DE2612787A1 - INVERTER DEVICE WITH N-PHASE OUTPUT - Google Patents

INVERTER DEVICE WITH N-PHASE OUTPUT

Info

Publication number
DE2612787A1
DE2612787A1 DE19762612787 DE2612787A DE2612787A1 DE 2612787 A1 DE2612787 A1 DE 2612787A1 DE 19762612787 DE19762612787 DE 19762612787 DE 2612787 A DE2612787 A DE 2612787A DE 2612787 A1 DE2612787 A1 DE 2612787A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cos
phases
phase
inverter
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19762612787
Other languages
German (de)
Inventor
Philip Richardson
James Sherlock
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BAE Systems Electronics Ltd
Original Assignee
Marconi Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Marconi Co Ltd filed Critical Marconi Co Ltd
Publication of DE2612787A1 publication Critical patent/DE2612787A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/49Combination of the output voltage waveforms of a plurality of converters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/505Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/515Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H02M7/525Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only with automatic control of output waveform or frequency
    • H02M7/527Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only with automatic control of output waveform or frequency by pulse width modulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Description

MANITZ. FINSTERWALD & GRÄMKOW MANITZ. FINSTERWALD & GRÄMKOW

!•Einehen, den 25. MSZ. t97ß P/3/t> - K! • Einhen, the 25th MSZ. t97ß P / 3 / t> - K

THE MAECÖHI COHPMT LIMIiEED Marconi House, Hew Street Chelmsford, Essex, EnglandTHE MAECÖHI COHPMT LIMIiEED Marconi House, Hew Street Chelmsford, Essex, England

Invert er einri chtung mit n-phasigem AusgangInverter device with n-phase output

Die Erfindung betrifft Invertereinrichtungen, d.h. Einrichtungen zum Erzeugen von Weehselwellenzügen aus Gleichstromquellen·The invention relates to inverter devices, i.e. devices for generating alternating wave trains from direct current sources

Mehrere Jahre lang waren Invert ereinri chtung en allgemein in der Form von Rechteck-Wellengeneratoren, gefolgt von einem LC-(Induktivität/Kapazität-) Filter "bekannt. Bei großen Invertereinrichtungen mußten entsprechend sperrige und schwere Filter hierzu verwendet werden. Oft machte das Gewicht des Filters die Hälfte des Gewichtes der Gesamtapparatur aus.For several years inverter devices were generally in the form of square wave generators, followed by an LC (inductance / capacitance) Filter "known. With large inverter facilities, bulky and heavy filters had to be used can be used for this purpose. Often times the weight of the filter was half the weight of the entire apparatus.

Neuerdings wurden Invertereinrichtungen entwickelt, welche eine aus mehreren Impulsen "bestehende Wellenform verwenden, um eine geforderte Wechselwellenform zu erzeugen. Auch solche Invertereinrichtungen erfordern den Einbau von Ausgangsfiltern, obwohl die Ansprüche an die Filterung im Falle einer Invertereinrichtung gemäß der gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung "Inverter mit logischen Schalt gliedern" (unser Aktenzeichen M 3II5) etwas weniger lästig, als es gemeinhin üblich ist, sein könnte.Recently, inverter devices have been developed which have a multi-pulse "waveform to generate a required alternating waveform. Also such inverter devices require the installation of output filters, although the filtering requirements in the case of an inverter device according to the patent application filed at the same time "Inverter with logic switching elements" (our file number M 3II5) be a little less annoying than it is commonly used could.

DR. G. MANtTZ · DtPL.-rNG. M. FINSTERWALD DIPL-[MC. W. G R. A M K O W ZENTRALKASSE BAYER. VOLKSBANKENDR. G. MANtTZ · DtPL.-rNG. M. FINSTERWALD DIPL- [MC. W. G R. AMKOW ZENTRALKASSE BAYER. FOLK BANKS

β MÖNCHEN 23, ROBERT-KOCH-STRASSE I 7 STUTTGART SO CBAD CANNSTATT) MÖNCHEN. KONTO-NUMMER 72TOβ MÖNCHEN 23, ROBERT-KOCH-STRASSE I 7 STUTTGART SO CBAD CANNSTATT) MÖNCHEN. ACCOUNT NUMBER 72TO

TEL. f089) 22*2«. TELEX 5-29673 PATMF SEELBERGSTR.23/25.TEL.{O7«)56r2;6l POSTSCHECKr MÖNCHEN 7700 2-BOSTEL. f 089) 22 * 2 «. TELEX 5-29673 PATMF SEELBERGSTR.23 / 25.TEL. {O7 «) 56r2; 6l POSTSCHECKr MÖNCHEN 7700 2-BOS

709825/0590709825/0590

- 3.- 3.

Die Erfindung soll eine Invertereinrichtung schaffen, bei der der Gebrauch großer, sperriger LG-PiIter vermieden vj er den kann.The invention is intended to provide an inverter device which avoids the use of large, bulky LG piIter vj he can.

Nach dieser Erfindung umfaßt eine Inverteinrichtung, die einen Ausgang ergibt mit einer gegebenen Anzahl von η Fhasen, eine Einrichtung, um eine polyphase Wellenform mit einer Anzahl von _g_ symmetrischen Phasen zu erzeugen, Einrichtungen, um diese erzeugten polyphasen Wellenformen auf einen statischen Transformator, der ginn Phasen wandelt, einzugeben, und Einrichtungen, um von diesem Transformator einen n-phasigen Ausgang abzuleiten.In accordance with this invention, an inverting device comprises yields an output with a given number of η phases, a facility to use a polyphase waveform to generate a number of _g_ symmetrical phases, facilities, to convert these generated polyphase waveforms to a static transformer that converts phases and facilities for deriving an n-phase output from that transformer.

