DE2633046C3 - Untersynchrone Stromrichterkaskade - Google Patents

Description

rungsfall). Bei vorhandenen Steuerimpulsen (EIN-Zustand) liegt die Funktion einer Gleichrichterbrücke vor, bei gelöschten Steuerimpulsen (AUS-Zustand) ist diese stromlos. Der im Umrichter fließende Gleichstrom wird dann über die zugehörige Überbiückungsdiode geführt.

Man kann bevorzugt so vorgehen, daß die Steuerimpulse für die einzelnen Gleichrichter und Gleichrichter-Brückenschaltungen nicht von einem freilaufenden Impulsgenerator erzeugt werden, sondern von einem Steuersatz, der die Steuerimpulse im Takte der Schlupffrequenz erzeugt. Dadurch ist es möglich, die Gleichrichter in Brückenschaltung und die Gleichrichter-Brückenschaltungen auch als Wechselrichter auszusteuern und somit die Richtung für die Schlupfenergie umzukehren. Mit einer so doppelt gespeisten Maschine ist dann auch übersynchroner Betrieb möglich.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand von zwei Figuren näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine untersynchrone Stromrichterkaskade gemäß der Erfindung, die ohne mechanische Schalter im Umrichterteil aufgebaut ist, und

Fig. 2 ein Diagramm, in dem einige Kenngrößen der untersynchronen Stromrichterkaskade für Anfahrbetrieb A, Reihenbetrieb B und Parallelbetrieb C in Abhängigkeit von der Drehzahl η dargestellt sind.

Nach Fig. 1 ist an ein dreiphasiges Wechselspannungsnetz 1 über einen Eingangsschalter 2 der Ständer 3 einer Asynchronmaschine 4 mit einem Schleifringläufer 5 angeschlossen. Die Schleifringe sind direkt mit der im Stern geschalteten Primärwicklung 8 eines Transformators 10 verbunden. Der Transformator 10 ist zur Spannungsanpassung und zur Reduzierung von Rückwirkungen vorgesehen.

Der Transformator 10 besitzt zwei dreiphasige Sekundärwicklungen 11 und 12. Die erste Sekundärwicklung 11 ist im Stern und die zweite Sekundärwicklung 12 ist vorteilhafterweise im Dreieck geschaltet. Die drei Teilwicklungen der ersten Sekundärwicklung 11 sind an die Wechselspannungsanschlußpunkte eines ersten Gleichrichters 13 angeschlossen, der aus gesteuerten Ventilen 15, 17 in Drehstrom-Brückenschaltung besteht. Entsprechend ist die zweite Sekundärwicklung 14 an die Wechselspannungsanschlußpunkte eines zweiten Gleichrichters 14 angeschlossen, der aus gesteuerten Ventilen 16,18 in Drehstrom-Brückenschaltung besteht. Beide Gleichrichter 13 und 14 sind über eine Verbindungsleitung 20 miteinander in Serie geschaltet.

Als steuerbare Ventile 15,17 und 16,18 sind Halbleiter-Ventile, insbesondere Thyristoren, vorgesehen.

Die Sternschaltung der ersten Sekundärwicklung 11, die Dreieckschaltung der zweiten Sekundärwicklung 12 sowie die Verbindung der beiden Gleichrichter 13,14 bewirkt, daß sich ein zwölfpulsiger Betrieb ergibt. Dadurch ist gewährleistet, daß die niedrigsten Ordnungszahlen der Oberschwingungen im Läuferstrom 11 und 13 sind. Oberschwingungen der Ordnungszahlen 5 und 7 treten also nicht auf. Die infolge der Oberschwingungen auftretenden Pendelungen im Drehmoment und im Ständerstrom sind wegen der hohen Ordnung nur von geringem Einfluß und wirken nicht störend.

An die Reihenschaltung der beiden Gleichrichter 13, 14 ist über einen Gleichstromzwischenkreis, der in jeder Verbindungsleitung eine Glättungsdrossel 21

bzw. 22 enthält, eine aus vier Komponenten bestehende Serienschaltung angeschlossen. Diese Serienschaltung umfaßt einen ersten Wechselrichter 25, eine· zweite Gleichrichtcr-Brückerischaltung 27, eine erste Gleichrichter-Brückenschaltung 28 und einen zweiten Wechselrichter 26, und zwar in der angegebenen Reihenfolge. Der erste Wechselrichter 25 enthälter steuerbare Ventile 31, 33 in Drehstrom-Brückenschaltung. Entsprechend enthält auch der zweite Wechselrichter 26 steuerbare Ventile 32, 34 in Drehstrom-Br^;'ckenschaltung. Die zweite Gleichrichtcr-Briikkenschaltung 27 umfaßt gesteuerte Ventile 35, 37 in Drehstrom-Brückenschaltung, und die erste Gleichrichier-Brückenschaltung26 umfaßt ebenfalls gesteuerte Ventile 36, 38 in Drehstrom-Brückenschaltung.

