhilfsversorgung hat keinen vorgegebenen, unveränderbaren Wert, so daß besondere Maßnahmen ergriffen werden müssen, um sicherzustellen, daß die aus der Summe der Hauptspannung und der Hilfsspannung bestehende Spannung immer größer ist als die Hauptversorgungsspannung, wofür zu der bekannten Wechselrichterbrükke vorgeschlagen wird, das Steuergerät des gesteuerten Stromrichters mit einer Begrenzung zu versehen, so daß dessen Steuerwinkel niemals einen hierfür abgepaßten Wert unterschreitet. Zur Erzielung einer solchen Begrenzung sind bei der bekannten Thyristor-Wechselrichterbrücke zwei weitere Begrenzungs-Thyristoren vorgesehen, deren Steuerung besondere zusätzliche Bauelemente erfordert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Thyristor-Wechselrichterbrücke gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs zu schaffen, die sich bei gleicher Funktionstüchtigkeit durch einen wesentlich einfache-

r> ren Aufbau mit einer erheblich geringeren Anzahl von Bauteilen gegenüber der bekannten Thyristor-Wechselrichterbrücke auszeichnet und bei der trotzdem erreicht wird, daß über den ganzen Spannungsbereich der Hauptversorgungsquelle die Größe der Kommutie-

jo rungsströme mit steigender Hauptversorgungsspannung zunimmt und so die Hauptthyristoren in allen Arbeitsbereichen sicher zünden.

Die vorstehende Aufgabe wird durch die im Kennzeichungsteil des Hauptanspruchs angegebenen

r> Merkmale zuverlässig gelöst.

Die erfindungsgemäßen Merkmale führen zu einem unsymmetrischen Aufbau der Schaltungsanordnung, man verzichtet also auf die Symmetrie, die bei den bekannten Thyristor-Wechselrichterbrücken für unerläßlich gehalten wurde. Mit den erfindungsgemäßen Merkmalen wird erreicht, daß die Spannung an den Hilfsthyristoren immer aus der Addition der Haupt- und Hilfsversorgungsquelle besteht, so daß über den ganzen Spannungsbereich der Hauptversorgungsquelle die

4^r> Größe der Kommutierungsströme mit steigender Hauptversorgungsspannung zunimmt, ohne daß es jedoch zu einem kritischen Zustand kommen könnte, zu dessen Verhinderung das Steuergerät des gesteuerten Stromrichters mit einer Begrenzung versehen werden

μ müßte. Die Einsparung einer solchen Begrenzung gegenüber der bekannten Thyristor-Wechselrichterbrücke ergibt nicht nur einen einfacheren Aufbau, sondern erhöht auch die Funktionssicherheit, weil jedes Schaltungselement eine potentielle Fehlerquelle dar-

^r>^r> stellt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung gibt das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Thyri-

W) stör-Wechselrichterbrücke wieder. In ihr bezeichnen:

1 die an den Nullpol der schematisch als Batterie dargestellten Kreisstrom-Hauptversorgung angeschlossene erste Gleich-

■ · stromleitung,

2 die an dem positiven Pol der Gleichstrom-Hauptversorgung angeschlossene zweite Gleichstromleitung,

	3
	T,
I	T₂ T₃
	T₄
ψ;	L₃
j:'!
ι'·-'	L₄
	C
iff	A und
i :
■Α·	D₄
ν?

die Wechselstromausgangsleitung,

den ersten Hauptthyristor,

den zweiten Hauptthyristor,

den ersten Hilfsthyristor,

den zweiten Hilfsthyristor,

die dem ersten Hilfsthyrstor zugeordnete

erste Löschinduktivität

die dem zweiten Hilfsthyristor zugeordnete

zweite Löschinduktivität,

den Lösch-Kondensator,

Freilaufdioden,

eine zu den Lösch-Induktivitäten parallel

geschaltete Bedämpfungsdiode,

eine die zweite Gleichstromleitung in

Durchlaßrichtung mit dem anderen Pol des

zweiten Hilfsthyristors 7} verbindende

Schutzdiode,

Uh die Hilfsspannungsquelle, und

4 die den positiven Pol der Hilfsspannungsquelle Uh mit der anderen Stromklemme des zweiten Hilfsthyristors T₄ verbindende Leitung.

Durch abwechselndes Zünden der Hauptthyristoren Ti, T2 und der Hilfsthyristoren 7j, T₄ liegt der Ausgang der Wechselstromleitung 3 einmal über die erste Gleichstromleitung 1 an der negativen und einmal über die zweite Gleichstromieitung 2 an der positiven Klemme der Gleichstromhauptversorgung. Die Zündimpulse werden den Thyristoren an den in der Zeichnung ohne Beschattung dargestellten Sleuereingangen in dem Fachmann bekannter Weise so zugeführt, wie dies die nachstehende Tabelle wiedergibt:

Zündzyklus für eine Periode

I	II	III	IV
Zündung
*T₂. T₃*	T₄	Tu T₄	T₃

Erreichte	Wechselstromausgangs	T2 wird	Wechselstromausgangs	Ti wird
Funktion	leitung wird an Plus-Potential	gelöscht	leitung wird an Null-Potential	gelöscht
	gelegt		gelegt

Die Aussteuerung erfolgt also so, daß die Hauptthyristoren sich zu keiner Zeit gleichzeitig im Zündzustand befinden. Die veränderbare Impulsfolgefrequenz ist dabei für die Frequenz des an der Wechselstromausgangsleitung anliegenden Wechselstromes maßgeblich.

Die Hilfsthyristoren haben bei diesem Zündspiel die Aufgabe, über die Kommutierungs-Induktivitäten Li, L₄ und die Kommutierungs-Kapazität Cden Laststrom der Hauptthyristoren Ti, T₂ kurzzeitig zu übernehmen, damit die letzteren vom Durchlaßbetrieb in den Sperrbetrieb üDergeführt werden können.

Der durch die Kommutierungseinrichtung entstehende, sinusförmige Stromimpuls, der in entgegengesetzter Richtung zu dem an die Wechselstromausgangsleitung gelangenden Laststrom über den entsprechenden Hauptthyristor und jeweils eine der beiden, dem Kurzschließen von unerwünschten Rückströmen dienenden Freilaufdioden fließt, muß größer sein, als der Laststrom.

Bei festgelegter Kommutierungs- Induktivität L₃, L₄ und Kommutierungskapazität C ist die Höhe der Stromimpulse proportional zur Größe der an den voneinander abgewendeten Klemmen der Hilfsthyristoren T₃, T₄ anliegenden Spannung. Damit dieser Stromimpuls zur Kommutierung der Hauptthyristoren auch bei kleiner Spannung der an die Gleichstromleitun-

jo gen 1, 2 angeschlossenen Gleichstrom-Hauptversorgung eine zum Löschen der Hauptthyristoren Τι, Τ2 ausreichende Größe aufweist und mit größer werdender Hauptversorgungsspannung wächst, wird die Spannung an Ts und T₄ von der Hauptversorgung U\ und einer

J5 Hilfsspannungsquelle Uh geliefert, und zwar derart, daß diese Spannung an den Hilfsthyristoren T₃ und T₄ aus der Addition der Spannungen U\ und Uh besteht. Selbst wenn die Spannung U\ gleich Null ist, liegt also an den Hilfsthyristoren T₃ und T₄ die durch die Hilfsspannungsquelle Uh bestimmte, genügend große Spannung an.

Die Diode D₃ dient der Begrenzung der Spannung am Löschkondensator C auf sichere Werte. Ohne die Diode D₃ könnte sich die Kondensatorspannung unter bestimmten Betriebszuständen auf unerwünscht hohe Werte aufschwingen.

Die Diode D₄ hat bei der erfindungsgemäßen Schaltung lediglich eine Schutzfunktion. Sie ist für den Störungsfall vorgesehen und hat die Aufgabe, bei Ausfall der Hilfsquelle Uh den Strom von der

■jo Hauptversorgung zu übernehmen bzw. bei Sicherungsausfall der Hilfsquelle negative Spannungsspitzen zu bedampfen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Thyristor-Wechselrichterbrücke zur Verwendung in einem statischen Frequenz-Umformer mit Gleichstromkreis mit einer an einem festen Potential liegenden ersten Gleichstromleitung, einer zweiten Gleichstromleitung von demgegenüber positivem Potential, das zwischen einem Minimalwert nahe dem Potential der ersten Gleichstromleitung und einem Maximalwert veränderbar ist, sowie mit einer Wechselstromausgangsleitung an einem ersten und einem zweiten Hauptthyristor, die jeweils zwischen die Wechselstromausgangsleitung und die erste bzw. die zweite Gleichstromleitung geschaltet sind, und mit einem Kommutierungszweig bestehend aus einem eisten und einem zwe'ten Hilfsihyristor, der jeweils mit einer der zwei Hauptelektroden über eine Serienschaltung aus Induktivität und Kapazität an die Wechselstromausgangsleitung angeschlossen ist und mit der jeweils anderen Hauptelektrode an gegenüber der einen Hauptelektrode negativem Potential bzw. positivem Potential von gegenüber dem Potential der zweiten Gleichstromleitung höherem Wert liegt, und die Hauptthyristoren und die Hilfsthyristoren so gesteuert sind, daß die Hauptthyristoren wechselweise gezündet sind und jeder Hauptthyristor vor dem Zünden des jeweils anderen mittels kurzzeitiger Übernahme des Laststromes durch den Kommutierungskreis gelöscht ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Potentialunterschied zwischen der zweiten Gleichstromleitung (2) und der auf positivem Potential liegenden anderen Hauptelektrode des zweiten Hilfsthyristors (Tt) eine feste Gleichspannung (Un) und die andere Hauptelektrode des ersten Hilfsthyristors (T3) mit der ersten Gleichstromleitung (1) verbunden ist.