Statische, Phasen wandelnde Transformatoren werden beschrieben durch J.E. Parton in der I.E.E. Monographie Nr. 13, veröffentlicht am 15. November 1951 (Proc. I.E.E. Band 99, Teil N, 1952, Seiten 12 bis 23).Static, phase changing transformers are described by J.E. Parton in the I.E.E. Monograph No. 13, published November 15, 1951 (Proc. I.E.E. Volume 99, Part N, 1952, pages 12 to 23).

Die Erfindung benutzt die Auslöschung der harmonischen Oberwellen, die ein Nebenprodukt solcher statischer Phasentransformatoren ist, um einen genügend niederen Anteil harmonischer Oberwellen in einer Inverterexnrichtung zu erzeugen, wobei die gewöhnlicherweise hierzu nötigen sperrigen und gewichtigen LC-3filter vermieden werden.The invention uses the cancellation of the harmonic waves, which is a by-product of such static phase transformers to a sufficiently low proportion to generate harmonic harmonics in an inverter direction, the bulky ones usually required for this and weighty LC-3 filters can be avoided.

Die Anzahl £ sollte nicht gleich der Anzahl η sein, und normalerweise ist £ größer als n. Typischerweise werden, wenn ein dreiphasiger Ausgang gefordert ist (d.h. wenn η gleich ist), die Einrichtungen zur Erzeugung der oben genannten Wellenform so gewählt, daß diese Wellenform fünf symmetrische Phasen besitzt. Üblicherweise, aber nicht notwendigerweise, sind £ und η ungerade Zahlen.The number £ should not be equal to the number η, and normally is £ greater than n. Typically, when a three-phase output is required (i.e. when η is equal to is), the means for generating the above-mentioned waveform are chosen so that this waveform is five symmetrical Has phases. Usually, but not necessarily, £ and η are odd numbers.

709825/0590709825/0590

if - if -

Λ;Λ;

Vorzugsweise hat der statische Phasenwandler-Transformator ebenso viele Schenkel, wie Phasen von der Generatoreinrichtung erzeugt werden, und er besitzt ebenso viele Sekundärwicklungen um jeden Schenkel, wie Phasen von der Ausgangswellenform gefordert werden.The static phase converter transformer preferably has as many legs as there are phases from the generator device and it has as many secondary windings around each leg as there are phases from the output waveform are required.

Die Erfindung ist besonders anwendbar auf einen Inverter gemäß der in der gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung
"Inverter mit logischen Schaltgliedern" (unser Aktenzeichen M 3115) beschriebenen Erfindung. Der kombinierte Effekt der zwei Erfindungen besteht darin, eine Inverter-Einrichtung zu schaffen, die relativ sehr kompakt ist und sich durch von
vornherein sehr niederen Gehalt an harmonischen Oberwellen in ihrer Ausgangs-Wellenform auszeichnet.
The invention is particularly applicable to an inverter according to the patent application filed at the same time
"Inverter with logic switching elements" (our file number M 3115) described invention. The combined effect of the two inventions is to provide an inverter device that is relatively very compact and that stands out from the crowd
characterized from the outset with a very low content of harmonic waves in their output waveform.

Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnung beispielsweise näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:The invention is explained in more detail below with reference to the drawing, for example. In the drawing shows:

Figur 1 eine Schemazeichnung einer erfindungsgemäßen Dreiphasen-Invertereinrichtung, Figure 1 is a schematic drawing of a three-phase inverter device according to the invention,

Figur 2 und 3 cti-e Synthese zweier der Phasen des Ausgangs-Vellenzuges der Invertereinrichtung nach !ig. 1 undFigures 2 and 3 cti-e synthesis of two of the phases of the initial Vellenzuges the inverter device! ig. 1 and

Figur 4 die Darstellung einzelner Phasen-Vektor-Diagramme.FIG. 4 shows the representation of individual phase vector diagrams.

J.E. Parton bewies, daß bei einem statischen Phasenwandel-Transformator, wie er ihn in seiner oben erwähnten Monographie beschrieben hatte, eine Ausgleichs-Transformation stattfindet, wenn die Windungszahlen eine Matrix von Werten bilden, die mit den Kosinuswerten der beteiligten Phasenwinkel übereinstimmt.J.E. Parton proved that with a static phase change transformer, as he had described it in his monograph mentioned above, a compensatory transformation takes place, when the number of turns form a matrix of values which corresponds to the cosine values of the phase angles involved.