An den Wechselspannungsanschlüssen des ersten Wechselrichters 25 liegt eine erste dreiphasige Primärwicklung 41 eines Rückspeise- oder Stromrichtertransformators 40. Die drei Teilwicklungen sind im Stern geschaltet. An den Wechselspannungsanschlüssen des zweiten Wechselrichters 26 liegt eine zweite dreiphasige Primärwicklung 42 des Stromrichtertransformators 40. Ihre drei Teilwicklungen sind im Dreieck geschaltet. Die im Stern geschaltete Sekundärwicklung 45 des Stromrichtertransformators 40 ist über eine Rückspeiseleitung 47 und über den Eingangsschalter 2 an das dreiphasige Wechseispannungsnetz 1 angeschlossen.

Zwischen den drei Wechselspannungsanschlußpunkten des ersten Gleichrichters 13 und den drei Wechselspannungsanschlußpunkten der ersten Gleichrichter-Brückenschaltung 28 besteht eine Schaltverbindung 51. Entsprechend besteht auch zwischen den drei Wechselspannungsanschlußpunkten des ersten Gleichrichters 14 und den drei Wechselspannungsanschlußpunkten der zweiten Gleichrichter-Brückenschaltung 27 eine Schaltverbindung 52. Die beiden Schaltverbindungen 51, 52 sind also so geführt, daß sie sich kreuzen.

Es ist noch hervorzuheben, daß parallel zu jedem Gleichrichter 13 und 14 eine Überbrückungsdiode 63 bzw. 64 liegt. Entsprechend ist auch parallel zu jeder Gleichrichter-Brückenschaltung 27 und 28 eine Überbrückungsdiode 67 bzw. 68 angeordnet.

Zur Messung der Drehzahl η der Asynchronmaschine 5 ist ein Tachogenerator 70 vorgesehen, der mit deren Läufer 5 gekuppelt ist. Das Ausgangssignal dieses Tachogenerators 70 wird einem ersten Grenzwertmelder 71 und einem zweiten Grenzwertmelder 72 zugeführt. Mit dem ersten Grenzwertmelder 71 wird ermittelt, ob die Drehzahl η der Asynchronmaschine 4 eine vorgegebene erste Drehzahl, die insbesondere etwa 50% der Synchrondrehzahl n„ betrager kann, überschritten hat oder nicht. Mit dem zweiter Grenzwertmelder 72 wird dagegen ermittelt, ob die Drehzahl η über einer vorgegebenen zweiten Drehzahl, die größer ist als die erste vorgegebene Drehzah und insbesondere etwa 70% der Synchrondrehzahl n, betragen kann, liegt oder nicht.

Zur Lieferung von Steuerimpulsen für die Gleich richter 13, 14 und die Gleichrichter-Brückenschal tungen 27, 28 ist ein Impulsgenerator 75 vorgesehen An den Ausgang des Impulsgenerators 75 ist der eine Eingang einer ersten Logikstufe 81 geschaltet. AI: Logikstufe 81 kann insbesondere ein NAND-Gliec vorgesehen sein. Der Ausgang der ersten Logikstuf« 81 ist über einen Impulsverstärker 82 mit den Steuer elektroden der Ventile 15,17 des ersten Gleichrich

ters 13 verbunden. An den Ausgang des Impulsgenerators 75 ist weiterhin der eine Eingang einer zweiten Logikstufe 83 angeschlossen. Ein weiterei Eingang dieser zweiten Logikstufe 83 ist mit dem Ausgang des ersten Grenzwertmelders 71 verbunden. Als zweite ^r> Logikstufe 83 kann wiederum ein NAND-Glied vorgesehen sein. Der Ausgang dieser zweiten Logikstufe 82 ist über einen weiteren Impulsverstärker 84 mit den Steuerelektroden der steuerbaren Ventile 16, 18 des zweiten Gleichrichtes 14 verbunden. "'

Schließlich ist der Ausgang des Impulsgenerators 75 auch mit dem einen Eingang einer dritten Logikstufe 85 verbunden. Ein weiterer Eingang dieser dritten Logikstufe ist mit dem Ausgang des zweiten Grenzwertmelders 72 verbunden. Der Ausgang der π dritten Logikstufe 85 ist über einen weiteren Impulsverstärker 86 an die steuerbaren Ventile 35, 37 und 36, 38 der beiden Gleichrichter-Brückenschaltungen 27 bzw. 28 geführt.

