DE2530465B2 - Schaltungsanordnung mit einem ersten Wechselrichter und einem parallelgeschalteten zweiten Wechselrichter - Google Patents
Schaltungsanordnung mit einem ersten Wechselrichter und einem parallelgeschalteten zweiten WechselrichterInfo
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Description
geleinrichtung ist in Eingriff, indem die Zündimpulse
des Steuersatzes auf die gesteuerten Ventile des Hilfs-Wechselrichters durchgeschaltet
sind, während die Weitergabe der Zündimpulse an die gesteuerten Ventile des Leistungs-Wechselrichters
über die von der Kommandostufe gesperrt gesteuerte Freigabeeinheit gesperrt ist,
d) bei einen Startbefehl zur Aufnahme des Lastbetriebes
des Leistungs-Wechselrichters schaltet die Kommandostufe über die Freigabeeinheit
die Zündimpulse des Steuersatzes auf die gesteuerten Ventile des Leistungs-Wechseltrichters
durch.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ermöglicht einen Betrieb, bei dem in der Bereitschaftsstellung die Zündimpulse der Steuereinrichtung auf
die gesteuerten Ventile des Hilfs-Wechselrichters durchgeschaltet sind, während die Weitergabe der
Zündimpulse an die gesteuerten Ventile des Leistungs-Wcchsclrichtcrs
von der Freigabccinhcit gesperrt ist. Bei einem Startbefehl gibt die Kommandostufe
durch Beeinflussung der Freigabeeinheit die Weitergabe der Zündimpulse an die gesteuerten Ventile
des Leistungs-Wechselrichters frei. Der HilfsWechselrichter kann im Leistungsbetrieb entweder
stillgesetzt oder weiterbetrieben werden.
Für gewisse Anwendungsfälle kann es vorteilhaft sein, den Hilfs-Wechselrichter leistungsmäßig für einen
Notbetrieb des angeschlossenen Verbrauchers mit verminderter Leistung zu bemessen. Dadurch können
schwere Schäden bei bestimmten Verbrauchern verhindert werden, die bei einem völligen Ausfall ihrer
Stromversorgung eintreten können. Dies kann beispielsweise bei einer Datenverarbeitungsanlage der
Fall sein, bei der die abgespeicherten Informationen bei einem völligen Ausfall der Stromversorgung verloren
gehen können. Hier kann man den Hilfs-Wechselrichter leistungsmäßig so dimensionieren, daß er
den erforderlichen Haltestrom für die Informationsspeicher
aufbringt.
Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist in der Bereitschaftsstellung der für die Nennleistung
des Verbrauchers ausgelegte Leistungs-Wechselrichter nicht in Betrieb. In seinen Bauelementen
entstehen daher keine Verluste. I>/ der Bereitschaftsstellung ist dagegen der Hilfs-Wechselrichter in Betrieb
und erzeugt am Transformator eine Ausgangsspannung, die der Regeleinrichtung in der Steuereinrichtung
zugeführt wild. Die Regeleinrichtung, die eine Spannungsregelung ist, arbeitet also in der Bereitschaft^stellung
in der üblichen Weise und ist im Eingriff. Der dem Leistungs-Wechselrichter parallelgeschaltete
Hilfs-Wechselrichter kann in der gleichen Art aufgebaut sein wie der Leistungs-Wechselrichter,
jedoch kleinere Ventile, Drosseln und Kondensatoren, sowie dünnere Leitungen enthalten. Die Verluste
und Geräusche in den Bauelementen des kleineren Hilfs-Wechselrichters sind entsprechend geringer.
Wesentlich ist, daß der kleinere Hilfs-Wechselrichter mit dem gleichen Steuerungsverfahren oder Pulsverfahren
betrieben wird wie der Leistungswechselrichter. Damit ist gewährleistet, daß in der Bereitschaftsstellung
die Ausgangsspannung des Transformators den gleichen Verlauf und die gleichen Werte aufweist wie im Leistungsbetrieb, so daß der
Regelkreis ständig ges .tilossen ist.
Da in der Bereitschaftsstellung nur der kleinere Hilfs-Wechselrichter läuft, entstehen wesentlich
kleinere Verluste und Geräusche in seinen Bauelementen. Außerdem ist eine laufende Kontrolle von
wesentlichen Teilen des Leistungs-Wechselrichters möglich, beispielsweise eine Überwachung der
Gleichspannungsquelle und ihrer Zuleitungen, sowie eine Überwachung des Steuersatzes und der Regeleinrichtung.
Bei einem Start des Leistungs-Wechselrichters sind keinerlei Umschaltungen in der Regel-
I» einrichtung erforderlich. Der Transfonnatur ist
ständig magnetisiert und braucht nicht auf einen Einschaltstoß ausgelegt zu werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher
Γι beschrieben. Um das Verständnis der Erfindung zu
erleichtern, ist ein einphasiger Wechselrichter dargestellt. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung
kann jedoch in gleicher Weise auch für dreiphasige Wechselrichter verwendet werden.