Aus Symmetrieüberlegungen folgt, daß in einem dreiphasigen System die dritten, sechsten und neunten harmonischen Oberwellen bei allen drei Eingangsphasen dieselbe Phasenlage haben,From symmetry considerations it follows that in a three-phase system the third, sixth and ninth harmonic waves have the same phase position for all three input phases,

709825/0590709825/0590

26T278726T2787

d.h. sie haben eine Nullphasenfolge. Daraus folgt, daß jede Verbindung,die Nullphasenfolgenteile auslöscht, was z.B. eine Delta- oder eine Sternverbindung tun, diese harmonischen Oberwellen mit einer durch drei teilbaren Ordnungszahl auslöschen werden. Die Auslöschung in dem allgemeineren Fall tritt ein, wenn die Phasenvektoren für die betroffenen harmonischen Oberwellen ein geschlossenes Vieleck bilden. In dem besonderen Fall eines Dreiphasensystems besitzt das Vieleck die Fläche Null. Es kann gezeigt werden, daß in einem System von K Phasen das Vieleck immer schließen wird, außer für harmonische Oberwellen der Ordnungszahl 2ES +_ 1, wobei S eine ganze Zahl oder Null ist.i.e. they have a zero phase sequence. It follows that each Connection that cancels out zero-phase sequence parts, what e.g. a delta or a star connection does, these harmonic waves with an ordinal number divisible by three. The extinction in the more general case occurs when the phase vectors for the harmonic waves concerned form a closed polygon. In the special one In the case of a three-phase system, the polygon has an area of zero. It can be shown that in a system of K phases the polygon will always close, except for harmonic harmonics of ordinal number 2ES + _ 1, where S is an integer or Is zero.

Befinden sich an dem Transformator K- Schenkel, jeder mit derselben Anzahl von Windungen bewickelt, und mit einer K-phasigen, abgeglichenen Quelle verbunden, so kann ein phasengleiches System erhalten werden, infdem die Windungen in der durch die nachfolgende Matrix gegebenen Proportion angebracht werdenAre on the transformer K-legs, each with the same Number of turns, and with a K-phase, balanced source, an in-phase system can be obtained, infdem the windings in the through the The following matrix must be attached in the given proportions

cos O cos 2π cos 2 · 2πcos O cos 2π cos 2 * 2π

K~ KK ~ K

cos 2% coscos 2% cos

(Z% + 2%) cos (2% + 2 * 2%) (Z% + 2%) cos (2% + 2 * 2%)

(S" K") (n K )(S "K") (n K)

cos 2i 2it cos (2 * 2% + 2%) cos (2 jp 2% + 2 * 2%) cos 2i 2it cos (2 * 2% + 2%) cos (2 jp 2% + 2 * 2%)

ΪΓ ( , η Κ ) (η K)ΪΓ (, η Κ) (η K)

Der Ausdruck in der pten Zeile undder qten Spalte ist dann [(p - 1 ) 22S + (q - 1 ) ψ The expression in the pth row and the qth column is then [(p - 1) 22S + (q - 1) ψ

Die Primärspannung in der qten Spalte kann ausgedrückt werden als V sin m (wt + (q - 1) ψί) , wobei m die harmonische Ordnungszahl ist.The primary voltage in the qth column can be expressed as V sin m (wt + (q - 1) ψί) , where m is the harmonic ordinal number .

Die Sekundärspannung ist deshalbThe secondary voltage is therefore

V sin ra (wt + (q - 1 ) 2π) cos ( (p - Ί) 2π +V sin ra (wt + (q - 1) 2π) cos ((p - Ί) 2π +

K n K n

709825/0590709825/0590

an irgendeiner Windung. · · ' ■ · ':·.at any turn. · · '■ ·' : ·.

Die Summe der Spannungen für die pte Phase ist deshalb m (wt + (q-1) 2x) cos ( (p - 1 ) 2* + (q - 1 ) ψ) The sum of the voltages for the pth phase is therefore m (wt + (q-1) 2x) cos ((p - 1) 2 * + (q - 1) ψ)

v£sin m wt cos (q - 1 ) |™ 'cos ((p - D ψ* (q - 1 ) |sv £ sin m wt cos (q - 1) | ™ 'cos ((p - D ψ * (q - 1) | s

+ V^cos m wt sin (q - 1) ρ cos ((p - 1 ) &+. h " 1 ) |S + V ^ cos m wt sin (q - 1) ρ cos ((p - 1) & +. H "1) | S

V sin m wtXcos (q - 1 ) 2^m cos (p - 1 ) 2π cos. (q - 1 ) ψ V sin m wtXcos (q - 1) 2 ^ m cos (p - 1) 2π cos. (q - 1) ψ

V sin mwtScos (q - 1 ) ^m sin (p - 1 ) ψ sin (q - 1 ) ψ V sin mwtScos (q - 1) ^ m sin (p - 1) ψ sin (q - 1) ψ

+ V cos m wtSsin (q - 1 ) 2*n· cos (p - 1 ) 2* cos (q - 1 ) ψ + V cos m wtSsin (q - 1) 2 * n · cos (p - 1) 2 * cos (q - 1) ψ

ΛΛ KK nn

-fV COS m wt>^in (q - 1 ) 2£η sin (ρ - 1 ) 2* sin (q - 1 )-fV COS m wt> ^ in (q - 1) 2 £ η sin (ρ - 1) 2 * sin (q - 1)

709825/0590709825/0590

V sin m wt cos (ρ - 1 ) 2π/ cos (q - 1 ) 2πΐη cos (q - 1 ) _2_πV sin m wt cos (ρ - 1) 2π / cos (q - 1) 2πΐη cos (q - 1) _2_π

ίρ κ κ ίρ κ κ

V sin ra wt sin (p - 1 ) 27t^cos (q - 1 ) 2-rcm sin (q - 1 ) 2% V sin ra wt sin (p - 1) 27t ^ cos (q - 1) 2-rcm sin (q - 1) 2%