Zur Steuerung aller drei Logikstufen 81, 83 und 85 ist weiterhin ein Verknüpfungsglied 87 vorgesehen. Hierbei kann es sich wiederum um ein NAND-Glied handeln. Dieses Verknüpfungsglied 87 liefert ein Sperrsignal für die drei Logikstufen 81, 83, 85, wenn entweder eine Unterspannungs- oder eine Über- 2> Strommeldung von weiteren Baugliedern geliefert wird.

Zur Lieferung der Unterspannungsmeldung, insbesondere zur Erfassung von Spannungseinbrüchen, ist ein Übertrager 90 vorgesehen. Dieser ist am Wechsel- jo Spannungseingang des Ständers 3 der Asynchronmaschine 4 angeschlossen. Ihm ist ein Grenzwertmelder 91 nachgeschaltet. Dieser ändert sein Ausgangssignal, sobald die Netzspannung einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet. Das Ausgangssignal dieses j? Grenzwertmelders 91 wird über die Verknüpfungsschaltung 87 und die drei Logikstufen 81, 83, 85 zur Impulslöschung für die beiden Gleichrichter 13 und 14 und auch die Gleichrichter-Brückenschaltungen 27 und 28 herangezogen.

Zur Abgabe einer Überstrommeldung sind weitere Bauelemente vorgesehen. Um Überströme des Umrichters zu erfassen, ist sowohl in der Zuleitung zur ersten Primärwicklung 41 als auch zur zweiten Primärwicklung 42 des Stromrichtertransformators 40 jeweils ein dreiphasiger Stromwandler 95 bzw. 96 angeordnet. Jedem Stromwandler 95,96 ist eine Gleichrichterschaltung 97 bzw. 98 nachgeschaltet. Die beiden Gleichrichterschaltungen 97,98 sind miteinander in Reihe geschaltet und an einen Grenzwertmelder 99 angeschlossen. Das Ausgangssignal dieses Grenzwertmelders 99 wird zur Impulslöschung für die Gleichrichter 13, 14 und die Gleichrichter-Brückenschaltungen 27, 28 herangezogen. Dazu wird es über die Verknüpfungsschaltung 87 den drei Logikstufen 81, 83, 85 zugeleitet.

Die Steuerung der Gleichrichter 13, 14 und der Gleichstrom-Brückenschaltungen 27 und 28 erfolgt drehzahlabhängig. Es können drei Bereiche unterschieden werden:

Im ersten Bereich, bei Anfahrbetrieb, erhält der Gleichrichter 13 vom Impulsgenerator 75 über die erste Logikstufe 81 und den ersten Impulsverstärker 82 Steuerimpulse, sofern am mit der Verknüpfungsschaltung 87 verbundenen Eingang der ersten Logikstufe 81 weder eine Unterspannungs- noch eine Überstrommeldung ansteht.

Im zweiten Bereich, wenn etwa die halbe Synchrondrehzahl erreicht ist, kippt der erste Grenzwertmeider 71, und die zweite Logikstufe 83 gibt dadurch die vom Frequenzgenerator 75 gelieferten Steuerimpulse über den Impulsverstärker 84 für den zweiten Gleichrichter 14 frei.

Im dritten Bereich, wenn etwa 70% der Synchrondrehzahl erreicht sind, kippt das Ausgangssignal des zweiten Grenzwertmelders 72. Dadurch werden die vom Frequenzgenerator 75 gelieferten Steuerimpulse über den Impulsverstärker 86 für die Gleichrichter-Brückenschaltungen 27, 28 freigegeben.

Im Störungsfall, z. B. bei Netzspannungseinbrüchen oder bei Überströmen im Umrichter, wird somit über die Grenzwertmelder 91 bzw. 99 und die Logikstufen 87, 81, 83, 85 die Impulslöschung für alle Gleichrichterbrücken 13, 14, 27 und 28 bewirkt.