Der Leistungs-Wechselrichter ist in bekannter Weise aufgebaut (M. Meyer »Tliyrisiuicii in der
technischen Anwendung«, Siemens Aktiengesellschaft, 1967, Seite 124). Der Leistungs-Wechselrichter
1 enthält in einer Einphasen-Mittelpunktsschal-
>~) tunggesteuerte Ventile Tl und Tl mit Reihendioden
DIl und D21. Außerdem sind Freilaufdioden Dl und D2 vorgesehen. Den Kommutierungskreis bilden
ein Kommutierungskondensator Cl und eine Kommutierungsdrossel Ll. Der Leistu igs-Wechselrich-
i(i ter 1 ist eingangsseitig an eine Gleichspannungsquelle 2 angeschlossen, die mit dem Symbol einer
Batterie gekennzeichnet ist. Die Ausgänge des Leistungs-Wechselrichteis
1 sind an die Primärwicklung eines Transformators 3 angeschlossen, dessen Sekun-
1Ί därwicklung über einen Schalter 4 mit einem
ohmsch-induktiven Verbraucher 5 verbunden werden kann. Der Verbraucher 5 wird im Normalbetrieb über
einen geschlossenen Schalter 6 aus einem Nez 7 mit der Netzwechselspannung Un gespeist. Bei einem
4(i Ausfall oder einem unzulässigen i.inbruch der Netzsp;
.inung Us wird der Schalter 6 geöffnet und der
Schalter 4 geschlossen. Der Verbraucher wird dann aus der Gleichspannungsquelle 2 über den Wechselrichter
1 gespeist.
■r> Zusätzlich zum Leistungs-Wechselrichter 1 ist ein Hilfs-Wechselrichter 8 mit wesentlich kleinerer Leistungvorgesehen.
Er enthält gesteuerte Ventile ti und ti mit Reihendioden dll und i/21 sowie mit Freilaufdioden
dl und dl. Den Kommutierungskreis bilden
ίο ein Kommutierungskondensator el und eine Kommutierungsdrossel
12. Der Hilfs-Wechselrichter 8 ist in gleicher Weise aufgebaut wie der Leistungs-Wechselrichter
1. Seine Bauelemente sind jedoch wesentlich kleiner dimensioniert.
■,"> Weiterhin ist rine Steuereinrichtung mit einem
Steuersatz 9 und einer vorgeschalteten Regeleinrichtung 10 vorgesehen. Die Regeleinrichtung 10 ist als
Spannungsregelung ausgeführt und erhält einer; Spannungs-Istwe. ί von einem Spannungsmeßgeber
ho 11 und einen Spannungs-Sollwert von einem Sollwertgeber
12 eingangsseitig zugeführt. Die Regeleinrichtung 10, die beispielsweise einen F I-Regler enthalten
kann, erzeugt die Steuerspannung für den Steuersatz 9, der in bekannter Weise über einen Syn-
h'i chronisierabgriff la mit der Netzspannung Vh synchronisiert
ist. Die vom Steuersatz 9 abgegebenen Zündimpulse sind über eine Freigabeeinheit 14 auf
die gesteuerten Ventile Tl und Tl des Li-islungs-
Wechselrichters 1 und über eine Durchschalteinheit 15 auf die gesteuerten Ventile f 1 und il des kleineren
Hilfs-Wechselrichters 8 geführt. Die Freigabeeinheit
14 und die Durchschalteinheit 15 sind von einer Korn mandostufe 16 gesteuert, die eingangsseitig mit einem
Meßfühler 17zur Überwachung der Netzspannung Un
verbunden ist. Die Kommandostufe 16 steuert außerdem die Schalter 4 und 6.
Die in der Zeichnung dargestellte Stellung der Schalter 4 und 6 entspricht dem Normalbetrieb, bei
dem der Verbraucher 5 aus dem Netz 7 gespeist ist.
Die Weitergabe der Ziindimpulse des Steuersat/es M an die gesteuerten Ventile /1 und Tl des Leistungs-Wechsclrichtcrs
1 sind von der Freigabeeinheit 14 gesperrt. Die Ziindimpulse des Steuersatzes 9 an die gesteuerten
Ventile /1 und ti des kleinen Hilfs-Wechselrichters
8 sind über die Durchschalteinheit 15 freigegeben. Der Hilfs-Wechselrichter 8, der eingaiigv>ciiig
cbcniaiis hu die Glciciispannungsqueiit.1 2
und ausgangsseitig ebenfalls an den Transformator 3 angeschlossen ist, ist in Hetrieb und liefert eine Ausgangsspannung,
(.!ic vom SpaniHingsmeßfühlcr 11 erfaßt
und der Regeleinrichtung 10 in der üblichen Weise zugeführt ist. Der Kommutierungskondcnsalor
c 2 wird von der Wechsclrichter-Ausgangsspannung aufgeladen und umgeladen. Als Kommuticrungsinduktivität
ist die Induktivität der Reihenschaltung dei Kommutierungsdrosseln LX und Il wirksam.