"^ K K "^ KK

+ V cos m wt cos (p - 1 ) 2π,/ sin (q - 1 ) 2ππι cos (q - 1 ) 2tc+ V cos m wt cos (p - 1) 2π, / sin (q - 1) 2ππι cos (q - 1) 2tc

n «μ K K n «μ KK

- V cos m wt sin (p - 1 ) 2π> sin (q - 1 ) 2-rcm sin (q - 1 ) 2it- V cos m wt sin (p - 1) 2π> sin (q - 1) 2-rcm sin (q - 1) 2it

f K K"f K K "

= V sin m wt cos (ρ - 1 ) ^2?cos (q - 1 ) (m + 1 ) 2/n. +cos (q - 1 ) (m - 1 ) ifj = V sin m wt cos (ρ - 1) ^ 2? Cos (q - 1) (m + 1) 2 / n. + cos (q - 1) (m - 1) ifj

+ V sin m wt sin(p - 1 ) 2x/(sin(q - 1 )(m + 1 ) 2·π sin(q - 1 ) (nv - 1 ) 2£ J 2 η r^ K K /+ V sin m wt sin (p - 1) 2x / (sin (q - 1) (m + 1) 2 π - sin (q - 1) (nv - 1) 2 £ J 2 η r ^ KK /

+ V cos m wt cos (p - 1 ) 2-^^fein(q - 1 ) (m + 1 ) 2tc +sin(q - 1 ) (m - 1 )+ V cos m wt cos (p - 1) 2 - ^^ fine (q - 1) (m + 1) 2tc + sin (q - 1) (m - 1)

nf* K Knf * K K

+ V-COS m wt sin(p - 1 ) 2i£/(cos(q - 1 ) (m + 1 ) 27t_cos(q _ 1 )(m - 1 ) 2π \ ^ 2 u η λΓ^Ι Κ Κ /+ V - COS m wt sin (p - 1) 2i £ / (cos (q - 1) (m + 1) 27t_cos (q _ 1) ( m - 1) 2π \ ^ 2 u η λΓ ^ Ι Κ Κ /

Nun stellt ^acos(g - 1 ) (m + 1)^- die Summe der Projektionen der Seiten eines geschlossenen Vielecks dar und ist = Null, wenn nichtNow represents ^ acos (g - 1) (m + 1) ^ - the sum of the projections of the Sides of a closed polygon and is = zero, if not

m + 1 gleich einem mehrfachen von K ist. Dann ist die Summe einfach ■m + 1 is equal to a multiple of K. Then the sum is simply ■

IcIc

Dasselbe gilt für ^ cos (q.-1)(m-1)fü- , nur daß diesmal die Summe = Null ist außer bei m = 1 .The same applies to ^ cos (q.-1) (m-1) fü-, only this time the Sum = zero except when m = 1.

709825/0590709825/0590

261278?261278?

.ähnlich ergeben die Sinus-iusdrücke ebenfalls Null, nur gibt es hier keine Ausnahmen, wenn m = 1 oder K - 1 ist.similarly, the sine expressions also result in zero, only there there are no exceptions here if m = 1 or K - 1.

Der Wert des Ausgangs ist daher gleich lull, es sei denn m = 1 oder K - 1, oder um genauer zu sein 2SK +_ 1, wobei S eine ganze Zahl oder Null ist. Die Ausgangsspannung beträgt dann:The value of the output is therefore equal to lull, unless m = 1 or K - 1, or to be more precise 2SK + _ 1, where S is an integer or zero. The output voltage is then:

V K sin (m wt + (p - 1) 2i* ).
2" n~
VK sin (m wt + (p - 1) 2i *).
2 "n ~

Der Ausgangswert setzt sich demzufolge zusammen aus einem abgeglichenen Satz von η Phasen, die jeweils nur die Grundfrequenz und harmonische Oberwellen enthalten, deren Ordnungszahlen ganzzahligen Vielfachen der doppelten Phasenzahl benachbart sind.The output value is therefore composed of a balanced set of η phases, each of which is only the fundamental frequency and contain harmonic waves whose ordinal numbers are adjacent to integer multiples of double the phase number are.

Im üfalle eines Fünfphasensystems besteht der Ausgang aus:In the case of a five-phase system, the output consists of:

G-rundf requenz, 11te, 21te, 31te ... Harmonische mitG round frequency, 11th, 21st, 31st ... harmonics with

positivem Vorzeichenpositive sign

9te, I9te, 2°/be ... Harmonische mit negativem Vorzeichen.9th, 19th, 2 ° / be ... harmonics with negative sign.

Das Schließen des Vielecks hängt davon ab, ob die Phasenfolge der harmonischen Oberwellen in normaler Ordnung erscheint, als Nullphasen-^olge, oder springend. Die Folgen für die harmonischen Oberwellen^bezogen auf den Transformatoreingang, sind:The closing of the polygon depends on whether the phase sequence of the harmonic waves appears in normal order, as a zero phase sequence, or jumping. The consequences for the harmonic waves ^ related to the transformer input, are:

Grundfrequenz^ 11 te usw. 1 2 3 2I- 5Basic frequency ^ 11th etc. 1 2 3 2 I- 5

3te, 13te ... usw. 14 2 5 33rd, 13th ... etc. 14 2 5 3

5te, 15te ... usw. 111115th, 15th ... etc. 11111

7te, 17te ... usw. 13 5 2 47th, 17th ... etc. 13 5 2 4

9te, 19te ... usw. 1 5 4 3 29th, 19th ... etc. 1 5 4 3 2

wird ausgeschiedenwill be eliminated

709825/0590709825/0590

-sr- 261278?-sr- 261278?

