DE2515223C3 - Anordnung zur Speisung eines induktiven Verbrauchers, insbesondere einer elektrischen Maschine - Google Patents

Description

a « ^1Stßei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanora- 35 _RücksDeisung der bei den Kommutierungsvorgännung zur Speisung eines induktiven Verbrauchers, eine ^ _{zusätzlichen} Kondensator gegebenen

insbesondere einer elektrischen Maschine, aus einem j£" . ^l _{jn das Netz} vorgesehen. Hierzu wird ein ein- oder mehrphasigen Versorgungsnetz über einen ^' °_fuhner wechselrichter verwendet, der mit seinen Netzgleichrichter, einen Gleichstromzwischenkreis und "^e£*_h ._nnungseingängen an den Kondensator angeeinen vorzugsweise selbstgeführten Wechselrichter mit 4° ^T₀S "s" Aus^angsseitig ist dieser netzgeführte zünd- und löschbaren Ventilzweigen, an dessen ^s^ⁿⁱ⁰'X_{hter andas} Versorgungsnetz über einen Ausgang zusätzlich ein Gleichrichter und ein diesem ™_f ^S^_{ator angesc}hlossen, dessen Übersetzungsvernachgeschalteter Kondensator angeschlossen ist. Abhängigkeit von der gewünschten Spannung

Bei zwangskommutierten Wechselrichtern mit Pha- "_a^_chenkondensator gewählt ist. Die gesteuersenfolgelöschung sind den einzelnen Ventilzwe.gen 45 ^a^ "^ _{des zusatzlichen} netzgeführten Wechselr^ Löschkondensatoren zugeordnet, die bei jedem Korn- brauchen nur für eine wesentlich geringere

mutierungsvorgang vom Laststrom umgeladen werden. ~_tmmbelastbarkeit bemessen werden im Vergleich zu Eine derartige Anordnung ist in dem »Conference ^^rom° _{tilen des se}lbstgeführten Wechselrichters.

Paper« der IEEE-PuIp & Paper Conference, Savannah, den Hauptvem netzgeführten Wechsel-

Georgia, vom 21. April 1971, S3 beschrieben, tom 5<> Daher tonnen"" _werden ^ _im

Anschluß eines induktiv behafteten Verbrauchers nchter Wem _Wechse,_{richter zuf Speisung des Ver}. insbesondere einer elektrischen Maschine, kann dabei *^el°^ . . _{der Trans}formator zwischen dem während des Kommutierungsvorganges die Spannung Draucne: _führten Wechselrichter und dem

■„denU^tondeneatorenOberdievomVeArauAer ^^,^„,, entsprechend klein bemessen induzierte Spannung hinaus ansteigen. Die Spannungen 55 Versorgung».«=

an den Löschkondensatoren sollen jedoch nicht zu groß sein. ^„^.^ _{netzgeführte} Wechselrichter wird werden, damit die Spannungsbeanspruchung der ge- · _{an der} Wechselrichtertrittgrenze betrie-

steuerten Ventile des Wechselrichters und der Isolation ^^zuJ^^e"ⁿ _{richt einem} Zündwinkel von ungefähr des Verbrauchers nicht zu groß wird _inrpnin 60 150° el Da am zusätzlichen Kondensator eine annä-

Bei der Dimensionierung der Loschkondensatoren in 60 j U a erwünscht ist, hat bei einem

den Ventilzweigen eines -angskommutierter1 Wech- ^^ wS^lrlditertrittgienze die Ausgangsselrichters mit Phasenfolgeloschung müssen daher zwei Betneo^an _{Transformators den} kleinstmöglichen Gesichtspunkte berücksichtigt werden: *P e _{sbeanspruchung} der Ventile des

Um die gesteuerten Hauptventile sicher zu loschen, Wert. ^{υ e 0}Ρ_^3Π™ Wh«-lrichte« ist daher soll eine genügend große Schonzeit eingehalten werden. o₅ zusatzhcnen „e^uhrun W-cn-incnte.. ,7: _ ,?Λ..Ι ^_:A„„o,;»₃, H»r 1 n«>hknndensatoren entsprechend gering.

soll eine genügend große Schonzeit eingehalte h ^

Hierzu könnte die Kapazität der Löschkondensatoren ^^^,β^¹» ^,dchrfchter über einen Netz-

ist, so sieht eine Ausgestaltung der Erfindung einen gemeinsamen Netztransformator mit zwei getrennten Sekundärwicklungen vor, von denen die eine an die Eingänge des Netzgleichrichters und die andere an die Ausgänge des netzgeführten Wechselrichters angeschlossen ist. Hierdurch wird dt: Aufwand an Transformatoren gering gehalten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden naher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Irtinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,

Fig.2 ein Ausführungsbeispiel mit einem gemeinsamen Netztransformator.