Es ist also ersichtlich, daß den vier Gleichrichtern bzw. Gleichrichterbrückenschaltungen die Doppelfunktion eines Gleichrichters und eines elektronischen Schalters zugeordnet ist. Bei vorhandenen Steuerimpulsen liegt die Funktion einer Gleichrichterbrücke vor, bei gelöschten Steuerimpulsen ist diese stromlos. Der im Umrichter fließende Gleichstrom wird dann über die zugehörige Überbrückungsdiode 63, 64, 67 bzw. 68 geführt.

Die Zündung der einzelnen Ventile erfolgt dabei nicht gleichzeitig; vielmehr werden sie jeweils im 60° el-Abstand immer bei einem Steuerwinkel α = 0° gezündet.

Die Funktion der untersynchronen Stromrichterkaskade mit elektronischer Umschaltung des Umrichters soll noch einmal an Hand eines Hochlaufvorganges mit Hilfe der Fig. 2 gesondert erläutert werden.

In Fig. 2 sind verschiedene bezogene Größen in Abhängigkeit von der auf die Synchrondrehzahl n„ bezogenen Drehzahl η der Asynchronmaschine dargestellt. Insgesamt sind drei Bereiche zu unterscheiden. Im ersten Bereich A spielt sich der Anfahrbetrieb ab, im zweiten Bereich B wird ein Reihenbetrieb und im dritten Bereich C - nach Umgruppierung - ein Parallelbetrieb der einzelnen Ventile durchgeführt. Der erste Bereich A reicht dabei bis etwa 50% der Synchrondrehzahl n„, der zweite Bereich reicht etwa bis etwa 70% der Synchrondrehzahl n„. An den Bereichsgrenzen sind Überschneidungen möglich, die durch senkrechte Strichelungen angedeutet sind. Mit großer Strichstärke ist jeweils in den einzelnen Bereichen A, B und C der hierfür geltende Verlauf der einzelnen Größen eingezeichnet.

Die in Fig. 2 eingetragenen römischen Ziffern bezeichnen folgende Größen:
I Gleichspannung an den Wechselrichterbrücken 25, 26;

II Strom in den Gleich- und Wechselrichterbrükken 13, 14, 27, 28, 25, 26;

III Spannung am Gleichrichter 13;

IV Summe der Spannungen der Gleichrichter 13 und 14;

V Momentenkennlinie oder Läuferstrom I;
VI Strom in der Sekundärwicklung 11 des Transformators 10, wenn von den vier Gleichrichtern bzw. Gleichrichterbrückenschaltungen 13, 14, 27, 28 nur der Gleichrichter 13 Steuerimpulse erhält (Anfahrbetrieb).

Nach dem Schließen des Eingangsschalters 2 liegt an allen Gleichrichter- bzw. Gleichrichterbrückenschaltungen 13, 14, 27, 28 die entsprechend dem Übersetzungsverhältnis des Transformators 10 verän-

derte Stillstandsspannung der Asynchronmaschine 4. Für diese höchste auftretende Spannung sind alle Gleichrichter- bzw. Gleichrichterbriickenschaltungen zu bemessen (vergl. 100% bei η = O_n von Kurve III). Durch Freigabe der Steuerimpulse nur für den Gleichrichter 13 entsteht eine Gleichspannung, der die Summe der Gegenspannungen der beiden Wechselrichter 25 und 26 bei höchster Wechselrichteraussteuerung entsprechen muß. Der zum Beschleunigen erforderliche Läuferstrom wird durch Verringern der Wechselrichterspannung hervorgerufen (Kurve I, Gleichspannungsverlauf an einer Wechselrichterbrücke). Im Anfahrbereich A zwischen Drehzahl Nuil und etwa 50% der Synchrondrehzahl n„ führen Strom: die im Stern geschaltete erste Sekundärwicklung 11 des Transformators 10, der Gleichrichter 13, die beiden Wechselrichter 25 und 26 und die Überbrükkungsdioden 67, 68 und 64.

Bei etwa halber Synchrondrehzahl n„ ist auch die Läuferspannung auf die Hälfte gesunken, so daß auch der zweite Gleichrichter 14 durch Freigabe der Steuerimpulse eingeschaltet werden kann. Dies bedeutet einen Sprung der treibenden Spannung auf wiederum 100% (Kurve IV) und der Gegenspannung an einem Wechselrichter 25, 26 auf 50% (Kurve I). Der Strom im Umrichter wird dabei halbiert (Kurve II); in der Asynchronmaschine 4 bleibt er jedoch gleich (Kurve V).