Wird ein Eingangswellenzug, der aus einem symmetrischen vielphasigen System besteht, einem phasenwandelnden Transformator eingegeben, so verschwinden die dazwischenliegenden harmonischen Oberwellen. Dies gilt unabhängig von dem harmonischen Spektrum des Eingangs, vorausgesetzt, daß die Symmetrie aufrechterhalten ist. Auch in dem schlechtestmöglichen Fall, einem Rechteckwellenausgang, sind die ersten harmonischen Oberwellen, denen man im Ausgang begegnet, die der 9ten und 11ten Ordnung, theoretisch jeweils bzw. von der Größe 11,1 % und 9,1 %?bezogen auf die Grundwelle.If an input wave train, which consists of a symmetrical multiphase system, is fed into a phase-changing transformer, the harmonic harmonics in between disappear. This is true regardless of the harmonic spectrum of the input, provided that symmetry is maintained. Even in the worst possible case, a square wave output, are the first harmonic waves that are encountered in the output, those of the 9th and 11th order, theoretically respectively 11.1% and 9.1% ? based on the fundamental wave.

Von diesem Charakteristikum ist in der Erfindung Gebrauch gemacht.Use is made of this characteristic in the invention.

In der Figur 1 stellt 1 einen ffünfphasen-Inverter dar, der einen fünfphasigen Ausgangswellenzug liefert, welcher bei keinem anderen als durch die auf natürliche Weise erfolgten Auslöschung der harmonischen Oberwellen geglättet ist, wenn der Inverter 1 in Übereinstimmung mit der Erfindung in der vorher erwähnten gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung ist. Die von dem Inverter 1 gelieferten fünf Phasen sind symmetrisch.Um eine Symmetrie der Phasen zu liefern, enthält der Inverter 1 fünf identische Leistungsstufen, die von einem Johnson-Zähler getrieben werden und fünfmal schneller, als die Ausgangsfrequenz vorschreibt, geschaltet werden. Zwei der Ausgänge sind gekehrt, um das erforderliche symmetrische Phasenmuster zu erzeugen.In Figure 1, 1 represents a five-phase inverter which provides a five-phase output waveform which is not smoothed for any other than the naturally occurring harmonic cancellation when the inverter 1 in accordance with the invention is at the same time as mentioned above filed patent application is. The five phases supplied by the inverter 1 are symmetrical. In order to provide a symmetry of the phases, the inverter 1 contains five identical power stages, which are driven by a Johnson counter and are switched five times faster than the output frequency prescribes. Two of the outputs are inverted to produce the required symmetrical phase pattern.

Der statische Phasen-Transformator 2 enthält soviele Schenkel, als Phasen an dem Ausgang des Inverters 1 vorhanden sind, d.h. fünf, und diese werden mit 35 4-» 55 6 bzw.7 bezeichnet. Jeder Schenkel enthält eine Primärwicklung, jeweils 8, 95 10, 11 bzw". 12 benannt. Jede Phase des Inverters 1 ist mit einer der Primärwicklungen 8 bis 12 verbunden.The static phase transformer 2 contains as many legs as there are phases at the output of the inverter 1, that is to say five, and these are denoted by 3 5 4- »5 5 6 and 7, respectively. Each leg contains a primary winding, each named 8, 9, 5, 10, 11 or "12. Each phase of the inverter 1 is connected to one of the primary windings 8 to 12.

709825/0590709825/0590

* to. * to.

Die drei Ausgangsphasen, die jeweils an den Ausgangsklemmen 13? 14 bzw. 15 erscheinen, werden durch die drei Sekundärwindungen, die sich jeweils zwischen einer der Ausgangsklemmen 13, 14bzw. I5 und einer gemeinsamen Leitungsverbindung 16 erstrecken, erzeugt. Wie leicht zu sehen ist, besitzt jede Sekundärwicklung Windungen um jeden der Schenkel 3, 4, 5, 6 und 7.The three output phases, each at the output terminals 13? 14 and 15 appear, are represented by the three secondary windings, each between one of the output terminals 13, 14bzw. I5 and a common line connection 16 extend, generated. As can be easily seen, each secondary winding has turns around each of the legs 3, 4, 5, 6 and 7.

Die Windungszahlen sind im folgenden zusammengestellt, wobei A den Anfang und E das Ende der Wicklung bezeichnet;The numbers of turns are summarized below, where A denotes the beginning and E the end of the winding;

Schen
kel 3
Schen
kel 3
Schen
kel 4-
Schen
kel 4-
EE. Schen
kel 5
Schen
kel 5
EE. Schen
kel 6
Schen
kel 6
fechen-
skel 7
fencing
skel 7
PrimärPrimary A 100 EA 100 E A 100A 100 EE. A 100A 100 AA. A 100A 100 SjA 100 ESjA 100 E Sekundär zur Aus
gangsklemme 13
Secondary to the off
input terminal 13
A 200 EA 200 E A 62A 62 AA. E 162E 162 AA. E 162E 162 a'a 62 E
j
r
}
a'a 62 E.
j
r
}
Sekundär zur Aus
gang ski emme 15
Secondary to the off
gang ski emme 15
E 100 AE 100 A E 196E 196 EE. E 20E 20 EE. A 182A 182 E'A 134 E
!
t
E'A 134 E.
!
t
Sekundär zur Aus
gangsklemme 14
Secondary to the off
input terminal 14
E 100 AE 100 A A 134A 134 A 182A 182 E 20E 20 Af E 196 A
I
i
Af E 196 A
I.
i