Ein Ausfall oder ein unzulässiger Einbruch dei
Netzspannung Un wird vom Meßfühler 17 erfaßt unc
an die Kommandostufe 16 gemeldet. Diese öffnet der Schalter 6 und schließt den Schalter 4. Außerdem
wird die Weitergabe der Zündimpulse des Steuersatzes 9 an die gesteuerten Ventile 71 und Tl des Leistungs-Wechselrichters
1 durch entsprechende Beeinflussung der Frcigabccinhcit 14 freigegeben unc
die Ziindimpulse an die gesteuerten llauptvcntile il
und i2 des Hilfs-Wcchselrichtcrs 8 über die Durchschalteinheit
15 gesperrt. Wenn der Milfs-Wechselrichter
8 auch im Leistungsbetrieb arbeiten soll. s< kann die Durchschalteinheit 15 entfallen. Die Freigabe
der Zündimpulse an die Ventile 7 1 und /2kanr
gegebenenfalls nach einem geeigneten I reigabeprogramm
erfolgen.
Die Erfindung ist nicht auf den dargestellten sch::! tungstechnischcn Aufbau der beiden Wechselrichter
und insbesondere ihrer Kommuticriingseinrichtungeii
beschrankt. Die Erfindung kann auf andere Wechselrichterprinzipien
und auf mehrphasige Wechselrichtei angewendet werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnin.wn
Claims (3)
1. Schaltungsanordnung mit einem ersten Wechselrichter und einem parallelgeschalteten
zweiten Wechselrichter, deren Gleichspannungseingänge an die gleiche Gleichspannungsquelle
und deren Wechselspannungsausgängc an einen Wechselrichter-Transformator angeschlossen sind
und denen eine gemeinsame Steuereinrichtung mit einem Steuersatz zur Erzeugung von Zündimpulsen
für gesteuerte Hauptventile der Wechselrichter und eine Spannungs-Regeleinrichtung zur Lieferung
der Steuerspannung für den Steuersatz zugeordnet sind, gekennzeichnet durch folgende
Merkmale:
a) Die beiden Wechselrichter sind als Leistungs-Wechselrichter (1) mit einer der Verbraucherleistung
entsprechenden Nennleistung und als Hilfs-Wechselrichter (8) mit kleinerer Leistung ausgelegt.
b) der Steuersatz (9) der Steuereinrichtung ist mit den gesteuerten Ventilen (Tl, Tl) des
Leistungs-Wechselrichters (1) über eine von einer Kommandostufe (16) gesteuerte Freigabeeinheit
(14) sowie mit den gesteuerten Ventilen (/1, ti) des Hilfs-Wechselrichters
(8) verbunden,
c) in einer Bereitschaftsstellung in die Steuereinrichtung (9, 10) bereits in Betrieb, die
Spann'.'ngs-Regeleinrichtung (10) ist in Eingriff, indem die Zündimpulse des Steuersatzes
(9) auf die gesteuerten Ventile (/1, ti) des Hilfs-Wechsdrichters (8) durchgeschaltet
sind, während die Wt.tergabe der Zündimpulse an die gesteuerten Ventile (71, 72)
des Leistungs-Wechselrichters (1) über die von der Kommandostufe (16) gesperrt gesteuerte
Freigabeeinheit (14) gesperrt ist,
d) bei einem Startbefeh! zur Aufnahme des
Lastbetriebes des Leistungs-Wechselrichters (1) schaltet die Kommandostufe (16) über
die Freigabeeinheit (14) die Zündimpulse des Steuersatzes (9) auf die gesteuerten Ventile
(71, 72) des Leistungs-Wechselrichters (1) durch.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfs-Wechselrichter
(8) leistungsmäßig für einen Notbetrieb des angeschlossenen Verbrauchers (5) mit verminderter
Leistung bemessen ist.
3. Anwendung einer Schaltungsanordnung nach Anspruch I oder 2 für eine unterbrechungsfreie
Stromversorgungsanlage, bei der ein Verbraucher im Normalbetrieb aus einem Versorgungsnetz gespeist
ist und die Schaltungsanordnung mit dem Leistungs-Wechselrichter und dem Hilfs-Wechselrichter
in der Bereitschaftsstellung gehalten wird, während bei einem Ausfall oder einem unzulässigen
Einbruch der Versorgungsnetzspannung durch einen Startbefehl auf eine Versorgung
aus der Gleichspannungsquelle über den Leistungs-Wechselrichter umgeschaltet wird.
Die Erfindung geht aus von einer Schaltungsanordnung mit einem ersten Wechselrichter und einem
parallelgeschalteten zweiten Wechselrichter, deren Gleichspannungseingänge an die gleiche Gleichspan-
"> nungsquelle und deren Wechselspannungsausgänge
an einen Wechselrichter-Transformator angeschlossen sind. Eine derartige Schaltungsanordnung ist aus
der DE-AS 1663048 bekannt. Beim Parallelbetrieb mehrerer Wechselrichter ist es weiterhin bekannt, den
ίο beiden Wechselrichtern eine gemeinsame Steuereinrichtung
mit einem Steuersatz zur Erzeugung von Zündimpulsen für gesteuerte Hauptventile der Wechselrichter
und eine Spannungs-Regeleinrichtung zur Lieferung der Steuerspannung für den Steuersatz zu-
r> zuordnen (Energie und Technik 23 (1971), Seite 61
bis 64, insbesondere Bild 5).
Bei bekannten Wechselrichtern nimmt es beim Startvorgang eine gewisse Zeit in Anspruch, die Regeleinrichtung
des Steuersatzes erst in Eingriff zu
Xi bringen. Die Zeitkonstante der Regeleinrichtung wird
im Hinblick auf eine gute Regeldynamik im Leistungsbetrieb relativ groß gewählt. Insgesamt dauert
es etwa eine Sekunde, bis ein Wechselrichter aus dem Stillstand auf volle Leistungsabgabe gesteuert werden
i'i kann. Dies ist insbesondere dann nachteilig, wenn der
Wechselrichter in einer unterbrechungsfreien Stromversorgungsanlage eingesetzt ist, bei der im Normalbetrieb
ein Verbraucher unmittelbar auf einem öffentlichen Netz und im Notbetrieb über den
«) Wechselrichter aus einer Ersatzstromquelle gespeist
wird.
Ein schnellerer Start eines Wechselrichters ist möglich, wenn dieser ständig im Leerlaufbetrieb gehalten
wird. Im Leerlaufbetrieb werden die Zündimpulse des
j> Steuersatzes auf die gesteuerten Halbleiterventile des Leistungsteils durchgeschaltet, dessen Kommutierungseinrichtungen
ebenfalls in Betrieb sind. Der Wechselrichter liefert eine Leerlauf-Ausgangsspannung,
die als Istwert für die Regeleinrichtung in seiner Steuereinrichtung verwendet wird. Im Leerlaufbetrieb
entstehen jedoch relativ große Verluste in den Bauelementen des Wechselrichters, die ständig aus
der Ersatzstromquelle gedeckt werden müssen. Die Verluste im Leerlaufbetrieb betragen größenord-
r> nungsmäßig 5% der Nennleistung des Wechselrichters.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die es ermöglicht,
einen Wechselrichter aus einem verlustärmeren Be-
Vi reitschaftsbetrieb auf volle Leistungsabgabe zu bringen,
ohne dabei Zeitverluste dafür hinnehmen zu müssen, daß die Regeleinrichtung erst in Eingriff gebracht
werden muß.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch fol-
Vi gcnde Merkmale gelöst:
a) Die beiden Wechselrichter sind als Leistungs-Wechselrichter mit einer der Verbraucherleistung
entsprechenden Nennleistung und als Hilfs-Wechselrichter mit kleinerer Leistung aus-
Wi gelegt,
b) der Steuersatz der Steuereinrichtung ist mit den gesteuerten Ventilen des Leistungs-Wechselrichters
über eine von einer Kommandostufe gesteuerte Freigabeeinheit sowie mit den gesteuerte,
ten Ventilen des Hilfs-Wechselrichters verbunden,
c) in einer Bereitschaftsstellung ist die Steuereinrichtung bereits in Betrieb, die Spannungs-Re-
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| DE2530465A DE2530465C3 (de) | 1975-07-08 | 1975-07-08 | Schaltungsanordnung mit einem ersten Wechselrichter und einem parellelgeschalteten zweiten Wechselrichter |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|---|
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| US4507722A (en) * | 1981-11-30 | 1985-03-26 | Park-Ohio Industries, Inc. | Method and apparatus for controlling the power factor of a resonant inverter |
| US4638418A (en) * | 1985-08-26 | 1987-01-20 | Tocco, Inc. | Power inverter |
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|---|---|---|---|---|
| DE1663048B1 (de) * | 1965-04-24 | 1969-12-04 | Standard Elektrik Lorenz Ag | Regelanordnung zur Erzielung einer gleichmaessigen Belastung von statischen Wechselrichtern |
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1975
- 1975-07-08 DE DE2530465A patent/DE2530465C3/de not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| DE2530465C3 (de) | 1981-04-16 |
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