Fig. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung zur Speisung einer elektrischen Maschine 4, die beispielsweise eine Asynchronmaschine oder eine Synchronmaschine mit Zwaiigskommutierung sein kann. Die Maschine 4 ist über einen Netzgleichrichter 1, einen Glei:hstromzwischenkreis 2 und einen selbstgeführten Wechselrichter 3 an ein Versorgungsnetz N angeschlossen. Der Netzgleichrichter 1 ist vorzugsweise als netzgeführter steuerbarer Gleichrichter ausgebildet. Sein Steuersatz

10 ist in bekannter Weise mit dem Versorgungsnetz /V synchronisiert und von einer Steuerspannung U_st beaufschlagt, die den Zündwinkel der Zünditnpulse für seine gesteuerten Ventile bestimmt. Der maschinenseitige Wechselrichter 3 ist selbstgeführt. Seinem Steuersatz

11 wird eingangsseitig eine Frequenz /zugeführt, die beispielsweise von einem nicht näher dargestellten Regelkreis gebildet sein kann.

An den Ausgang des Wechselrichters 3 ist zusätzlich zur Maschine 4 ein Kondensator 6 über einen Gleichrichter 5 angeschlossen. Der Kondensator 6 liegt in den Gleichspannungseingängen eines netzgeführten Wechselrichters 7, der ausgangsseitig über einen Transformator 8 an das Versorgungsnetz N angeschlossen ist. Der Steuersatz 9 für den Wechselrichter 7 ist wiederum mit dem Versorgungsnetz N synchronisiert. Der Wechselrichter 7 kann ständig an der Wechselrichtertrittgrenze betrieben werden. Es ist jedoch auch möglich, den Zündwinckel in Abhängigkeit von einer Steuerspannung einzustellen. Der Wechselrichter 7 bezieht seine Kommutierungsspannung aus dem Versorgungsnetz N.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird anhand von F i g. 2 erläutert, bei der gleiche oder gleichwirkende Bauteile mit gleichen Bezugsziffern versehen sind. Die elektrische Maschine 4 ist jedoch vereinfacht als vom Hauptfeld induzierte elektromotorische Kraft EMK mit in Reihe geschalteten Streureaktanzen Ls dargestellt. Der selbstgeführte Wechselrichter 3 enthält Thyristoren ί 1 bis f 1 mit Seriendioden n\ bis nl. Zwischen den einzelnen Ventilzweigen liegen Löschkondensatoren c 1 bis c6.

Es wird zunächst eine Kommutierung des Zwischenkreisstromes Id von der Phase R auf die Phase S der Maschine 4 betrachtet. Zunächst fließt der Strom U aus dem Zwischenkreis über den Thyristor f 1, die Diode η 1, die Phasen R und Tund die Diode η 6 und den Thyristor f 6 zurück in den Zwischenkreis 2. Die Löschkondensatoren c 1, c3, c5, c6 sind mit der angegebenen Polarität aufgeladen. Die Kommutierung wird eingeleitet durch Zünden des Thyristors /2, der den Strom übernehmen soll. Der Zwischenkreisstrom Id geht aufgrund der Spannung des Kondensators el auf den Thyristor f2 über. Der Sxrom U fließt nunmehr aus dem Zwisclienkreis durch den Thyristor i2, teilt sich dann wegen der Parallelschaltung des Löschkondensators el mit den Löschkondensatoren c2, c3 auf diese Löschkondensatoren auf und fließt über die Diode η I₁ den Phasen R und Tsowie die Diode π 6 und den Thyristor f 6 zurück in den Zwischenkreis. Der Löschkondensator c 1 wird entladen und mit der anderen Polarität aufgeladen. Sobald die Spannung am Löschkondensator c 1 die in der Maschine vom Hauptfeld induzierte Spannung zwischen den Phasen Λ und S übersteigt, wird die Diode η 2 leitend. Der Strom wird jetzt im Strang R abgebaut und im Strang S aufgebaut. Der Kommutierungsvorgang ist beendet, wenn der Strom Id vollständig auf die Diode λ 2 und damit auf den Strang Sübergegangen ist.

Wesentlich ist, daß während des Kommutierungsvorganges der Löschkondensator c 1 ohne weitere Maßnahme über die EMK der Maschine 4 hinaus aufgeladen würde, da die in den Streuinduktivitäten Ls umgesetzte Energie auf den Löschkondensator übergeht. Um dies zu begrenzen, ist der weitere Kondensator 6 über den Gleichrichter 5 an die Ausgänge des Wechselrichters 3 angeschlossen. Der Gleichrichter 5 ist als ungesteuerter Gleichrichter mit Dioden η 21 bis η 26 in Drehstrombrückenschaltung ausgeführt. Sobald sich ein Löschkondensator, beispielsweise el, während des Kommutierungsvorganges auf den Wert der Spannung am Kondensator 6 aufgeladen hat, werden die entsprechenden Dioden, beispielsweise π 22 und η 24, im Gleichrichter 5 leitend. Der Kondensator 6 wird dadurch dem betreffenden Löschkondensator parailelgeschaltet. Da die Kapazität des Kondensators 6 wesentlich größer ist als die Kapazität des betreffenden Löschkondensators, erfolgt an diesem nur eine relativ geringe Nachladung. Nachdem der Strom /,/vollständig vom Strang R auf den Strang 5übergegangen ist, ist der Kommutierungsvorgang beendet. Der Strom im Strang R und der Strom durch die Dioden des Gleichrichters 5 ist Null geworden.