Die Synthese der an den Ausgangsklemmen 12 und I3 erscheinenden Ausgangsphasen sind in den Figuren 2 und 3 jeweils dargestellt. Sowohl in Fig. 1 wie in Fig. 2 ist a. die an der fraglichen Klemme erscheinende Ausgangsspannung und b_, £, el, e_ und f_ stellen jeweils die von den Windungen auf den Schenkeln 3, 4, 5, 6 und 7 herrührenden Beiträge dar.The synthesis of the output phases appearing at the output terminals 12 and I3 are shown in FIGS. 2 and 3, respectively. Both in Fig. 1 and in Fig. 2, a. the output voltage appearing at the terminal in question and b_, £, el, e_ and f_ represent the contributions resulting from the windings on legs 3, 4, 5, 6 and 7, respectively.

an den Ausgängen vorhandenenexisting at the outputs

Mit einer solchen Anordnung sind die Prozentsätze derVharmonischen Oberwellen (bis zur 2iten Harmonischen) wie folgend zu messen:With such an arrangement, the percentages are harmonics Measure harmonics (up to the 2nd harmonic) as follows:

Phase A - symmetrischPhase A - symmetrical

Phase B - asymmetrischPhase B - asymmetrical

709825/0590709825/0590

26Ί278726-2787

Ordnung derOrder of AA. BB. Ordnung derOrder of AA. BB. HarmonischenHarmonics 100100 100100 Harmoni sehenSee harmonies 0.50.5 0.40.4 Grundfre quenzFundamental frequency 0.40.4 0.20.2 12.12th 0.50.5 0.10.1 2.2. 1.51.5 2.12.1 15.15th 0.250.25 0.20.2 5.5. 0.50.5 0.10.1 14.14th 0.20.2 0.50.5 4.4th 1.01.0 1.91.9 15.15th 0.10.1 0.20.2 5.5. 0.50.5 0.20.2 16.16. 0.10.1 0.10.1 6.6th 0.90.9 0.60.6 17.17th 0.450.45 0.550.55 7.7th 0.50.5 0.40.4 18.18th 6.56.5 5.255.25 8.8th. 15.015.0 10.810.8 19.19th 0.550.55 0.50.5 9.9. 0.60.6 0.10.1 20.20th 5.55.5 4.54.5 10.10. 9.89.8 8.88.8 21.21. 11.11.

daß nur die 9«» 11·» 19- und 21. harmonische Oberwelle mit einem bedeutsamen Anteil vorhanden sind. Einige andere Komponenten rühren wahrscheinlich von einer leichten Asymmetrie in den auf den Transformator gegebenen Phasen oder vom Restmagnetismus in seinem Kern her bzw. von der Aufrundung der Windungszahlen zu ganzen Zahlen.that only the 9 «» 11 · »19 and 21st harmonic harmonics are present in a significant proportion. Some other components are likely to come from a light one Asymmetry in the phases given to the transformer or in the residual magnetism in its core or in the rounding up the number of turns to whole numbers.

Werden die zwei an den Ausgangsklemmen 12 und 15 erscheinenden Phasen aufgezeichnet, so ist zu bemerken, daß sie, obwohl beides gute Annäherungen an Sinuswellen sind, nicht miteinander identisch sind. Der Grund für diese Tatsache ist, daß die 9· und 11. als die die größte Rolle spielenden harmonischen Ko mponent eil/negative und positive Phasenfolgen haben und deswegen nicht injderselben Phasenbeziehung zur Grundwelle in allen drei Ausgängen liegen. Die Ausgänge der drei Phasen bei der n. Harmonischen sind:When the two phases appearing at output terminals 12 and 15 are recorded, it should be noted that although both are good approximations of sine waves, they are not identical to one another. The reason for this is that the 9th and 11th, as the harmonic components which play the greatest role, have negative and positive phase sequences and are therefore not in the same phase relationship to the fundamental wave in all three outputs. The outputs of the three phases at the nth harmonic are:

sin (n wt + 120°), 5_ s*n (n wt ~ 120°)sin (n wt + 120 °), 5_ s * n ( n wt ~ 120 °)

5 sin η wt, 1_ (5 sin η wt, 1_ (

2n" 2n 2n2n "2n 2n

5 sin η (wt + 120°), ^. sin η (wt - 120°) . 2n 2n 5 sin η (wt + 120 °), ^. sin η (wt - 120 °). 2n 2n

709825/0590709825/0590

261278?261278?

Ά.Ά.

Der neutrale Punkt auf der Primärseite besitzt eine relativ zum Mittelpunkt der Versorgungsschienen gemessenen Spannung, welche die Form einer Kechteckwelle mit der Frequenz der fünften Oberwelle und der Amplitude eines Fünftels der Versorgungsspannung annimmt. Dieser Punkt kann auf den Mittelpunkt der "Versorgungsspannungen zurückgeführt werden, ohne die Ausgangswellenform zu verändern.The neutral point on the primary side has a voltage measured relative to the midpoint of the supply rails, which has the shape of a square wave with the frequency of fifth harmonic and the amplitude of one fifth of the supply voltage accepts. This point can be traced back to the midpoint of the "supply voltages" without change the output waveform.

