DE2510357C3

DE2510357C3 - Inverter with DC voltage intermediate circuit

Info

Publication number: DE2510357C3
Application number: DE19752510357
Authority: DE
Inventors: Hans-Hermann DipL-Ing 8520 Erlangen Zander
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Filing date: 1975-03-10
Publication date: 1978-01-05

Description

Die Erfindung betrifft einen Umrichter mit Gleichspannungszwischenkreii, einem gesteuerten Gleichrichter und einem Wechselrichter mit Hauptthyristoren in Brückenschaltung, zu der Freilaufdioden in Brückenschaltung antiparallel geschaltet sind, wobei jedem Brückenzweig ein Löschkreis mit einem Löschthyristor und einem Kommutierungskondensator parallel geschaltet ist, für zwei Brückenzweige, die einen gemeinsamen Hauptanschluß besitzen, jeweils ein Kommutierungskondensator vorgesehen ist und in den Kommutierungsstromkreisen Kcmmutierungsdrosseln angeordnet sind.The invention relates to a converter with DC voltage intermediate circuits, a controlled rectifier and an inverter with main thyristors in Bridge circuit to which the freewheeling diodes are connected in a bridge circuit in anti-parallel, with each Bridge arm a quenching circuit with a quenching thyristor and a commutation capacitor connected in parallel is one for two bridge branches that have a common main connection Commutation capacitor is provided and Kcmmutierungsdrosseln in the commutation circuits are arranged.

Solche Umrichter mit variabler Zwischenkreisspannung sind aus dem Buch von M. Meyer, »Selbstgeführte Thyristor-Stromrichterfc Siemens AG 1974, 3. Aul· S. 162 bis 168, und aus der DT-PS 12 46 861 bekannt. Sie werden wegen ihres einfachen Konzeptes vielfach angewendet, beispielsweise zur Speisung von Drehstrommaschinen. Bei diesen Umrichtern wird derSuch converters with variable intermediate circuit voltage are from the book by M. Meyer, »Self-guided Thyristor-Stromrichterfc Siemens AG 1974, 3rd Aul p. 162 to 168, and from DT-PS 12 46 861 known. Because of their simple concept, they are widely used, for example for feeding Three-phase machines. With these converters, the

ίο Kommutierungskondensator zur Deckung der Kommutierungsverluste nach jeder erzwungenen Kommutierung mit der vom Laststrom her in der Kommutierungsinduktivität gespeicherten Energie und aus der Energie des Zwischenkreises nachgeladen, damit bleibt dieίο Commutation capacitor to cover the commutation losses after each forced commutation with the energy stored in the commutation inductance from the load current and from the energy of the intermediate circuit is reloaded, so that the

■ 5 Kommutierfähigkeit bei kleiner Zwischenkreisspannung sichergestellt Bei großen Lastströmen, insbesondere bei Überlastung des Umrichters kann diese stromabhängige Nachladung zu einem großen Anstieg der Spannung am Kommutierungskondensator, d. h. der Kommutierungsspannung und damit zu einer unzulässigen Beanspruchung der Thyristoren, Dioden und Kondensatoren führen. Diese Gefahr besteht besonders bei hohen Leistungen, beispielsweise bei Leistungen von lOOkVAundmehr.■ 5 Commutation capability with a low intermediate circuit voltage ensured With high load currents, especially when the converter is overloaded, this current-dependent recharging leads to a large increase in the voltage on the commutation capacitor, d. H. the Commutation voltage and thus an impermissible stress on the thyristors, diodes and Lead capacitors. This danger exists especially with high services, for example with services from lOOkVA and more.

Es besteht die Aufgabe, einen Umrichter der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß unzulässig hohe Kommutierungsspannungen vermieden werden.The task is to design a converter of the type mentioned in such a way that impermissibly high Commutation voltages can be avoided.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß für jeweils zwei Brückenzweige mit gemeinsamem Hauptanschluß wenigstens ein Dämpfungskondensator vorgesehen ist, der zu einem Brückenzweig parallel geschaltet ist.According to the invention this object is achieved in that for two bridge branches with common Main connection at least one damping capacitor is provided which is parallel to a bridge branch is switched.

Beim erfindungsgemäßen Umrichter wird bei jeder Kommutierung die Zeit, in der eine laststromabhängige Nachladung des Kommutierungskondensators erfolgt, um eine Zeitspanne verkleinert, in der sich die am Kommutierungskondensator beteiligten Dämpfungskondensatoren ent- und umladen. Dadurch wird bereits das Entstehen einer Überhöhung der Kommutierungsspannung nahezu verlustlos verhindert. Dies geschieht völlig unabhängig von der Umrichterfrequenz. Die Dämpfungswirkung bei null Volt Zwischenkreisspannung ist gleich Null und nimmt mit steigender Zwischenkreisspannung zu. Damit bleibt die durch die laststromabhängige Nachladung bedingte Kommutierfähigkeit voll erhalten.In the converter according to the invention, the time in which a load current-dependent The commutation capacitor is recharged by a period of time in which the am Commutation capacitor involved damping capacitors discharge and recharge. This will already the occurrence of an excessive commutation voltage is prevented with almost no loss. this happens completely independent of the converter frequency. The damping effect at zero volts intermediate circuit voltage is equal to zero and increases with increasing DC link voltage. So that remains through the Load current-dependent recharging, commutation capability is fully retained.

Die Größe der für alle Dämpfungskondensatoren vorzugsweise gleich großen Kapazitäten der Dämpfungskondensatoren und damit die Dämpfungswirkung ist nur durch bei leerlaufendem Umrichter auftretende Kreisströme begrenzt. Vorzugsweise können die Dämpfungskondensatoren abschaltbar sein, oder es kann mit dem Ausgang des Wechselrichters eine induktive Grundlast verbunden sein. Diese induktive Grundlast bewirkt einen induktiven Grundlaststrom, der die Dämpfungskondensatoren zwischen Umschwingvorgang und Hauptimpulsbeginn im Wechselrichter umlädt und somit die Entstehung eines Kreisstromes verhindert. Vorteilhaft ist es, als induktive Grundlast in jede Ausgangsleitung des Umrichters eine Drossel mit zwei magnetisch gekoppelten Wicklungen zu schalten, wobei eine Wicklung jeder Drossel mit dem Wechselrichterausgang, der Verbindungspunkt der beiden Wicklungen jeder Drossel mit der Last und die andere Wicklung aller Drosseln miteinander verbunden sind. Bei dieser Ausführungsform wird der Grundlaststrom mit steigendem Laststrom geringer und bei entsprechender Auslegung bei Nennstrom zu Null. Im NennbetriebThe size of the capacitances of the damping capacitors, which are preferably the same for all damping capacitors and thus the damping effect is only due to when the converter is idling Circulating currents limited. The damping capacitors can preferably be switched off, or it can be with an inductive base load must be connected to the output of the inverter. This inductive base load causes an inductive base load current, which the damping capacitors between the oscillation process and the start of the main pulse recharges in the inverter and thus prevents the creation of a circulating current. It is advantageous to have a choke with two inductors in each output line of the converter as an inductive base load to switch magnetically coupled windings, one winding of each choke with the inverter output, the connection point of the two windings of each choke with the load and the other winding of all chokes are interconnected. In this embodiment, the base load current increases with Load current lower and with appropriate design at nominal current to zero. In nominal operation

werden daher die Kommutierungseinrichtung und die Hauptthyristoren vom Grundlaststrom nicht mehr belastettherefore the commutation device and the main thyristors are no longer affected by the base load current burdened

Im folgenden wird der erfindungsgemäße Umrichter beispielhaft anhand der Fig. 1 bis 9 näh^- erläutert. In den Figuren sind einige Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Umrichters dargestellt Dabei sind gleiche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.The converter according to the invention is described below for example with reference to FIGS. 1 to 9 sew ^ - explained. In Some embodiments of the converter according to the invention are shown in the figures the same components are provided with the same reference numerals.