Durch weiteres Hochfahren wird gemäß der Belastungskennlinie V bei etwa 70% der Synchrondrehzahl n_n der Maximalstrom l_max erreicht, für den der Umrichter bemessen ist. Mit der gleichzeitigen Freigabe der Steuerimpulse für die Gleichrichter-Brükkenschaltungen 27 und 28 efolgt die Parallelschaltung im Umrichter, die mit einer erneuten Stromhalbierung verbunden ist (Kurve II). Jeder der beiden Wechselrichter 25,26 ist nun in der Lage, die Gegenspannung für zwei in Reihe geschaltete Gleichrichter zu bilden (Kurve I und Kurve IV decken sich). Bei höchster Drehzahl, also nach Erreichen der Nenndrehzahl, sind die Asynchronmaschine 4, die Transformatoren 10 und 40 und die einzelnen Gleichrichter bzw. Gleichrichterbrückenschaltungen und Wechselrichter 13, 14, 27, 28, 25, 26 mit Nennstrom belastet.

Es soll noch einmal auf die vorteilhafte Ausbildung '■> des Überstromschutzes hingewiesen werden. Während im Stand der Technik bisher zum Schutz des Umrichters in einer untersynchronen Stromrichterkaskade neben Sicherungen wahlweise auch Kurzschließer oder Gleichstromschnellschalter eingesetzt wer-

i» den, sind letztere voll entbehrlich. Kurzschließer und Gleichstromschnellschalter haben den Nachteil des Verschleißes; insbesondere stellt das plötzliche Kurzschließen der Läuferphasen für die Asynchronmaschine eine hohe Beanspruchung dar. Bei der darge-

! ^r> stellten untersynchronen Stromrichterkaskade erfolgt die Stromunterbrechung beim nächsten natürlichen Nulldurchgang automatisch durch Löschen der Steuerimpulse an allen vier Gleichrichterbrücken.
Abschließend sei noch erwähnt, daß die geschüder-

-'(I ten Maßnahmen nicht nur mit Vorteil bei einer untersynchron betriebenen Stromrichterkaskade eingesetzt werden können. Auch bei anderen Stromrichterkaskaden, ζ. B. bei einer doppeltgespeisten Maschine, bei der auch ein Energiefluß in der. Läufer hinein möglich

r> ist, lassen sie sich mit gleichem Nutzen anwenden. Die Steuerimpulse müssen dann mit Hilfe eines Steuersatzes schlupffrequenzsyridiron und verschiebbar auf die Ventile der Gleichrichter bzw. Gleichiichterbrückenschaltungen 13,14, 27,28 geschaltet werden. Mit an-

j<> deren Worten: Die Steuerimpulse für die Gleichrichter 13, 14, 27, 28 sollen dann nicht von einem freilaufenden Impulsgenerator erzeugt werden, sondern von einem Steuersatz, der die Steuerimpulse im Takt der Schlupffrequenz erzeugt. Dadurch ist es