Die anfängliche Verbindung der fünf Phasen führt zu einer stark zerrissenen Wellenform an jeder einzelnen Windung. Um die Wirbelstromverluste zu reduzieren,erscheint es besser, eine Wellenform mit geringeren Diskontinuitäten zu benutzen, die man erhalten kann, wenn die Phasen so weit wie möglich voneinander entfernt verbunden werden. Das Ergebnis ist eineThe initial connection of the five phases results in a severely torn waveform on every single turn. Around to reduce the eddy current losses, it seems better to use a waveform with fewer discontinuities that can be obtained when the phases are as wide as possible be connected away from each other. The result is one

der
"Fünfstern"-Verbindung,bei/die Wicklungen eine geschlossene
the
"Five-star" connection, with / the windings a closed one

Schleife mit folgender Sequenz bilden:Form a loop with the following sequence:

Ende 1 an Anfang 3
Ende 3 an Anfang 5
Ende 5 an Anfang 2
Ende 2 an Anfang 4
Ende 4 an Anfang 1
End 1 at beginning 3
End 3 at beginning 5
End of 5 at the beginning of 2
End 2 at beginning 4
End 4 at beginning 1

Wird dieselbe Matrix von Windungszahlenverhältnissen aufWill have the same matrix of number of turns ratios

werdenwill

einen dreischenkligen Transformator gewickelt und/drei einzelne Wicklungen von gleichen Windungszahlen als Dreiphasenausgang verbunden, so wird ein Drei-zu-fünf-Phasenwandlersystem gebildet. Es kann gezeigt werden, daß dieses funktioniert und die harmonischen Oberwellen auslöscht in derselben Weise?wie der fünfschenklige Transformator der Figur 1. Wird die Verbindung umgewendet, so wird die Leistung in der entgegengesetzten Richtung transformiert. Die zwischen den Phasen beobachtete Wellenform ist ähnlich zu der,die mit dem fünfschenkligen Transformator erzeugt wird, aber das System «rgibt If a three-legged transformer is wound and / three individual windings with the same number of turns are connected as a three-phase output, a three-to-five phase converter system is formed. Can this be shown to work and cancel the harmonics in the same way ? like the five-legged transformer in FIG. 1. If the connection is reversed, the power is transformed in the opposite direction. The waveform observed between phases is similar to that generated with the five-legged transformer, but the system gives

709825/0590709825/0590

M ■M ■

für die harmonischen Komponenten jetzt einen Kurzschlußkreis anstelle eines offenen Kreises. Diese Ausführung könnte in einem System gebraucht werden, das von einer Konstantstromquelle, wie einer Hochspannungs-Gleichspannungsverbindung, arbeitet. Da nur einzelne Wicklungen an der Dreiphasenseite vorhanden sind, findet keine Auslöschung der Nullphasenfolgen-Komponenten in der Verbindung zur Neutralspannung statt. Mit einer Ausgleichswicklung von zwei Windungen um den mittleren Schenkel und je einer umgekehrten Windung an den Seitenschenkeln verschwinden die Komponenten der Nullphasenfolge. So sollte eine Ausgleichs-Ausgangswicklung benutzt werden, wenn ein Neutralpunkt erforderlich ist.now a short circuit instead of an open circuit for the harmonic components. This design could be used in a system which operates from a constant current source, such as a high voltage DC link. Since there are only individual windings on the three-phase side, there is no cancellation of the zero-phase sequence components in the connection to the neutral voltage. With a compensating winding of two turns around the middle leg and one reverse turn each on the side legs, the components of the zero phase sequence disappear. So an equalizing output winding should be used when a neutral point is required.

In Fig. 4- zeigt das Phasenvektorendiagramm,auf welche Weise die gesamte Ausgangsspannung aus den fünf Sekundärwicklungen aufgebaut wird. Das Verhältnis der Ausgangsspannungen zu den Windungszahlen bezogen auf den Schenkel in Phase ist:In Fig. 4- the phase vector diagram shows how the entire output voltage is built up from the five secondary windings. The ratio of the output voltages to the Number of turns related to the leg in phase is:

1+2 cos2 72° + 2 cos 2 144° = 0.7725 1 + 2 cos 72° - 2 cos 144° 1 + 2 cos 2 72 ° + 2 cos 2 144 ° = 0.7725 1 + 2 cos 72 ° - 2 cos 144 °

Für eine Wicklung bei drei Schenkeln ist es:For a winding with three legs it is:

1+2 cos2 120° = 0.75
1 - 2 cos 120°
1 + 2 cos 2 120 ° = 0.75
1 - 2 cos 120 °

Wenn die Anzahl der Wicklungen zunimmt, nähert sich das Verhältnis As the number of turns increases, the ratio approaches

Die Stromwellenformen in den Wicklungen, sowohl in den primä ren wie in den sekundären, sind annähernd sinusförmig und werden bei kleinem Aufwand an Filterung vollständig sinusförmig. The current waveforms in the windings, both in the primary and secondary, are approximately sinusoidal and become completely sinusoidal with a small amount of filtering.