Fig. 1 zeigt eine Drehsiroininiiiaschine i, die eine Drehstromsynchronmaschine oder -asynchronmaschine sein kann und die aus einem Drehstromnetz mit den Phasen R, S, Tüber einen fremdgesteuerten, netzgeführten Gleichrichter 2, einen Gleichspannungszwischenkreis 3 mit Glättungsdrosseln 4 und Zwischenkreiskondensator 5 und einen selbstgeführten, fremdgesteuerten Wechselrichter 6 gespeist wird. Im Ausführungsbeispiel ist der Gleichrichter 2 aus sechs steuerbaren Thyristoren 2a bis 2>^riin Drehstrombrückenschaltung aufgebaut. Der Wechselrichter 6 besteht aus HaupUhyristoren 7a bis Tf in Drehstrombrückenschaltung 7 und Freilaufbzw. Rückstromdioden 8a bis 8/in Drehstrombrückenschaltung 8, wobei die beiden Brückenschaltungen 7 und 8 antiparallel zueinander geschaltet sind, so daß zu jedem Hauptthyristor 7a bis Tf eine Diode 8a bis 8/ antiparallel liegtFig. 1 shows a rotary synchronizer i, which can be a three-phase synchronous machine or asynchronous machine and which consists of a three-phase network with the phases R, S, T via an externally controlled, line-commutated rectifier 2, a DC voltage intermediate circuit 3 with smoothing chokes 4 and intermediate circuit capacitor 5 and a self-commutated, externally controlled Inverter 6 is fed. In the exemplary embodiment, the rectifier 2 is constructed from six controllable thyristors 2a to 2> ^r i in a three-phase bridge circuit. The inverter 6 consists of main Uhyristors 7a to Tf in three-phase bridge circuit 7 and freewheeling or. Reverse current diodes 8a to 8 / in three-phase bridge circuit 8, the two bridge circuits 7 and 8 being connected anti-parallel to one another, so that a diode 8a to 8 / is anti-parallel to each main thyristor 7a to Tf

Der Wechselrichter ist mit einer Zwangskommutierungstiinrichtung 9 für die Hauptthyristoren 7a bis 7/ versehen, in der jedem Hauptthyristor 7a bis Tf ein Löschkreis bestehend aus der Reihenschaltung von einem der Löschthyristoren 10a bis 10/" und einem der Kommutierungskondensatoren 11a bis lic parallel geschaltet ist Dabei ist jeweils ein gemeinsamer Kommutierungskondensator 11a bis lic für jeweils zwei Brückenzweige mit den Hauptthyristoren 7a und Td bis 7c und Tf vorgesehen, die einen gemeinsamen Hauptanschluß 14a bis 14c besitzen. Solche Brückenzweige mit gemeinsamem Hauptanschluß 14a bis 14c werden auch als Brückenstrang bezeichnet. Im Kommutierungsstrornkreis liegen außerdem noch Kommutierungsdrosseln 12a bis 12/und Begrenzungsdrosseln 13a bis 13/ Im Ausführungsbeispiel sind die Begrenzungsdrosseln zwischen die Hauptthyristoren 7a bis 7/"und die zugehörigen Löschthyristoren 10a bis 10/ und die Kommutierungsdrosseln 12a bis 12/ zwischen die Hauptthyristoren 7a bis Tf und die zugehörigen Freilaufdioden 8a bis 8/geschaltet. Weiterhin sind im Ausführungsbeispiel die Kommutierungsdrosseln 12a bis 12/unterl;ei!t, und jedem Hauptthyristor 7a bis 7/ist eine der Kommutierungsdrosseln 12a bis 12/gesondert zugeordnet. Diese Anordnung der Kommutierungsdrosseln 12a bis 12/ bewirkt eine Entkopplung der Kommutierungsstromkreise, mit der die zulässige Sperrspannung der verwendeten Thyristoren besser ausgenutzt werden kann. Für die Wirkung des erfindungsgemäßen Umrichters ist die spezielle Anordnung der Kommutierungs- und der Begrenzungsdrosseln nach F i g. 1 unwesentlich, Kommutierungs- und Begrenzungsdrosseln können auch an anderen Stellen der Kommutierungsstromkreise angeordnet sein.The inverter is provided with a forced commutation device 9 for the main thyristors 7a to 7 /, in which each main thyristor 7a to Tf has a quenching circuit consisting of the series connection of one of the quenching thyristors 10a to 10 / ″ and one of the commutation capacitors 11a to lic is connected in parallel A common commutation capacitor 11a to lic is provided for each two bridge branches with the main thyristors 7a and Td to 7c and Tf , which have a common main connection 14a to 14c. Such bridge branches with a common main connection 14a to 14c are also referred to as bridge branches nor commutating chokes 12a to 12 / and limiting chokes 13a to 13 / In the exemplary embodiment, the limiting chokes are between the main thyristors 7a to 7 / ″ and the associated quenching thyristors 10a to 10 / and the commutating chokes 12a to 12 / between the main thyristors 7a to Tf and the associated örigen freewheeling diodes 8a to 8 / switched. Furthermore, in the exemplary embodiment, the commutating reactors 12a to 12 / are assigned separately, and each main thyristor 7a to 7 / is assigned one of the commutating reactors 12a to 12 /. This arrangement of the commutation chokes 12a to 12 / causes a decoupling of the commutation circuits, with which the permissible reverse voltage of the thyristors used can be better utilized. The special arrangement of the commutation and limiting reactors according to FIG. 1 is insignificant, commutation and limiting reactors can also be arranged at other points in the commutation circuits.

Es wurde bereits erwähnt, daß die stromabhängige Nachladung der Kommutierungskondensatoren 11a bis lic bei der Zwangskommutierung zu einem unzulässig hohen Anstieg der Kommutierungsspannung bei Oberlastung führen kann. Um einen solchen unzulässig hohen Anstieg der Kommutierungsspannung von vornherein zu verhindern, sind Dämpfungskondensatoren vorgesehen, wobei im Ausführung;;beispiel nach F i g. 1 jedem Brückenzweig des Wechselrichters 6 je einer der Dämpfungskondensatoren 15a bis 15/ parallel geschaltet ist und alle Dämpfungskondensatoren 15a bis 15/ gleich große Kapazität besitzen. Das Verhältnis der Kapazitäten der Kommutierungskondensatoren zu denen der Dämpfungskondensatoren beträgt ungefähr 5:1, und die Kapazitäten der Dämpfungskondensatoren verhalten sich zur Kapazität des Zwischenkreiskondensators 5 ungefähr wie 1 :1000.It has already been mentioned that the current-dependent recharging of the commutation capacitors 11a to lic with forced commutation leads to an impermissibly high increase in commutation voltage in the event of overload can lead. To avoid such an unacceptably high rise in the commutation voltage from the start To prevent this, damping capacitors are provided, whereby in the embodiment ;; example according to FIG. 1 each Bridge arm of the inverter 6 each one of the damping capacitors 15a to 15 / connected in parallel and all damping capacitors 15a to 15 / have the same capacity. The ratio of Capacities of the commutation capacitors to those of the damping capacitors is approximately 5: 1, and the capacities of the damping capacitors are related to the capacitance of the intermediate circuit capacitor 5 roughly like 1: 1000.