J5 möglich, die Gleichrichter bzw. Gleichrichterbrükkenschaltungen 13,14,27,28 auch als Wechselrichter auszusteuern und somit die Richtung für die Schlupfenergie umzukehren. Mit der doppelt gespeisten Maschine ist dann übersynchroner Betrieb möglich. In diesem Fall sind die Uberbrückungsventile 63,64,67, 68 ebenfalls steuerbar auszuführen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Untersynchrone Stromrichterkaskade mit einer Asynchronmaschine mit Schleifringläufer, an den ein Umrichter angeschlossen ist, der aus einem ersten Gleichrichter mit Ventilen in Drehstrom-Brückenschaltung, aus zwei miteinander in Serie geschalteten Wechselrichtern jeweils mit steuerbaren Ventilen in Drehstrom-Brückemchaltung und aus einem Gleichstrom-Zwischenkreis mit je einer Glättungsdrossel in den beiden Verbindungsleitungen zwischen dem ersten Gleichrichter und den in Serie geschalteten Wechselrichtern besteht, mit einer ersten Gleichrichter-Brückenschaltung mit Ventilen in Drehstrom-Brückenschaltung, die in Serie zu den beiden Wechsslrichtern geschaltet und zwischen diesen angeordnet ist, mit einer Schaltverbindung zwischen den Wechselspannungs-Anschlußpunkten des ersten Gleichrichters und denjenigen der Gleichrichter-Brückenschaltung, und mit einem Stromrichtertransformator mit zwei Primärwicklungen und einer Sekundärwicklung, wobei jede der Primärwicklungen mit einem der beiden Wechselrichter verbunden und die Sekundärwicklung an ein Wechselspannungsnetz angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifringläufer (5) der Asynchronmaschine (4) an die Primärwicklung (8) eines Transformators (10) mit zwei Sekundärwicklungen (11, 12) angeschlossen ist, daß die erste Sekundärwicklung (11) mit dem ersten Gleichrichter (13) und die zweite Sekundärwicklung (12) mit einem zweiten Gleichrichter (14) mit Ventilen (16, 18) in Drehstrom-Brükkenschaltung verbunden sind, daß die Ventile (15, 17,16,18) beider Gleichrichter (13,14) steuerbar sind, daß die beiden Gleichrichter (13,14) miteinander in Reihe geschaltet sind, daß die Reihenschaltung der beiden Gleichrichter (13, 14) über je eine der beiden Glättungsdrosseln (21, 22) pro Verbindungsleitung an eine Serienschaltung geschaltet ist, die - in der angegebenen Reihenfolge - aus dem ersten Wechselrichter (25), einer zweiten Gleichrichter-Brückenschaltung (27) mit Ventilen (35, 37) in Drehstrom-Brückenschaltung, der ersten Brückenschaltung (28) und dem zweiten Wechselrichter (26) besteht, daß die Ventile (35, 37, 36, 38) beider Gleichrichter-Brükkenschaltungen (27, 28) steuerbar sind, daß zwisehen den Wechselspannungs-Anschlußpunkten des zweiten Gleichrichters (14) und denjenigen der zweiten Gleichrichter-Brückenschaltung (27) ebenfalls eine Schaltverbindung (52) vorgesehen ist, und daß beide Schaltverbindungen (51, 52) schalterlos ausgebildet sind.

2. Untersynchrone Stromrichterkaskade nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu jedem Gleichrichter (13, 14) und zu jeder Gleichrichter-Brückenschaltung (27, 28) eine Überbrückungsdiode (63, 64 und 67, 68) liegt.

3. Untersynchrone Stromrichterkaskade nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Primärwicklungen (11,12) des Transformators (10) um 30° el gegeneinander versetzt sind.

4. Untersynchrone Stromrichterkaskade nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eine

Sekundärwicklung (11) im Stern und die andere Sekundärwicklung (12) im Dreieck geschaltet ist.

5. Untersynchrone Stromrichterkaskade nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Logikstufe (81) vorgesehen ist, mit der von einem Impulsgenerator (75) gelieferte Steuerimpulse für die steuerbaren Ventile (15,17) des ersten Gleichrichters (13) in Abhängigkeit vom Strom (/) und/oder der Spannung (U) freigebbar sind. :

6. Untersynchrone Stromrichterkaskade nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Logikstufe (83) vorgesehen ist, mit der beim Überschreiten einer ersten vorgegebenen Drehzahl (50% n„) von einem Impulsgenerator (75) gelieferte Steuerimpulse für die steuerbaren Ventile (16, 18) des zweiten Gleichrichters (14) freigebbar sind.

7. Untersynchrone Stromrichterkaskade nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Logikstufe (85) vorgesehen ist, mit der beim Überschreiten einer vorgegebenen zweiten Drehzahl (70% n„), die höher als die erste Drehzahl (50% n„) ist, von einem Impulsgenerator (75) gelieferte Steuerimpulse für die steuerbaren Ventile (35,37; 36,38) der beiden Gleichrichter-Brückenschaltungen (Π, 28) freigebbar sind.

S. Untersynchrone Stromrichterkaskade nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Logikstufen (81, 83, 85) NAND-Stufen vorgesehen sind.

9. Untersynchrone Stromrichterkaskade nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Drehzahl (n) der Asynchronmaschine (4) ein mit ihrem Läufer (5) gekuppelter Tachogenerator (70) vorgesehen ist.

K). Untersynchrone Stromrichterkaskade nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des Überschreitens der vorgegebenen Drehzahl (50% n„; 70% n„) dem Tachogenerator (70) ein Grenzwertmelder (71; 72) nachgeschaltet ist.

11. Untersynchrone Stromrichterkaskade nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung von Netzspannungseinbrüchen ein Übertrager (90), der am Wechselspanr.ungseingang des Ständers (3) der Asynchronmaschine (4) angeschlossen ist, und ein nachgeschalteter Grenzwertmelder (91) vorgesehen sind, und daß das Ausgangssignal dieses Grenzwertmelders (91) zur Impulslöschung für die Gleichrichter (13, 14) und die Gleichrichter-Brückenschaltungen (27, 28) vorgesehen ist.

12. Untersynchrone Stromrichterkaskade nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung von Überstrom des Umrichters wenigstens ein Stromwandler (95, 96) mit nachgeschalteter Gleichrichterschaltung (97, 98) und dieser nachgeschaltetem Grenzwertmelder (99) vorgesehen ist, und daß das Ausgangssignal dieses Grenzwertmelders (99) zur Impulslöschung für die Gleichrichter (13, 14) und die Gleichrichter-Brückenschaltungen (27, 28) vorgesehen ist.

13. Untersynchrone Stromrichterkaskade nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerimpulse für die einzelnen

Gleichrichter (13, 14) und Gleichrichter-Brükkenschaltungen (27,28) von einem Steuersatz im Takte der Schlupffrequenz erzeugt sind.

Die Erfindung bezieht sich auf eine untersynchrone Stromrichterkaskade mit einer Asynchronmaschine ^|(l mit Schleifringläufer, an dem ein Umrichter angeschlossen ist, der aus einem ersten Gleichrichter mit Ventilen in Drehstrom-Brückenschaltuiig, aus zwei miteinander in Serie geschalteten Wechselrichtern jeweils mit steuerbaren Ventilen in Drehstrom-Brük- is kenschaltung und aus einem Gleichstrom-Zwischenkreis mit je einer Glättungsdrossel in den beiden Verbindungsleitungen zwischen dem ersten Gleichrichter und den in Serie geschalteten Wechselrichtern besteht, mit einer Gleichrichter-Brückenschaltung mit Ventilen in Drehstrom-Brückenschaltung, die in Serie zu den beiden Wechselrichtern geschaltet und zwischen diesen angeordnet ist, mit einer Schaltverbindung zwischen den Wechselspannungs-Anschlußpunkten des ersten Gleichrichters und denjenigen der -'"> Gleichrichter-Brückenschaltung, und mit einem Stromrichtertransformator mit zwei Primärwicklungen und einer Sekundärwicklung, wobei jede der Primärwicklungen mit einem der beiden Wechselrichter verbunden und die Sekundärwicklung an ein Wech- «1 selspannungsnetz angeschlossen ist.

Eine untersynchrone Stromrichterkaskade der eingangs genannten Art ist aus der DE-PS 1638646 bekannt. Bei dieser Stromrichterkaskade wird der Ständer einer Asynchronmaschine über einen Eingangs- π schalter aus einem Wechselspannungsnetz gespeist. Der Schleifringläufer ist über einen mechanischen Umschalter (Anlaßschalter) wahlweise mit einer Anlaßschaltung (dreiphasiger Anlaßwiderstand) oder mit einem Gleichrichter verbunden, der aus ungesteuerten Ventilen in Drehstrom-Brückenschaltung besteht. Der Gleichrichter ist seinerseits über einen Gleichstrom-Zwischenkreis, der in jeder Verbindungsleitung eine Glättungsdrossel enthält, an eine Wechselrichterschaltung angeschlossen. Diese Wechselrich- 4"> terschaltung besteht aus zwei Wechselrichtern mit steuerbaren Ventilen in Drehstrom-Brückenschaltung, die über eine dreiphasiger Gleichrichter-Brükkenschaltungaus ungesteuerten Ventilen miteinander in Reihe geschaltet sind. Jeder Wechselrichter speist w hierbei eine im Stern geschaltete Primärwicklung eines Stromrichtertransformators. Dessen Sekundärwicklung ist über einen Ausgangsschalter mit dem Wechselspannungsnetz verbunden. Zwischen den Wechselspannungsanschlußpunkten des Gleichrich- y, ters und den Wechselspannungsanschlußpunkten der Gleichrichter-Brückenschaltung besteht noch eine Schaltverbindung, in der ein mechanisch betätigbarer Ausschalter liegt. Ist der Ausschalter geöffnet, so ist die Reihenschaltung der beiden Wechselrichter im _bo Betrieb, und die Gleichrichter-Brückenschaltung ist ohne Wirkung. Wenn der Ausschalter dagegen geschlossen ist, arbeiten zwei durch Umgruppierung entstandene Zwischenkreisumrichter parallel auf die beiden Primärwicklungen des Stromrichtertrans- t,5 formators.

Bei der bekannten untersynchronen Stromrichterkaskade ist sowohl der Umschalter als auch der Ausschalter als mechanischer Schalter ausgebildet. Mechanische Schalter haben aber den Nachteil, daß sie bei der Betätigung dem Verschleiß unterliegen und daß sie nur eine begrenzte Schaltgeschwindigkeit zulassen. Außerdem stehen mechanische Schalter für hohe Ströme und niedriger Frequenz (bis ca. 2 Hz) nur als Niederspannungsschalter zur Verfugung.

Aufgabe der Erfindung ist es, die eingangs genannte untersynchrone Stromrichterkaskade so auszugestalten, daß bei der Umgruppierung weder ein mechanischer Umschalter noch ein mechanischer Ausschalter benötigt wird, daß vielmehr steuerbare Ventile, insbesondere steuerbare Halbleiter-Ventile, eingesetzt werden können, und daß eine Anpassung des Umrichters an die Spannung des Schleifringläufers möglich ist.

Diese Aufgabe wird bei einer untersynchronen Stromrichterkaskade der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schleifringläufer der Asynchronmaschine an die Primärwicklung eines Transformators mit zwei Sekundärwicklungen angeschlossen ist, daß die erste Sekundärwicklung mit dem ersten Gleichrichter und die zweite Sekundärwicklung mit einem zweiten Gleichrichter mit Ventilen in Drehstrom-Brückenschaltung verbunden sind, daß die Ventile beider Gleichrichter steuerbar sind, daß die beiden Gleichrichter miteinander in Reihe geschaltet sind, daß die Reihenschaltung der beiden Gleichrichter über je eine der beiden Glättungsdrossein pro Verbindungsleitung an eine Serienschaltung geschaltet ist, die - in der angegebenen Reihenfolge - aus dem ersten Wechselrichter, einer zweiten Gleichrichter-Brückenschaltung mit Ventilen in Drehstrom-Brückenschaltung, der ersten Gleichrichter-Brückenschaltung und dem zweiten Wechselrichter besteht, daß die Ventile beider Gleichrichter-Brückenschaitungen steuerbar sind, daß zwischen den Wechselspannungs-Anschlußpunkten des zweiten Gleichrichters und denjenigen der zweiten Gleichrichter-Brückenschaltung ebenfalls eine Schaltverbindung vorgesehen ist, und daß beide Schaltverbindungen schalterlos ausgebildet sind.

Bei dieser untersynchronen Stromrichterkaskade wird die Funktion des Umschalters und des Ausschalters durch die steuerbaren Ventile, insbesondere steuerbare Halbleiter-Ventile, wie Thyristoren, in den vier Gleichrichtern bzw. Gleichrichterbrückenschaltungen übernommen. Dadurch ergibt sich gegenüber mechanischen Schaltern eine Erhöhung der Funktionssicherheit wegen des Wegfalls von Verschleißerscheinungen und eine Steigerung der Schaltgeschwindigkeit. Weiterhin ist infolge der Verwendung des Transformators eine Spannungsanpassung zwischen dem Umrichter, den Gleichrichtern bzw. Gleichrichterbrückenschaltungen einerseits und dem Wechselspannungsnetz andererseits möglich.

Als besonderer Vorteil wird es angesehen, daß die sonst übliche Anlaßeinrichtung mit ohmschen Widerständen entfällt, wenn im Anfahrbereich, der etwa bis zur halben Synchrondrehzahl reicht, nur eine der vier genannten Gleichrichter bzw. Gleichrichterbrückenschaltungen durch Freigabe von Steuerimpulsen eingeschaltet wird.

Den Gleichrichtern bzw. Gleichrichterbrückenschaltungen wird eine Doppelfunktion zugeordnet. Zum einen erfüllen sie die Funktion des Gleichrichtens (Normalbetrieb), und zum anderen erfüllen sie die Funktion von elektronischen Schaltern (im Stö-