Da durch jeden Kommutierungsvorgang eine bestimmte Energie auf den Kondensator 6 übergeht, muß dafür gesorgt werden, daß diese Leistung, die der mit den Streuinduktivitäten Ls der Maschine verknüpften Blindleistung entspricht, auf geeignete Weise abgeleitet wird. Dies geschieht mit Hilfe des netzgeführten Wechselrichters 7, der ausgangsseitig an das Versorgungsnetz N angeschlossen ist. Im Gleichstromkreis zwischen dem Kondensator 6 und dem Wechselrichter 7 liegt noch eine Glättungsdrossel 13.

Bei der Schaltungsanordnung in F i g. 2 ist ein gemeinsamer Netztransformator 12 mit einer an das Versorgungsnetz angeschlossenen Primärwicklung 12a und zwei getrennte Sekundärwicklungen 12f> und 12c vorgesehen. Die Sekundärwicklung 12b ist an die Eingänge des Netzgleichrichters 1 und die Sekundärwicklung 12c an die Ausgänge des netzgeführten Wechselrichters 7 angeschlossen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 ist im allgemeine^in^erheblicrigrößere Kapazität der Patentansprüche: ^η^ΤκΤΧΖΐπ widersprechenden Forderungen . Um berücksichtigen zu können, können die beiden

1. Schaltungsanordnung zur Speisung eines besseτ d _{punklionen dcr} Löschkondensaloren dainduktiven Verbrauchers, insbesondere einer elektn- 5 S^ena" _inander getrennt werden, daß der Ausgang sehen Maschine, aus einem ein- oder mehrphasigen au^rc" *" , _{ichters ü}ber einen Gleichrichter an einen Versorgungsnetz über einen Netzgleichrichter, des "«-' _angeschlossen wird. Dieser zusätzliche einen Gleichstromzwischenkreis und einen Vorzugs- Konae..=><. ^ ^^ _grQÖen Kapazität braucht nur weise selbstgeführten Wechselrichter mit zünd- und , ' _or2esehen zu werden. Die Löschkondensatoren löschbaren Ventilzweigen, an dessen Ausgang io e^inma'™ %_{am nU}r für eine ausreichende Schonzeit zusätzlich ein Gleichrichter und ein diesem nachge- £ werden. Sie können daher eine kleine schalteter Kondensator angeschlossen ist, ge- kemess _auf_weisen. Die Spannungsbegrenzung wähkennzeichnet durch einen netzgeführten ™^p*\ Kommutierungsvorganges wird durch den Wechselrichter (7) der eingangsseitig an den rena Kondensator vorgenommen. Da dieser Kondensator (6) und ausgangsseitig über einen 15 zusaui. _Gleichrichter geladen wird, kann er Transformator (8) an das Versorgungsnetz (N) ^u ^ _derea)s Elektrolytkondensator ausgeführt sein, angeschlossen ist. . ^ms° . . . Kommutierungsvorgang wird auf diesen

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch !,beider ',_irhen Kondensator eine bestimmte Energie der Netzgleichrichter über einen Netztransformator ΓΓ _Der zusätzliche Kondensator würde sich an das Versorgungsnetz angeschlossen ist, dadurch 20 gegeo . ^ Kommutierungsvorgang weiter auflagekennzeichnet, daß der Netztransformator (12) mit aaner ^J _{f mög}|j_cn, durch einen dem zusätzlichen zwei Sekundärwicklungen (126, 12c) versehen ist, den. 1" ■ _paraji_elgeschaltet.en ohmschen Widervon denen die eine (126) an die Eingänge des , _{d diese} Energie in Wärme umzusetzen; dies ist Netzgleichrichters (1) und die andere an die sta _standj_gen Verlusten verbunden, die zusätz-Ausgänge des netzgeführten Wechselrichters (7) ²⁵ |^eaocn _{dem Versorfun}gsnetz gedeckt werden müssen, angeschlossen ist. '"■„ _Erf_indung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurcn ^ c_rhaltunesanordnung der eingangs genannten Art gekennzeichnet, daß der netzgeführte Wechselnch- einer acn e^ _{ßetrieb zu gewä}hrleisten.

ter (7) auf einen Betrieb an der Wechselrichtertritt- p!^ _Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen

grenze gesteuert ist. ³° _netzeeführten Wechselrichter gelöst, der eingangsseitig

an den Kondensator und ausgangsse.tig über einen Transformator an das Versorgungsnetz angeschlossen