ίο Bei aer beschriebenen Einrichtung wird durch Steuerung des Gleichrichters 2 die Zwischenkreisspannung im Gleichspannungszwischenkreis 3 und damit die Größe der Spannung gesteuert, die der Drehstrommaschine 1 zugeführt wird. Die Frequenz der Maschinenspannung wird durch die Taktfrequenz der Hauptthyristoren des Wechselrichters 6 und die Drehrichtung der Drehstrommaschine durch die Reihenfolge der Stromführung der Hauptthyristoren des Wechselrichters 6 bestimmt Dabei werden zur Steuerung der Thyristoren des Gleichrichters 2 an sich bekannte Steuersätze benutzt Der Wechselrichter 6 und die Löschthyristoren 10a bis 10/werden mit einem Steuersatz angesteuert, der einen Impulsgeber mit nachgeschaltetem Ringzähler enthält. Die Steuersätze und die Steuerleitungen zu den Zündelektroden der Thyristoren wurden in den Figuren nicht dargestellt, um die Übersichtlichkeit zu wahren.In ίο aer described device is controlled the intermediate circuit voltage in the direct voltage intermediate circuit 3 and therefore the size of the voltage by control of the rectifier 2, which is supplied to the rotary electric machine. 1 The frequency of the machine voltage is determined by the clock frequency of the main thyristors of the inverter 6 and the direction of rotation of the three-phase machine by the order in which the main thyristors of the inverter 6 conduct current. Control sets known per se are used to control the thyristors of the rectifier 2 The inverter 6 and the quenching thyristors 10a up to 10 / are controlled with a control set that contains a pulse generator with a downstream ring counter. The tax rates and the control lines to the ignition electrodes of the thyristors have not been shown in the figures in order to maintain clarity.

Zur Inbetriebnahme der Anordnung sind die Kommutierungskondensatoren 11a bis lic auf die zurThe commutation capacitors are used to start up the arrangement 11a to lic on the zur

3c Kommutierung des Anlaßstromes notwendige Spannung aufzuladen. Zur Aufladung können die Hauptthyristoren 7a bis 7/und die entsprechenden Löschthyristoren 10a bis 10/gezündet werden, oder es kann für jeden Kommutierungskondensator eine übliche Ladeeinrichtung vorgesehen sein, die in der F i g. 1 nicht dargestellt ist und beispielsweise eine Reihenschaltung eines Ladewiderstandes mit einem Schalter enthält, über die der zugehörige Kommutierungskondensator mit einer Gleichspannungsquelle zu verbinden ist. Nach Beendi-3c commutation of the starting current to charge the necessary voltage. The main thyristors 7a to 7 / and the corresponding quenching thyristors 10a to 10 / can be ignited, or it can be for each Commutation capacitor a conventional charging device can be provided, which is shown in FIG. 1 not shown is and contains, for example, a series circuit of a charging resistor with a switch, via the the associated commutation capacitor is to be connected to a DC voltage source. After finishing

}o gung der Aufladung werden die Schalter wieder geöffnet. Falls genügend große Widerstände, beispielsweise lOOkn und mehr vorgesehen sind, können die Schalter entfallen.} o the charging will be the switches again open. If sufficiently large resistances, for example 100 kn and more are provided, the Switches are not required.

Für die Beschreibung der Zwangskommutierung wird die F i g. 2 herangezogen, in deren Diagrammen der Strom vim Kommutierungsstromkreis, der Laststrom i», den der zwangszulöschende Thyristor führt, und die Kondensatorspannung U_c über der Zeit t aufgetragen sind. Dabei sind mit den gestrichelt eingezeichneten Kurvenzügen 16 und 17 die beim Kommutierungsvorgang des bekannten Umrichters auftretenden Ströme und Spannungen und mit den ausgezogenen Kurvenzügen der Zustand gezeigt, der sich bei einer mit Dämpfungskondensatoren 15 ausgerüsteten Einrichtung einstellt Es wird vorausgesetzt daß die Kommutierungskondensatoren 11a bis lic mit der gezeigten Polarität und der Spannung Ua aufgeladen sind, daß die Hauptthyristoren 7a, Tb und Tf Strom führen und daß der Laststrom vom Hauptthyristor 7a auf den Hauptthyristor Td kommutiert werden soll. Bei der angegebenen Ladung der Kommutierungskoridensatoren lla bis lic können die HaupUhyristoren 7a und Tb der linken Brückenhälfte und der Hauptthyristor 7/der rechten Brückenhälfte zwangskommutiert werden. ZurFor the description of the forced commutation, FIG. 2 is used, in the diagrams of which the current v in the commutation circuit, the load current i »carried by the thyristor to be forcibly quenched, and the capacitor voltage U _c are plotted over time t. The curves 16 and 17 shown in dashed lines show the currents and voltages occurring during the commutation process of the known converter, and the solid curves show the state that occurs in a device equipped with damping capacitors 15. It is assumed that the commutation capacitors 11a to lic with the polarity shown and the voltage Ua are charged, that the main thyristors 7a, Tb and Tf carry current and that the load current is to be commutated from the main thyristor 7a to the main thyristor Td. With the specified charge of the commutation capacitors lla to lic, the main thyristors 7a and Tb of the left bridge half and the main thyristor 7 / the right bridge half can be forcibly commutated. To the

f>5 Löschung des stromführenden Hauptthyristors Ta wird im Zeitpunkt t\ das zugehörige Löschventil 10a gezündet. Der Entladestrom des Kommutiuungskondensators lla fließt nun über den Löschthyristor !Oa. dief> 5 extinction of the current-carrying main thyristor Ta , the associated extinguishing valve 10a is ignited at time t \. The discharge current of the commutation capacitor lla now flows through the quenching thyristor! Oa. the

Begrenzungsdrossel 13a und den Hauptthyristor 7a und baut den Laststrom im Hauptthyristor 7a ab. Erreicht der Entladestrom den Laststrom im Hauptthyristor 7a, so erlischt im Zeitpunkt /2 der Hauptthyristor 7a, und der an der Kommutierungsdrossel 12a abfallende Teil 5 der Spannung £Ί·ι des Kommutierungskondensators lla liegt als negative Sperrspannung am Hauptthyristor 7a. Der Laststrom fließt über den Kommutierungskondensator lla,den Löschthyristor 10a,die Begrenzungsdrossel 13a und die Kommutierungsdrossel 12a weiter. Der Kommutierungskondensator lla lädt sich nun über den Kommutierungsstromkreis, d. h. über die Kommutierungsdrossel 12a, die Begrenzungsdrossel 13a und die Freilaufdiode 8a um. In diesem Schwingkreis steigt der Umschwingstrom i_c des Kommutierungskondensators lla sinusförmig auf seinen Maximalwert an, den er im Nulldurchgang der Kondensatorspannung U_c erreicht. Anschließend nimmt der jetzt durch die Kommutierungsdrossel 12a und die Begrenzungsdrossel 13a getriebene Umschwingstrom wieder ab. Sobald der Umschwingstrom die Größe des Lasistroms /0 im Zeitpunkt tj erreicht hat, wird der Strom durch die Freilaufdiode 8a zu Null, und der Laststrom geginnt auf die Freilaufdiode Sd zu kommutieren, die nun leitend wird. Das bedeutet, daß das Potential des Hauptan-Schlusses 14a von minus nach plus wechselt. In diesem Zeitpunkt beginnt ein weiterer Schwingungsvorgang unter Einbeziehung der Zwischenkreisspannung U, und mit der Spannung U₁? am Kommutierungskondensator lla und dem Stromwert i₀ im Umschwingkreis als jo Anfangsbedingung. Es fließt daher während der Kommutierung auf die Freilaufdiode Sd ein ebenfalls von der Kommulierungsdrossel 12a und der Begrenzungsdrossel 13a getriebener Strom, der einen zeitlichen Verlauf entsprechend der gestrichelten Kurve 16 der F i g. 2 besitzt und zu einem Spannungsverlauf am Kommutierungskondensator lla entsprechend der gestrichelten Kurve 17 führt. Die Spannung am Kommutierungskondensator steigt daher von Ua auf U\a entsprechend der StromzeitflächeLimiting reactor 13a and the main thyristor 7a and reduces the load current in the main thyristor 7a. If the discharge current reaches the load current in the main thyristor 7a, the main thyristor 7a goes out at time / 2, and the part 5 of the voltage £ Ί · ι of the commutation capacitor 11a that falls across the commutation choke 12a is applied as a negative reverse voltage to the main thyristor 7a. The load current continues to flow via the commutation capacitor 11a, the quenching thyristor 10a, the limiting choke 13a and the commutation choke 12a. The commutation capacitor 11a is now recharged via the commutation circuit, ie via the commutation reactor 12a, the limiting reactor 13a and the freewheeling diode 8a. In this resonant circuit, the oscillation current i _{c of} the commutation capacitor 11a rises sinusoidally to its maximum value, which it reaches at the zero crossing of the capacitor voltage U _c . The oscillating current now driven by the commutation choke 12a and the limiting choke 13a then decreases again. As soon as the reversing current has reached the magnitude of the laser current / 0 at time tj , the current through the free-wheeling diode 8a becomes zero and the load current begins to commutate to the free-wheeling diode Sd , which now becomes conductive. This means that the potential of the main terminal 14a changes from minus to plus. At this point in time, another oscillation process begins, taking into account the intermediate circuit voltage U , and with the voltage _{U 1} ? at the commutation capacitor lla and the current value i ₀ in the oscillating circuit as jo initial condition. During the commutation, a current also flows to the freewheeling diode Sd, which is also driven by the commulating choke 12a and the limiting choke 13a, which has a time profile corresponding to the dashed curve 16 in FIG. 2 and leads to a voltage curve at the commutation capacitor 11a corresponding to the dashed curve 17. The voltage on the commutation capacitor therefore increases from Ua to U \ a according to the current-time area

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an, wobei i₃ der Zeitpunkt des Stromnulldurchganges ist, was einer stromabhängigen Nachladung des Kommutierungskondensators lla durch die Kommutierungsdrossel 12a und die Begrenzungsdrossel 13a entspricht. Im stationären Fall gilt U'ct, = Uco- Mit dieser stromabhängigen Nachladung der Kommutierungskondensatoren 11 wird der Umrichterbetrieb bei kleinen Zwischenkreisspannungen U₂ und damit auch bei kleinen Frequenzen sichergestellt Allerdings wird bei großen Lastströmen die Kommutierungsspannung größer als bei kleinen Lastströmen. Bei einer Überlastung des Umrichters kann diese stromabhängige Nachladung somit zu unzulässig hohen Kommutierungsspannungen führen, wie bereits erwähnt wurde. Ist die Kommutierung auf die Freilaufdiode 8c/beendet, so erlischt der Löschthyristör 10a, und der Kommutierungskondensator lla besitzt die richtige Polarität und Spannung zur Zwangslöschung des Hauptthyristors 7ü, wobei die Polarität umgekehrt zu der in F i g. 1 gezeigten ist Durch die Kommutierung des Laststromes auf die Freilaufdiode 8ci die unter der Wirkung der Induktivität der Wicklungen der Drehstrommaschine 1 erfolgt, wird ein Freilaufkreis geschlossen, und der Strom fließt über die Freilaufdiode 8c/, die Kommutierungsdrossel 12c/, die stromführenden Hauptthyristoren und die Wicklungen der Drehstrommaschine 1. Nun wird der Hauptthyristor 7c/gezündet, übernimmt den Strom, und die Kommutie rung ist beendet.where i _{3 is} the point in time of the current zero crossing, which corresponds to a current-dependent recharging of the commutation capacitor 11a by the commutation choke 12a and the limiting choke 13a. In the stationary case, U'ct = Uco- With this current-dependent recharging of the commutation capacitors 11, the converter operation is ensured at low intermediate circuit voltages U ₂ and thus also at low frequencies. If the converter is overloaded, this current-dependent recharging can lead to impermissibly high commutation voltages, as already mentioned. If the commutation on the freewheeling diode 8c / ended, the quenching thyristor 10a goes out, and the commutation capacitor 11a has the correct polarity and voltage for the forced extinction of the main thyristor 7ü, the polarity being the opposite of that in FIG. The commutation of the load current to the freewheeling diode 8ci, which takes place under the effect of the inductance of the windings of the three-phase machine 1, closes a freewheeling circuit and the current flows through the freewheeling diode 8c /, the commutation reactor 12c /, the current-carrying main thyristors and the Windings of the three-phase machine 1. The main thyristor 7c / is ignited, takes over the current, and the commutation is ended.

Um zu vermeiden, daß die stromabhängige Nachla dung bei großem Laststrom, insbesondere bei Überla stung des Umrichters, zu unzulässig hohen Kommutierungsspannungen führt, sind beim erfindungsgemäßen Umrichter die Dämpfungskondensatoren vorgesehen die gleich große Kapazität besitzen und von denen beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 je ein Dämpfungskondensator 15a bis ISfparallel zu jedem Brückenzweig des Wechselrichters 6 geschaltet ist. Während des Umschwingens im Kommutierungsstromkreis, d.h., be leitender Freiiaufdiode 8a besitzi der Hauptanschluß 14a das Potential — Uz- Daraus folgt, daß die Spannung am Dämpfungskondensator 15a null Volt und am Kondensator 15c/ — Uz Volt beträgt, wenn der Umschwingstrom i_c im Zeitpunkt fj wieder die Größe des Laststromes /o erreicht. Dabei besitzt der Dämp fungskondensator 15c/ die angegebene Polarität. Im Zeitpunkt tz wird die Freilaufdiode 8a stromlos. Da: Potential des Hauptanschlusses 14a kann aber wegen der Spannung am Dämpfungskondensator 15c/ sein Potential nicht von minus nach plus wechseln, bis die Dämpfungskondensatoren 15a und 15c/umgeladen sind. Die Ladung des Dämpfungskondensators 15a und die Entladung des Dämpfungskondensators 15c/ und damit der Potentialwechsel erfolgt mit begrenzter Geschwindigkeit und ist im Zeitpunkt U beendet. Nun wird die Freilaufdiode Sd leitend, und die Kommutierung auf diese Freilaufdiode beginnt. In der Zeitspanne h bis U ist jedoch der Umschwingstrom i_c von io auf Z₁* abgekiungen, und die Kommutierungsspannung hat sich geringfügig von Uc2 auf Ud erhöht. Der zweite Schwingungsvorgang, der während der Kommutierung auf die Freilaufdiode Sd wie bei dem bekannten Umrichter einsetzt und damit die stromabhängige Nachladung einleitet, erfolgt daher unter geänderten Bedingungen. Für diesen zweiten Schwingungsvorgang gelten die Anfangsbedingungen /_ί<ι</ο und U_ci> U&. Damit wird die Stromzeitfläche, d. h.In order to avoid that the current-dependent recharging leads to unacceptably high commutation voltages when the load current is high, especially when the converter is overloaded, the damping capacitors in the converter according to the invention are provided with the same capacitance and of those in the embodiment according to FIG. 1 a damping capacitor 15a to ISf is connected in parallel to each bridge branch of the inverter 6. During the reversal in the commutation circuit, that is, the main terminal 14a possesses the potential - Uz- It follows that the voltage on the damping capacitor 15a is zero volts and the capacitor 15c / - Uz volts when the reversing current i _{c is} at time fj reaches the size of the load current / o again. The damping capacitor 15c / has the specified polarity. At the point in time tz , the freewheeling diode 8a is de-energized. Since: the potential of the main connection 14a cannot change from minus to plus because of the voltage at the damping capacitor 15c / until the damping capacitors 15a and 15c / have been reloaded. The charging of the damping capacitor 15a and the discharging of the damping capacitor 15c / and thus the change in potential take place at a limited speed and are ended at time U. The freewheeling diode Sd now becomes conductive and commutation on this freewheeling diode begins. In the time span h to U , however, the oscillation current i _{c has} decreased from io to Z ₁ *, and the commutation voltage has increased slightly from Uc2 to Ud . The second oscillation process, which begins during the commutation on the freewheeling diode Sd as in the known converter and thus initiates the current-dependent recharging, therefore takes place under changed conditions. _{The initial conditions / ί} <ι </ ο and U _c i> U & apply to this second oscillation process. Thus the current-time area, ie

i_e dti _e dt

kleiner als beim bekannten Umrichter ohne Dämpfungsschaltung, was gleichbedeutend mit einer Absenkung der Kommutierungsspannung auf l/<« ist, wöbe Ucn < U'ca gilt und 14 wieder der Zeitpunkt des Stromnulldurchganges ist. Der Unterschied in den Stromzettflächen beim Umrichter mit Dämpfungsschaltung und beim bekannten Umrichter ist aus den gestrichelten Kurven 16 und 17 und den ausgezogenen Kurven der F i g. 2 direkt ersichtlich.smaller than with the known converter without a damping circuit, which is equivalent to lowering the commutation voltage to 1 / <«, where Ucn <U'ca applies and 1 4 is again the point in time of the current zero crossing. The difference in the current detector areas in the converter with a damping circuit and in the known converter can be seen from the dashed curves 16 and 17 and the solid curves in FIG. 2 directly visible.

Mit den Dämpfungskondensatoren, die verhindern daß der Laststrom unmittelbar von der Freilaufdiode Si auf die Freilaufdiode 8c/ kommutieren kann, wird das Entstehen einer Überspannung an den Kommutierungskondensatoren unmittelbar verhindert Dabei bleibt, wie ohne weiteres einzusehen ist, die Dämpfungsschaltung bei null Volt Zwischenkreisspannung ohne Wirkung, ds der Strom ungehindert auf die Freilaufdiode 8c kommutieren kann. Diese Kommutierung wird um se mehr verzögert und damit die Nachladungszeit und die Kommutierungsspannung relativ verringert, je höheiWith the damping capacitors, which prevent the load current from commutating directly from the free-wheeling diode Si to the free-wheeling diode 8c /, the creation of an overvoltage on the commutation capacitors is immediately prevented. ds the current can commutate unhindered to the freewheeling diode 8c. This commutation is delayed by more and thus the recharging time and the commutation voltage are relatively reduced, the higher the level

die Zwischenkreisspannung ist, da dann die Umladung der Dämpfungskondensatoren länger dauert, die am Kommutierungsvorgang beteiligt sind. Damit erhält man eine mit steigender Zwischenkreisspannung verringerte Stromabhängigkeit der Kommutierungsspannung. Mit diesem Verhalten ist eine nahezu verlustlose, von der Umrichterfrequenz völlig unabhängige Arbeitsweise der Kommutierungseinrichtung und der Dämpfungseinrichtung gegeben. Anzuführen ist außerdem noch, daß bei Fremdaufladung der Kommutierungskondensatoren die Zwischenkreisspannung nicht durch die Hilfsspannung erhöht wird.the intermediate circuit voltage is because then the charge reversal the damping capacitors involved in the commutation process take longer. So it gets the current dependency of the commutation voltage decreases with increasing intermediate circuit voltage. With this behavior there is an almost lossless mode of operation that is completely independent of the converter frequency given to the commutation device and the damping device. It should also be mentioned, that in the case of external charging of the commutation capacitors, the intermediate circuit voltage is not reduced by the Auxiliary voltage is increased.

Für die Kennlinien Uco = f(U„ k) erhält man bei dem bekannten Umrichter ohne Dämpfungsschaltung näherungsweise die Beziehung:For the characteristic curves Uco = f (U "k) the following approximation is obtained for the known converter without a damping circuit:

wobei der Stromabhängigkeitsfaktor Z' ein modifizierter Wellenwiderstand des Umschwingkreises ist. Für den erfindungsgemäßen Umrichter mit Dämpfungsschaltung ergibt sich näherungsweise: where the current dependency factor Z 'is a modified characteristic impedance of the oscillating circuit. For the converter according to the invention with a damping circuit, the approximate result is:

υ, „ = υ-,. + ζ' υ, "= υ- ,. + ζ '

Ό -Ό - V_x V _x
Z_n Z _n > O > O undand V, (I * V, (I * V₇ V ₇ fürfor Ό -Ό - V_x V _x
Z₁,Z ₁ , < ο<ο

wobei der Faktor Zo bei gegebener Dämpfungseinrichtung von der Größe der Kapazität der Dämpfungskondensatoren abhängt, die am Kommutierungsvorgang beteiligt sind. Die Kennlinien gemäß den Beziehungen (1) bzw. (2) und (3) zeigt Fig. 3 bei verschiedenen Zwischenkreisspannungen Uz\ bis U?_A als Parameter. Dabei sind wieder als gestrichelte Kurven die Kennlinien des bekannten Umrichters gemäß der Beziehung (1) und mit ausgezogenen Kurven die Kennlinien des erfindungsgemäßen Umrichters gemäß den Beziehungen (2) und (3) angegeben. Für die Winkel öl und β gilt dabei tana = Z' und {an β = Zd. Den Kennlinien ist zu entnehmen, daß für den Umrichter mit Dämpfungsschaltung bei einer vorgegebenen Zwischenkreisspannung U, und bei vorgegebener maximal zulässiger Kommutierungsspannung U₁Q₇₁₁, wesentlich höhere Überlastströme i_u„ zulässig sind.where the factor Zo for a given damping device depends on the size of the capacitance of the damping capacitors that are involved in the commutation process. The characteristics according to the relationships (1) or (2) and (3) are shown in FIG. 3 for different intermediate circuit voltages Uz \ to U? _A as a parameter. The characteristic curves of the known converter according to relationship (1) are shown again as dashed curves, and the characteristic curves of the converter according to the invention according to relationships (2) and (3) are shown with solid curves. For the angles oil and β , tana = Z 'and {an β = Zd. The characteristic curves can be found that are permissible for the inverter with damping circuit at a predetermined intermediate circuit voltage U, and with a predetermined maximum permissible commutation voltage U ₁ Q _711, much higher overload currents i _u ".

F i g. 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel. Anstelle der sechs Dämpfungskondensatoren 15a bis 15/"sind bei diesem Ausführungsbeispiel nur drei Dämpfungskondensatoren 15'a bis 15'c vorgesehen, wobei jeweils einer der Dämpfungskondensatoren 15'a bis 15'c einem Brückenzweig eines Brückenstranges des Wechselrichters 6 parallel geschallet ist. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß sich diese Schaltung in der Wirkungsweise vom Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 nicht unterscheidet. Um jedoch die gleiche Dämpfung wie beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 zu erhalten, muß die Kapazität der Dämpfungskondensatoren 15'a bis 15'c doppelt so groß sein, wie die Kapazität der Dämpfungskondensatoren 15;) bis 15/des Ausführungsbeispiels nach F i g. 1.F i g. 4 shows a second embodiment. Instead of the six damping capacitors 15a to 15 / "are at In this exemplary embodiment, only three damping capacitors 15'a to 15'c are provided, one in each case the damping capacitors 15'a to 15'c a bridge branch of a bridge strand of the inverter 6 is sounded in parallel. It is readily apparent that this circuit in the mode of operation from the embodiment according to FIG. 1 does not differ. However, to get the same attenuation as in the embodiment according to FIG. 1, the capacitance of the damping capacitors 15'a to 15'c be twice as large as the capacitance of the damping capacitors 15;) to 15 / of the exemplary embodiment according to FIG. 1.

Die Schaltung eines dritten Ausführungsbcispiels ist in F i g. 5 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Zwischenkreiskondensatoren 5a und 5b angeordnet, und es ist wiederum nur ein Dämpfungskondensator 15'a bis 15'c für jeden Brückenstrang s vorgesehen, wobei jeder Dämpfungskondensator zwischen den Hauptanschluß 14a bis 14c des zugehörigen Brückenstrangs und die Mittelhnzapfung 5c der Zwischenkreiskondensatoren geschaltet ist. Auch diese Schaltung unterscheidet sich in der Wirkungsweise nichtThe circuit of a third exemplary embodiment is shown in FIG. 5 shown. In this embodiment, two intermediate circuit capacitors 5a and 5b are arranged, and again only one damping capacitor 15'a to 15'c is provided for each bridge strand s, each damping capacitor being connected between the main connection 14a to 14c of the associated bridge strand and the center tap 5c of the intermediate circuit capacitors is. This circuit does not differ in its mode of operation either

ίο von derjenigen nach Fig. 1. Im Gegensatz zu den Schaltungsbeispielen nach F i g. 1 und F i g. 4, bei denen die Dämpfungskondensatoren der maximalen Spannungsbeanspruchung von + Uz ausgesetzt sind, müssen die Dämpfungskondensatoren 15'a bis 15'cdes Ausführungsbeispiels nach F i g. 5 nur die Spannung ± U/12 aufnehmen.ίο from the one according to FIG. 1. In contrast to the circuit examples according to FIG. 1 and F i g. 4, in which the damping capacitors are exposed to the maximum voltage stress of + Uz , the damping capacitors 15'a to 15'c of the exemplary embodiment according to FIG. 5 only record the voltage ± U / 12.

Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1, Fig.4 und F i g. 5 ist die Größe der Dämpfungskondensatoren und damit die Dämpfungswirkung nur durch die bei leerlaufendem Umrichter auftretenden Kreisströme begrenzt Die Entstehung dieser Kreisströme sei anhand der in Verbindung mit F i g. 4 gegebenen Erläuterung des Kommutierungsvorgangs und der F i g. 6 beschrieben, wobei ein leerlaufender Umrichter angenommenIn the embodiments according to FIG. 1, FIG and F i g. 5 is the size of the damping capacitors and thus the damping effect only due to the circulating currents occurring with no-load converter are limited. The origin of these circulating currents is based on which in connection with F i g. 4 given explanation of the commutation process and the F i g. 6 described, where an idling converter is assumed

2s wird; d. h, es wird angenommen, daß kein Laststrom fließt. Ohne Laststrom kann dann der Dämpfungskondensator 15a nach Umschwingen des Kommutierungskondensators Ua nicht aufgeladen werden. Wird nun im Zeitpunkt fsder Hauptthyristor 7dgezündet, so setzt ein2s becomes; d. that is, it is assumed that there is no load current flows. Without a load current, the damping capacitor 15a cannot be charged after the commutation capacitor Ua has swung around. Is now in When the main thyristor 7d ignites, it begins

^o Schwingungsvorgang über die Komrnutierungsdrossel \2d, den Hauptthyristor Tdund den Dämpfungskondensator 15a ein. Der dabei über den Dämpfungskondensator 15a fließende Strom ip, der über den Hauptthyristor Td fließende Strom /V und der über die Freilaufdiode Sd fließende Strom //.· sind in Fig.6 über der Zeit t aufgetragen. Erreicht die Spannung am Dämpfungskondensator 15a im Zeitpunkt ft, null Volt, so kommutiert der in der Kommutierungsdrossel YId fließende Strom der Größe 4 auf die Freilaufdiode 9d Anschließend^ o Oscillation process via the communication throttle \ 2d, the main thyristor Td and the damping capacitor 15a. The current ip flowing via the damping capacitor 15a, the current / V flowing via the main thyristor Td and the current //.· flowing via the freewheeling diode Sd are plotted over time t in FIG. If the voltage at the damping capacitor 15a reaches zero volts at the point in time ft, the current of size 4 flowing in the commutation reactor YId then commutates to the freewheeling diode 9d

₄c klingt der Kreisstrom ab. Für den Fall, daß der Kreisstrom innerhalb der Zündperiode des stromführenden Haupllhyrisiors abgeklungen ist, beträgt die Verlustenergie ₄ c the circulating current dies away. In the event that the circulating current has decayed within the ignition period of the current-carrying main allusor, the energy loss is

P = U²Z ■ C\ 5 · fumn P = U ² Z ■ C \ 5 · fumn

worin Cisdie Kapazität des beteiligten Dämpfungskondensators und fumr die Umrichterfrequenz ist. Diese Verluste und damit die Grenze für die Größe der Kapazität der Dämpfungskondensatoren können dadurch vermieden werden, daß man die Dämpfungskondensatoren bei Unterschreiten eines Mindestlaststromes abschaltet oder daß man den Umrichterausgang mit einer induktiven Grundlast beaufschlagtwhere Cis is the capacitance of the damping capacitor involved and for the converter frequency. These losses and thus the limit for the size of the capacity of the damping capacitors can be avoided by switching off the damping capacitors when the load current falls below a minimum or by applying an inductive base load to the converter output

Ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Dämpfungskondensatoren abschaltbar sind, zeigt F i g. 7. Als Schalter sind im Ausführungsbeispiel Thyristoren eingesetzt. Es können auch mechanische Schalter benutzt werden. Dieses Ausführungsbeispiel ist identisch mit dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Es sind lediglich die Dämpfungskondensatoren 15a bis 15/Ober jeweils einen Thyristor 18abis 18cmitdem Hauptanschluß 14abis 14c des zugehörigen Brückenstranges verbunden. Jedem der Thyristoren 18a bis 18c ist eine Diode 19a bis 19c antiparallel geschaltet Mit den Thyristoren 18a bis 18cAn exemplary embodiment in which the damping capacitors can be switched off is shown in FIG. 7. As a switch thyristors are used in the exemplary embodiment. Mechanical switches can also be used. This exemplary embodiment is identical to the exemplary embodiment according to FIG. 1. There are only those Damping capacitors 15a to 15 / above one each Thyristor 18 to 18c with the main connection 14 to 14c of the associated bridge strand connected. Each of the thyristors 18a to 18c has a diode 19a to 19c Connected in anti-parallel with the thyristors 18a to 18c

(,5 werden die Dämpfungskondensatoren beim Unterschreiten eines Mindestlaststromes abgeschaltet, um das Entstehen von Kreisströmen und die damit verbundenen Verluste zu vermeiden.(, 5 are the damping capacitors when falling below of a minimum load current to avoid the occurrence of circulating currents and the associated Avoid losses.

F i g. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einer induktiven Grundlast 20, mit der der Umrichterausgang 21 beaufschlagt ist. Diese induktive Grundlast 20 bewirkt einen induktiven Grundlaststrom, der die Dämpfungskondensatoren 15a bis 15/ zwischen Umschwingvorgang und Zündung des nächsten Hauptthyristors im Wechselrichter 6 umlädt und somit die Entstehung eines Kreisstromes verhindert. Der Umrichter und die Anordnung der Dämpfungskondensatoren 15a bis 15/" entspricht dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1. Als Grundlast 20 ist zwischen den Umrichterausgang 21 und die Drehstrommaschine 1 in jede Phase des Umrichterausgangs eine Drossel 20a bis 20c geschaltet. Jede der Drosseln 20a bis 20c besitzt zwei magnetisch gekoppelte Wicklungen 22a und 22b, wobei die Windungszahl jeder Wicklung 22a /Ji und die Windungszahl jeder Wicklung 22b /72 beträgt und /J₂ > m ist. Durch die Punkte an den Wicklungen 22a und 22b sind die Wicklungsanfänge bezeichnet. Bei jeder Drossel 20a bis 20c ;sf der Wicklungsanfang der Wicklung 22a mit dem Umrichterausgang 21 und der Verbindungspunkt 23a bis 23c des Wicklungsendes der Wicklung 22a und des Wicklungsanfangs der Wicklung 22b mit der Drehstrommaschine 1 verbunden. Die Wicklungen 22a aller Drosseln 20a bis 20c sind also vom Laststrom durchflossen. Die Wicklungsenden aller Wicklungen 22£> der Drosseln 20a bis 20c sind im Verbindungspunkt 24 miteinander verknüpft. Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 8 ist die Grundlast 20 durch eine Drehstromdrossel realisiert, deren Schenkel je mit den zwei Wicklungen 22a und 22£> bewickelt sind, und der Verbindungspunkt 24 liegt an der Sternspannung des Umrichterausgangs.F i g. 8 shows an exemplary embodiment with an inductive base load 20 to which the converter output 21 is applied. This inductive base load 20 causes an inductive base load current, which recharges the damping capacitors 15a to 15 / between the reversal process and the ignition of the next main thyristor in the inverter 6 and thus prevents the creation of a circulating current. The converter and the arrangement of the damping capacitors 15a to 15 / ″ correspond to the exemplary embodiment according to FIG. 1. A choke 20a to 20c is connected as the base load 20 between the converter output 21 and the three-phase machine 1 in each phase of the converter output. Each of the chokes 20a to 20c has two magnetically coupled windings 22a and 22b, where the number of turns of each winding 22a is / Ji and the number of turns of each winding is 22b / 72 and / J ₂ > m . The points on windings 22a and 22b denote the winding beginnings. For each choke 20a to 20c; sf, the beginning of the winding of the winding 22a is connected to the converter output 21 and the connection point 23a to 23c of the end of the winding 22a and the beginning of the winding of the winding 22b are connected to the three-phase machine 1. The windings 22a of all chokes 20a to 20c are therefore The winding ends of all windings 22 £> of the chokes 20a to 20c are at the connection point 24 mi linked together. In the embodiment according to FIG. 8, the base load 20 is implemented by a three-phase choke, the legs of which are each wound with the two windings 22a and 22 £>, and the connection point 24 is at the star voltage of the converter output.

Zur Erklärung der Wirkungsweise der Grundlast 20 ist in Fig.8a die Drossel 20a mit den auftretenden Spannungen und Strömen im Detail dargestellt. Bei laufendem Umrichter fließt nur der Grundlaststrom ig. Wird ein Laststrom i₀ eingeprägt, der durch die Umrichterlast gegeben ist, so verursacht dieser Laststrom den Spannungsabfall LO in der Wicklung 22a.To explain the mode of operation of the base load 20, the throttle 20a with the voltages and currents that occur is shown in detail in FIG. 8a. When the converter is running, only the base load current ig flows. If a load current i _{0 is} impressed, which is given by the converter load, this load current causes the voltage drop LO in the winding 22a.

Inder Wicklung 22b wird damit eine Spannung -^- ■ Uu induziert. Bei induktivem Laststrom ist die Spannung -^- · Uo der Umrichter-Sternspannung Uk entgegengerichtet, so daß ein Grundlaststrom i_g von der resultierenden SpannungA voltage - ^ - ■ Uu is thus induced in the winding 22b. In the case of an inductive load current, the voltage - ^ - · Uo of the converter star voltage Uk is directed in the opposite direction, so that a base load current i _g depends on the resulting voltage

u=u_k-'±u₀ u = u _k - '± u ₀

getrieben wird. Füris driven. for

"ι"ι

(F i g. 9a) ist ig induktiv, für(Fig. 9a) ig is inductive, for

= ΐ^ϋ*= ΐ ^ϋ *

(F i g. 9b) ist ig=O und für(Fig. 9b) we have ig = O and for

(F i g. 9c) wird /^ kapazitiv.(Fig. 9c) becomes / ^ capacitive.

5555

60 Diese Darstellung ist stark vereinfacht, gilt jedoch, wenn k> i_g ist, was man für den Anwendungsfall annehmen kann (/j»0,l io). In den Fig. 9a bis 9c sind unter der Annahme sinusförmiger Spannungen und Ströme die drei obengenannten Fälle als Zeigerdiagrammedargestellt. 60 This representation is greatly simplified, but applies if k> i _g , which can be assumed for the application (/ j »0, l io). In Figs. 9a to 9c, assuming sinusoidal voltages and currents, the three above-mentioned cases are shown as phasor diagrams.

Wie bereits erwähnt, bewirkt die Drosselanordnung einen induktiven Grundlaststrom, der die Dämpfungskondensatoren zwischen Umschwingvorgang und Hauptimpulsbeginn im Wechselrichter umlädt und somit die Entstehung eines Kreisstromes verhindert. Wesentlich ist dabei, daß der Grundlaststrom mit steigendem Umrichter-Laststrom kleiner und mit einer entsprechenden Auslegung der Drosseln 20a bis 20c bei Nennstrom zu Null gemacht werden kann. Im Nennbetrieb belastet daher Grundlast 20 die Kommutierungseinrichtung und die Hauptthyristoren nicht mehr. Dies gilt für den Fall, daß der Umrichterstrom induktiv ist, was in einem Großteil der Anwendungsfälle zutrifft. Mit größer werdendem Wirkanteil des Laststromes bleibt ein immer größerer Anteil des induktiven Grundlaststromes erhalten, so daß im Extremfall bei rein ohmscher Umrichterbelastung der Grundlaststrom die Dämpfungskondensatoren umladen kann. Zu betonen ist noch, daß durch die induktive Grundlast die Betriebssicherheit des Umrichters in keiner Weise eingeschränkt wird.As already mentioned, the choke arrangement causes an inductive base load current, which the damping capacitors between the reversal process and the start of the main pulse in the inverter and thus prevents the creation of a circulating current. It is essential that the base load current decreases with increasing converter load current and with a appropriate design of the chokes 20a to 20c can be made to zero at rated current. in the Nominal operation therefore does not load the base load 20 on the commutation device and the main thyristors more. This applies in the event that the converter current is inductive, which is the case in most of the applications applies. As the active component of the load current increases, an ever larger component of the inductive current remains Base load current received, so that in extreme cases with a purely ohmic converter load the base load current can reload the damping capacitors. It should also be emphasized that due to the inductive base load the The operational safety of the converter is not restricted in any way.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß mit dem erfindungsgemäßen Umrichter vermieden wird, daß eine Überhöhung der Spannung am Kommutierungskondensator entsteht. Dabei ist wesentlich, daß die Dämpfungswirkung bei kleinen Zwischenkreisspannungen klein ist und mit steigender Zwischenkreisspannung zunimmt. Damit bleibt noch so viel Stromabhängigkeit der Nachladung erhalten, daß die nötige Kommutierfähigkeit gewahrt bleibt. Damit ist eine von der Umrichterfrequenz völlig unabhängige Arbeitsweise erreicht. Beim bekannten Umrichter geht die Höhe der Kommutierspannung sehr stark in die Umrichterverluste ein. Die Verluste in der Kommutierungseinrichtung betragen 80 bis 90% der Gesamtverluste. Mit steigender Frequenz steigen auch diese Verluste. Beim erfindungsgemäßen Umrichter arbeitet die Dämpfungsschaltung nahezu verlustlos. Sie verringert durch Absenkung der nur zu einem kleinen Teil nutzbaren hohen Kommutierspannungen bei hohen Zwischenkreisspannungen die Belastung der Kommutierungseinrichtung spürbar. Dadurch wird auch der Gesamtwirkungsgrad des Umrichters erheblich verbessert. Verluste, die durch Kreisströme bei leerlaufendem Umrichter auftreten, können durch Abschalten der Dämpfungsschaltung bei kleinen Zwischenkreisspannungen oder vorzugsweise durch eine induktive Grundlast praktisch völlig vermieden werden.In summary, it can be stated that the converter according to the invention avoids that the voltage on the commutation capacitor increases. It is essential that the The damping effect is small with small intermediate circuit voltages and with increasing intermediate circuit voltage increases. So much current dependency of the recharging remains that the necessary commutation capability is preserved. This means that the mode of operation is completely independent of the converter frequency achieved. In the case of the known converter, the level of the commutation voltage is very much reflected in the converter losses one. The losses in the commutation device amount to 80 to 90% of the total losses. With increasing These losses also increase in frequency. In the converter according to the invention, the damping circuit works almost lossless. It is reduced by lowering the high commutation voltages that can only be used to a small extent the load on the commutation device can be felt at high intermediate circuit voltages. This also significantly improves the overall efficiency of the converter. Losses caused by Circulating currents can occur when the converter is idling by switching off the damping circuit small intermediate circuit voltages or, preferably, due to an inductive base load, practically completely be avoided.

Abschließend ist noch anzuführen, daß die angegebene Dämpfungsschaltung sich auch zur Nachrüstung bekannter Umrichter eignet, weil der konstruktive Aufwand unerheblich ist. Eine Erhöhung der Leistungsausbeute ist damit gegeben. Finally, it should be noted that the specified damping circuit can also be retrofitted known converter is suitable because the design effort is insignificant. This increases the power output.

Hierzu 8 Blatt ZeichnungenIn addition 8 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Converter with DC voltage intermediate circuit, a controlled rectifier and an inverter with main thyristors in a bridge circuit, to which the freewheeling diodes are connected in anti-parallel in a bridge circuit, each bridge branch having a quenching circuit with a quenching thyristor and a commutation capacitor connected in parallel for two bridge branches that have a common main connection , a commutation capacitor is provided in each case and commutation chokes are arranged in the commutation circuits, characterized in that at least one damping capacitor (ISa to 15 / ° or iS'a to 15 ' c) for each two bridge branches with a common main connection (14a to \ 4c) is provided, which is connected in parallel to a bridge branch

2. Converter according to claim 1, characterized in that that a damping capacitor (15a to 15 /? is connected in parallel to each bridge branch (Figs. 1,7,8).

3. Converter according to claim 1, characterized in that two bridge branches with a common main connection (14a to i4c)] e a damping capacitor (15'a to 15'c ^ is assigned, which is between the main connection (14a to 14ς) and a center tap ( 5c) of the intermediate circuit capacitor (5a and 5b) is connected (FIG. 5).

4. Converter according to one of claims 1 to 3, characterized in that the capacity of all Damping capacitors is at least approximately the same size.

5. Converter according to one of claims 1 to 4, characterized in that each between the Main connection (14a to 14c} of two bridge branches and associated damping capacitors (15a to 15 /? a switch (18a to!) is switched on (FIG. 7).

6. Converter according to one of claims 1 to 5, characterized in that the output (21) of the Converter is connected to an inductive Grundlasl (20) (Fig. 8).

7. Converter according to claim 6, characterized in that in each output line (21) a choke (20a to 20c ^ with two magnetically coupled windings (22a, 22b) is connected and that one winding (22a) of each choke with the inverter output (21 ), the connection point (23a) of the two windings (22a, 226>,> of each choke with the load (three-phase machine 1) and the other windings (22b) of all chokes are connected to one another (FIG. 8).