- Patentansprüche -- patent claims -

709825/0590709825/0590

Claims (4)

PatentansprücheClaims 1./ Inverteranordnung, die einen Ausgang mit einer gegebenen Anzahl von η Phasen liefert, dadurch g e k e η η zeichnet , daß eine Einrichtung (1) zur Erzeugung einer polyphasen Wellenform mit einer Anzahl g von symmetrischen Phasen und Einrichtungen (8, 9» 10, 11, 12) zum Einspeisen dieser erzeugten polyphasen Wellenform auf einen statischen, g zu η Phasen wandelnden Transformator (2) und Einrichtungen (13, 14-, 15) zum Ableiten der η Phasen des Ausgangs von diesem Transformator vorhanden sind.1. / inverter arrangement that has an output with a given Number of η phases, thus g e k e η η indicates that a device (1) for generating a polyphase waveform with a number g of symmetrical Phases and devices (8, 9 »10, 11, 12) for feeding this generated polyphase waveform to a static transformer (2) which converts g to η phases Means (13, 14-, 15) for deriving the η phases of the Output from this transformer are present. 2. Inverteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß £ und η ungerade Zahlen sind und £_ größer als η ist.2. Inverter arrangement according to claim 1, characterized in that £ and η are odd numbers and £ _ is greater than η. 3. Inverteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß g gleich fünf und η gleich drei ist. 3. Inverter arrangement according to claim 2, characterized in that g is equal to five and η is equal to three. 4. Inverteranordnung nach irgendeinem, der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der statische, phasenwandelnde Transformator (2) eine Anzahl von Schenkeln (3j 4-, 5* 6) 7) besitzt, die gleich der Anzahl £ der durch den Generator (1) erzeugten Phasen ist und eine Anzahl von Sekundärwicklungen (13, 14, 15)» die Jeden Schenkel (3, 4, 5, 6, 7) umfassen, die gleich ist der Anzahl η der Phasen der Ausgangswellenform.4. Inverter arrangement according to any one of the above claims, characterized in that the static, phase-changing transformer (2) has a number of legs (3j 4-, 5 * 6) 7) which is equal to the number £ of through the generator (1) generated phases and a number of secondary windings (13, 14, 15) »each leg (3, 4, 5, 6, 7), which is equal to the number η of phases of the Output waveform. 5· Inverteranordnung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Generatoreinrichtung (1) ein Inverter gemäß der gleichzeitigen Patentanmeldung "Inverter mit logischen Schaltgliedern" (Aktenzeichen M 3115) ist.5 · Inverter arrangement according to one of the above claims, characterized characterized in that the generator device (1) an inverter according to the simultaneous patent application "Inverter with logic switching elements" (file number M 3115) is. 709825/0590709825/0590 ORIGINAL INSPECTEPORIGINAL INSPECTEP
DE19762612787 1975-12-10 1976-03-25 INVERTER DEVICE WITH N-PHASE OUTPUT Withdrawn DE2612787A1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB5072375A GB1559280A (en) 1975-12-10 1975-12-10 Inverter arrangements

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2612787A1 true DE2612787A1 (en) 1977-06-23

Family

ID=10457085

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19762612787 Withdrawn DE2612787A1 (en) 1975-12-10 1976-03-25 INVERTER DEVICE WITH N-PHASE OUTPUT

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE2612787A1 (en)
GB (1) GB1559280A (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2265502A (en) * 1993-03-22 1993-09-29 Yang Tai Her Dc-ac converter

Also Published As

Publication number Publication date
GB1559280A (en) 1980-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3854586T2 (en) Power conversion facility.
DE1613695A1 (en) Circuit arrangement for converting a multi-phase voltage into an alternating voltage of lower frequency
EP1598924A2 (en) Inverter without harmonics
DE2726819A1 (en) INVERTER
DE1613501A1 (en) Electrical phase or frequency converter
DE2456344A1 (en) PROCEDURE AND CIRCUIT ARRANGEMENT FOR A TONE FREQUENCY ROTARY CONTROL SYSTEM
DE2612787A1 (en) INVERTER DEVICE WITH N-PHASE OUTPUT
DE19829424B4 (en) DC pole filter
DE2247819C3 (en) Balancing device for a three-phase network
EP0557809A2 (en) Combined star-polygon plural phase winding for an electric machine
DE2534090A1 (en) VOLTAGE AND FREQUENCY CONTROL CIRCUIT
DE2034148C3 (en) Regulated DC voltage converter
DE674926C (en) Frequency converter
AT286458B (en) Three-phase inductor arrangement to compensate for the capacitive charging power of large supply networks
DE1638407C3 (en)
DE843270C (en) Static magnetic frequency converter
DE1563490A1 (en) Asymmetric free phase ferromagnetic resonance device
DE589765C (en) Device for suppressing the voltage peaks that occur when idling in rectifier transformers for generating twelve-phase current using three-phase transformers
DE941806C (en) Arrangement for suppressing the harmonics of saturated transformers or choke coils in three-phase networks
DE615892C (en) Arrangement for the operation of high-speed three-phase motors
DE682791C (en) Three-phase choke coil (three-phase transformer), which consists of three single-phase choke coils (three single-phase transformers)
DE656436C (en) Arrangement for generating a voltage of nine times the frequency from a three-phase network
DE913558C (en) AC winding
DE2004094A1 (en) Frequency converter with rectifiers
DE683107C (en) Quiet, saturated frequency converter

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee