DE2705343C2

DE2705343C2 - Control method for a self-commutated, pulse-controlled inverter and control arrangement for generating the setpoint values for the pulse control

Info

Publication number: DE2705343C2
Application number: DE19772705343
Authority: DE
Inventors: Manfred Prof. Dr. 4630 Bochum Depenbrock
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 1977-02-09
Filing date: 1977-02-09
Publication date: 1985-10-17
Also published as: GB1601011A; DE2705343A1; FR2380667B1; FR2380667A1

Description

— die Nullsystcmspannung wird den Grund- is Schwingungsanteilen der gegen den Mittelpunkt der steuernden Gleichspannung gemessenen Sternspannungen, die erforderlich sind, um einen sinusförmigen Verlauf der ausgangsseitigen Dreieckspannungen zu erhalten, hinzu- gefügt-- the zero system voltage becomes the basic is Vibration components of the star voltages measured against the center point of the controlling direct voltage, which are required in order to obtain a sinusoidal curve of the triangular voltages on the output side, joined-

— die Nullsystemspannung ist während eines ersten Zeitintervalls (It) von der Dauer 776 gleich der Differenz aus der gemessenen halben Gleichspannung und dem Grundschwingungsanteil einer Sternspannung, wobei der Wechselrichter in diesem Zeitintervall nicht getaktet wird;- During a first time interval (It) of duration 776, the zero sequence voltage is equal to the difference between the measured half DC voltage and the fundamental component of a star voltage, the inverter not being clocked in this time interval;

— eine halbe Periode nach Beginn des ersten Intervalls besteht die Nullsystemspannung wäh- rend eines zweiten Zeitintervalls (14) von der Dauer /76 aus der negativen Differenz zwischen gemessener halber Gleichspannung und dem Grundschw'ngungsanteil, wobei der Wechselrichter in dieserr Zeitintervall nicht getaktet wird;- Half a period after the beginning of the first interval, the zero sequence voltage exists during a second time interval (14) of duration / 76 from the negative difference between the measured half direct voltage and the fundamental frequency component, the inverter not being clocked in this time interval;

— die beiden nicht gciakteien Intervalle (It, /4) beginnen jeweils mit einem Phasenwinkel a, der größenmäßig zwischen 0° und 60° liegt, vor dem Scheitelwert derjenigen Halbschwingung des Grundschwingungsanteils, deren Augenblickswerte im Vorzeichen mit der resultierenden Sternspannung in den ersten und zweiun Intervallen übereinstimmen;- The two non-equal intervals (It, / 4) each begin with a phase angle a, which is between 0 ° and 60 ° in terms of size, in front of the peak value of that half-oscillation of the fundamental oscillation component, whose instantaneous values in the sign with the resulting star voltage in the first and twoun Intervals match;

— der Phasenwinkel α ist für alle drei Sternspannungen gleich.- the phase angle α is the same for all three star voltages.

2. Steueranordnung zur Erzeugung .der Sollwerte für Sternspannungen für das Steuerverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Funk- <« tionsgenerator (1) vorgesehen ist, der die zur Erzeugung des sinusförmigen Verlaufs der Dreieckspannungen erforderlichen drei sinusförmigen Steuerspannungen als erste Anteile der Soliwerte mit negativem Vorzeichen liefert, daß an den dreiphasigen Ausgang des Funktionsgenerators (1) zwei Gruppen von Dioden (2 und 4), die in Drehstrombrückenschaltung angeordnet sind, angeschlossen sind, daß der Ausgang der Diodengruppe (2), deren Kathoden einen positiven Gleichstrompol bilden, mit einem ersten Eingang eines ersten Summierverstärkers (3) verbunden ist, dessen zweiter Eingang den negativen Meßwert der halben Gleichspannung der Gleichspannungsquelle erhält, an der der Wechselrichter liegt, daß der Ausgang der Diodengruppe (4), deren Anoden einen negativen Gleichstrompol bilden, mit dem ersten Eingang eines zweiten Summierverstärkers (5) verbunden ist. dessen zweiter2. Control arrangement for generating the setpoint values for star voltages for the control method according to Claim 1, characterized in that a radio <« tion generator (1) is provided, which supplies the three sinusoidal control voltages required to generate the sinusoidal curve of the triangular voltages as the first components of the target values with a negative sign that the three-phase Output of the function generator (1) two groups of diodes (2 and 4), which are arranged in a three-phase bridge circuit, are connected that the output of the diode group (2), the cathodes of which form a positive direct current pole, with a first input of a first summing amplifier (3) is connected, the second input of which is the negative measured value of half the DC voltage of the DC voltage source, to which the inverter is connected, that the output of the diode group (4), the anodes of which form a negative direct current pole, is connected to the first input of a second summing amplifier (5). its second Eingang den positiven Meßwert der halben Gleichspannung erhält, und daß die Ausgangssignale der beiden Summierverstärker (3 und 5) mit dreifacher Frequenz abwechselnd durch einen steuerbaren Umschalter (8) auf erste Eingänge von drei Summierverstärkern (9) schaltbar sind, deren zweite Eingänge je eine der vom Funktionsgenerator (1) erzeugten Spannungen erhalten.Input receives the positive measured value of half the DC voltage, and that the output signals of the two summing amplifiers (3 and 5) with three times the frequency alternately by a controllable Changeover switches (8) can be switched to first inputs of three summing amplifiers (9), the second inputs of which each receive one of the voltages generated by the function generator (1).

3. Steueranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß zur Steuerung des Umschalters (8) eine der vom Funktionsgenerator (1) gelieferten Spannungen einem Frequenzverdreifacher (6) zugeführt ist, dessen Ausgang mit einem ersten Eingang eines Analog-Digiwl-Schalters (7) verbunden ist, dessen zweiter Eingang (d) an einer Steuergleichspannung Hegt, mit der die Phasenlage der Umschaltzeitpunkte eingestellt wird, und daß der digitale Ausgang des Analog-Digital-Schalters (7) an den Steuereingang des Umschalters (8) gelegt ist3. Control arrangement according to claim 2, characterized in that for controlling the switch (8) one of the voltages supplied by the function generator (1) is fed to a frequency tripler (6), the output of which is connected to a first input of an analog Digiwl switch (7) whose second input (d) is connected to a DC control voltage with which the phase position of the switching times is set, and that the digital output of the analog-digital switch (7) is applied to the control input of the switch (8)

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuerverfahren für einen selbstgeführten, pulsgesteuerten Wechselrichter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf eine Steueranordnung zur Bildung der Sollwerte für die Pulssteuerung und kann Anwendung finden bei stromrichtergespeisten Antrieben.The invention relates to a control method for a self-commutated, pulse-controlled inverter according to the preamble of claim 1 and to a control arrangement for generating the setpoints for the pulse control and can be used for drives fed by converters.

Ein solches Steuerverfahren ist aus der DE-AS 23 45 035 bekannt.Such a control method is known from DE-AS 23 45 035.

Mit Hilfe der bekannten Pulsbreitensteuerung (Buch von Heumann/Stumpe, »Thyristoren«, 3. Auflage (1974), Seite 167 ff„ insbesondere Seite 205 bis 219, und »Siemens-Zeitschrift« 46 (1971), Heft 3. Seite 154 bis 161) kann ein selbstgeführter Wechselrichter im üblichen Schaliuiigsaufbau aus einer Gleichspannung Wechselspannungen bilden. In F i g. 1 ist zum Verständnis ein selbstgeführter Wechselrichter in Dreiphasenbrückenschaltung mit steuerbaren, zwangvJOschbaren Halbleiterventilen 7*1 bis 7*6 und unmittelbar antiparallel geschalteten, nichtsteuerbaren Halbleiterventilen D1 bis D 6 dargestellt Mit Hilfe der an den Brückenverbindungspunkten angeschlossenen Widerstände R wird ein Sternpunkt O gebildet Eingangsseitig ist der Wechselrichter an Plus- bzw. Minuspole A bzw. B einer Spannungsquelle E mit den beiden Teilspannungen ± £72 und ausgangsseitig über drei Anschlüsse a, b, c an einer? dreiphasigen Verbraucher !/angeschlossen. Der Mittelpunkt C der Spannungsquelle E dient als Bezugspunkt für die Teilspannungen. — Es versteht sich, daß der starkstromtechnische Schaltungsaufbau nur in Form eines praktischen Beispiels angegeben ist es genügen theoretisch zwei unabhängige, kommutierungsfähige Teilstromrichter, einer pro Pol, und eine Gleichspannungsquelle. — Infolge der schaltenden Arbeitsweise, des Durchschaltens und des Löschens der steuerbaren, zwangslöschbaren Halbleiterventile in den einzelnen Brückenzweigen, kann eine von den Wechselstromanschlüssen a, b, c gegen den Mittelpunkt C der Gleichspannungsquelle £ gemessene Sternspannung Q nur die Augenblickswerte ±£72 annehmen. Die Differenzen von je zwei Sternspannungen bilden die Dreieckspannungen zwischen den Wechselstromanschlüssen a, b, c In der Regel wird ein vorhandener Sternpunkt O der Drehstromverbraucher nicht mit dem Mittelpunkt C der Gleichspannung verbunden, um eine Übertragung von Oberwellen zu vermeiden. Der Stromverlauf wirdWith the help of the known pulse width control (book by Heumann / Stumpe, "Thyristors", 3rd edition (1974), page 167 ff "especially pages 205 to 219, and" Siemens magazine "46 (1971), volume 3rd page 154 to 161), a self-commutated inverter can generate alternating voltages from a direct voltage with the usual low-voltage structure. In Fig. 1 * 1 to 7 6 immediately-connected in parallel *, and for the understanding of a self-commutated inverter in three-phase bridge circuit with controllable zwangvJOschbaren semiconductor valves 7, non-controllable semiconductor valves D 1 to D 6 is shown with the aid of the devices connected to the bridge connection points resistors R a star point O is formed on the input side is the inverter to plus or minus poles A or B of a voltage source E with the two partial voltages ± £ 72 and on the output side via three connections a, b, c to one? three-phase consumer! / connected. The center point C of the voltage source E serves as a reference point for the partial voltages. - It goes without saying that the high-voltage circuit structure is only given in the form of a practical example - theoretically two independent, commutation-capable partial converters, one per pole, and a DC voltage source are sufficient. - As a result of the switching mode of operation, the switching through and the deletion of the controllable, compulsorily erasable semiconductor valves in the individual bridge branches, a star voltage Q measured from the alternating current connections a, b, c against the center point C of the direct voltage source £ can only assume the instantaneous values ± £ 72. The differences between two star voltages each form the triangular voltages between the AC connections a, b, c.As a rule, an existing star point O of the three-phase loads is not connected to the center point C of the DC voltage in order to avoid the transmission of harmonics. The current flow is

dann allein durch die Dreieckspannungen des Wechselrichters bestimmt, und diese sollen deshalb in der Regel möglichst gut sinusförmig sein. Zur Annäherung an dieselbe ist eine hohe Schalthäufigkeit der zwangslösch baren Halbleiterventile erforderlich. Es sind natürlich in Sonderfällen auch andere zeitliche Verläufe der ausgangsseitigen Dreieckspannungen möglich.then determined solely by the triangular voltages of the inverter, and these should therefore as a rule be as sinusoidal as possible. To approximate the same, a high switching frequency is the compulsorily erasable ble Semiconductor valves required. Of course, in special cases there are also other temporal courses on the output side Delta voltages possible.

Die eingangs erwähnte DE-AS 23 45 035 behandelt ein Verfahren und eine Anordnung zur Steuerung oder Regelung der Drehzahl einer umrichtergespeisten dreiphasigen Drehfeldmaschine mit Sternpunktrückleitung, deren Wicklungen über Umrichter mit Phasenströmen gespeist werden. Dabei ist vorgesehen, den sinusförmigen Grundschwingungen der Phasenströme eine Oberschwingung derart zu überlagern, daß jeweils ein Phasenstrom im mittleren Bereich einer Halbwelle auf einen vorgegebenen Maximalwert reduziert wird und das zugleich die beiden übrigen Phasenströme in den Randbereichen der Halbwelle um einen bestimmten Betrag verstärkt werden. Die Wicklungen einer dreiphasigen Drehfeldmaschine sollen also nicht mit sinusförmigen rhäScfiströiiicn gespeist werden, sondern mit Phasen· strömen, die im mittleren Bereich einer Halbzelle auf einen Wert reduziert sind, der unter dem Scheitelwert von sinusförmigen Phasenströmen liegt, während die verbleibenden Randbereiche der Halbwellen entsprechend verändert sind. Als Vorteil ergibt sich, daß die Stromrichterventile der Umrichter für kleinere Stromstärken dimensioniert werden können, als bei Speisung mit sinusförmigen Phasenströmen, d. h. die größtmögliche Verbesserung der Ausnutzung der Stromrichterventile bei gleichbleibender Maschinenleistung beträgt etwa 15%. Eine Reduzierung der Schalthäufigkeit für die zwangslöschbaren Halbleiterventile wird nicht erzielt. The aforementioned DE-AS 23 45 035 deals with a method and an arrangement for controlling or Control of the speed of a converter-fed three-phase induction machine with neutral point return, whose windings are fed with phase currents via converters. It is intended to use the sinusoidal Fundamental oscillations of the phase currents superimpose a harmonic in such a way that each phase current is reduced to a predetermined maximum value in the middle range of a half-wave and that at the same time the two remaining phase currents in the edge areas of the half-wave by a certain amount be reinforced. The windings of a three-phase induction machine should not be sinusoidal rhäScfiströiiicn are fed, but with phases flow in the middle area of a half-cell are reduced to a value that is below the peak value of sinusoidal phase currents, while the remaining edge areas of the half-waves are changed accordingly. The advantage is that the Converter valves of the converter can be dimensioned for smaller currents than for supply with sinusoidal phase currents, d. H. the greatest possible Improving the utilization of the converter valves while maintaining the same machine performance about 15%. A reduction in the switching frequency for the automatically erasable semiconductor valves is not achieved.

Aus der »ETZ-B«, 1975. Heft 7, Seite 151 bis 152, sind Bezugsspannungsformen für die Steuerung dreiphasiger DirekEumrichter und Pulsumrichter unter Berücksichtigung der Spannungsausnutzung des Umrichters und des Oberschwingungsgehaltes des Laststromes bekannt. Dabei #erden von der Sinusform abweichende trapezförmige Bezugsspannungen vorgeschlagen. Es ergibt sich eine Lehre, wie man bei gegebene konstanter Spannung auf der Gleichstromseite eines Umrichters die größte sinusförmige Lastspannung gegenüber bekannten Verfahren um 15% erhöhen kann. Bei Betrieb mit dieser größten sinusförmigen Lastspannung wird gegenüber Verfahren mit sinusförmiger Bezugsspannung auch außerdem die Schaltfrequenz der Umrichterventile im Mittel um 33% gegenüber bekannten gleichwertigen Verfahren gesenkt. Soll die Lastspannung dagegen abgesenkt werden, geht dieser Vorteil sofort verloren, außerdem bietet bei herabgesetzter Lastspannung die beschriebene Kurvenform der Bezugsspannung keinerlei Vorteile gegenüber sinusförmigen Bezugsspannungen.From the "ETZ-B", 1975. Issue 7, pages 151 to 152 are Reference voltage forms for controlling three-phase direct converters and pulse converters, taking into account the voltage utilization of the converter and the harmonic content of the load current are known. Trapezoidal reference voltages that deviate from the sinusoidal shape are suggested. It results in a doctrine of how to operate at a given constant voltage on the direct current side of a converter can increase the largest sinusoidal load voltage by 15% compared to known methods. During operation With this largest sinusoidal load voltage, compared to methods with sinusoidal reference voltage, the switching frequency of the converter valves is also increased reduced by 33% on average compared to known equivalent processes. Should the load voltage on the other hand, are reduced, this advantage is lost immediately, moreover offers with reduced Load voltage the described curve shape of the reference voltage has no advantages over sinusoidal ones Reference voltages.

Der Erfindung liegt, ausgehend von dem bekannten Pulsbreitensteuerverfahren, die Aufgabe zugrunde, vornehmlich bei Bildung gut sinusförmiger Ausgangsspannungen die Schalthäufigkeit für die zwangslöschbaren Halbleiterventile auch bei abgesenkter Lastspannung herabzusetzen.Based on the known pulse width control method, the invention is primarily based on the object if good sinusoidal output voltages are formed, the switching frequency for the automatically erasable ones Reduce semiconductor valves even when the load voltage is reduced.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.This object is achieved by the features characterized in claim 1.

Die Erfindung geht davon aus, daß die für die Dreieckspannungen gestellte Forderung eines sinusförmigen Verlaufs nicht für die Sternspannungen des Wechselrichters gilt; denn beliebige Nullsysteme dieser drei Spannungen haben keinen Einfluß auf den Zeitverlauf der Dreieckspannungen. Diese an sich bekannte Tatsache wird zusammen mit den erfindungsgsmäßen, oben angeführten Maßnahmen dazu benutzt, den Zeitverlaut der Sternspannungen so zu gestalten, daß während eines Drittels einer jeden Grundschwingungshalbperiode die Halbleiterventile nicht umgeschaltet zu werden brauchen und somit die Schalthäufigkeit der Stromrichterventile minimal wird. Der Vorteil einer auf 67% reduzierten mittleren Schaltfrequenz der zwangslöschbaren Halbleiterventile bleibt über dem gesamten Aussteuerungsbereich erhalten und ergibt sich auch bei welliger Gleichspannung.The invention is based on the assumption that the triangular voltages require a sinusoidal Does not apply to the inverter's star voltages; because any zero systems of these three Stresses have no influence on the time course of the triangular voltages. This known fact is used together with the above-mentioned measures according to the invention to track the time of the star voltages so that during a third of each fundamental half-cycle the semiconductor valves do not need to be switched and thus the switching frequency of the converter valves becomes minimal. The advantage of an average switching frequency of the force-erasable ones that is reduced to 67% Semiconductor valves are retained over the entire modulation range and also result from wavy DC voltage.

In vorteilhafter Weise besitzen die Ausgangsspannungen auch einen geringeren Oberschwingungsanteil gegenüber solchen, die bei rein sinusförmigen Sternspannungen entstehen.The output voltages also advantageously have a lower harmonic component compared to those that arise with purely sinusoidal star voltages.

Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine Steueranordnung zur Erzeugung der von üblichen Sollwertverläufen (Heumann/Stumpe, s. o.) abweichenden Sollwerte für die Sternspannun^-°n für das vorbeschriebene Steiierverfahren anzugebev:-The invention is also based on the object a control arrangement for generating the values that deviate from the usual setpoint curves (Heumann / Stumpe, see above) Setpoints for the star voltage - ° n for the above Steiierverfahren to be indicated: -

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 2 gekennzeichneten Merkmale gelöst.This object is achieved by the features characterized in claim 2.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung iit im Unteranspruch 3 gekennzeichnet.An advantageous embodiment of the invention iit im Dependent claim 3 characterized.

Durch die Einschaltung eines Frequenzverdreifachers, eines A/D-Schalters und des Umschalters werden vorteilhaft die beiden Summierverstärker zur Bildung aller drei Sollwertspannungen herangezogen. Damit wird einmal der schaltungstechnische Aufwand reduziert, und zum anderen wirken sich eventuelle kleinere Störeinflüsse (z. B. Drift der Verstärker) auf alle Sollwertspannungen gleich aus.By switching on a frequency tripler, an A / D switch and the toggle switch the two summing amplifiers are advantageously used to generate all three setpoint voltages. In order to on the one hand the circuit complexity is reduced, and on the other hand any smaller ones have an effect Interferences (e.g. drift of the amplifier) on all setpoint voltages same off.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Beispiele erläutert. Es zeigtThe invention is explained below with reference to the examples shown in the drawing. It shows

F i g. 1 ein schematisches Schaltungsbeispiel für einen üblichen selbstgeführten Wechselrichter mit zusätzlichem Sternpunkt,F i g. 1 shows a schematic circuit example for a common self-commutated inverter with an additional star point,

F i g. 2 ein Zeitdiagramm für den Sollwert einer nicht sinusförmigen Sternspannung undF i g. 2 shows a time diagram for the nominal value of a non-sinusoidal star voltage and

F' g. 3 ein schematisches Geräte-Blockschaltbild für eine Schaltungsanordnung zur Bildung der Sollwerte für die nicht sinusförmige Sternspannungen.F 'g. 3 is a schematic device block diagram for a circuit arrangement for generating the setpoint values for the non-sinusoidal star voltages.

Die F i g. 1 ist eingangs erläutert.The F i g. 1 is explained at the beginning.

In Fig.2 ist der Zeitverlauf einer nach dem erstehend erläuterten Steuerverfahren bestimmten, nicht sinusförmigen Sternspannung, z. B. e₃c als ausgezogene Kurve dargestellt. Gestrichelt ist der sinusförmige Anteil e,o eingezeichnet, der allein zur Bildung der Dreieckspannungen beiträgt und im Regelfall die Grundschwingung (erste Harmonische) darstellt.FIG. 2 shows the time course of a non-sinusoidal star voltage determined by the control method explained above, e.g. B. e ₃ c shown as a solid curve. The sinusoidal component e, o , which alone contributes to the formation of the triangular voltages and generally represents the fundamental oscillation (first harmonic), is shown in dashed lines.

Legt man den Nullpunkt der Zeitwinkelachse cot in den Nulldurchgang der sinusförmigen ,Grundschwingung e_ao. so beginnt das erste Intervall /1, in dem die Sternspannung e„_c mt der halben Gleichspannung E/7 übereinstimmt, bei <y/=90° — ä. Während der nächsten 60 el. ist die Sternspannung gleich £72, wobei im Beispiel eine konstante Gleichspannung Ezugrunde gelegt wurde. An dem beschriebenen Verfahren ändert sich nichts, wenn die Gleichspannung E noch Oberschwingungen enthält; in diesem Fall stimmt der Zeitverlauf der Sternspannung e_ac im Intervall /1 mit der sic-τ ändernden halben Gleichspannung überein. Das zweite Intervall /4. in dem die Sternspannung e*c mit der negativen halben Gleichspannung £72 übereinstimmt, beginn: bei tot = 270° - λ. Die schraffiert dargestellte Differenz zwischen der ausgezogenen Sternspannung e^-und der ge-If the zero point of the time angle axis cot is placed in the zero crossing of the sinusoidal, fundamental _{oscillation e a} o. The first interval / 1, in which the star voltage e " _c mt corresponds to half the DC voltage E / 7 , begins at <y / = 90 ° - During the next 60 el. the star voltage is equal to £ 72, with a constant DC voltage E being the basis in the example. Nothing changes in the method described if the direct voltage E still contains harmonics; in this case, the timing of the phase voltage e _a c true in the interval / 1 with the SiC τ changing half DC match. The second interval / 4. in which the star voltage e * c corresponds to the negative half DC voltage £ 72, begins: at tot = 270 ° - λ. The hatched difference between the solid star voltage e ^ - and the ge

strichelt gezeichneten Grundschwingung e_ao stellt das erfindungsgemäß der Grundschwingung hinzugefügte Nullsystem bzw. eine der Nullsystemspannungen der drei Sternspannungen dar. Im Intervall /1 zwischen <yf=90° -λ und &i/ = 150° -λ liegt gerade eine Halbschwingung dieser Nullsystemspannung, die mit dreifacher Frequenz 3/7"schwingen muß, damit auch für die beiden anderen, nicht dargestellten Sternspannungen e*c und e_t<- die erfindungsgemäßen Regeln erfüllt sind. Damit ergibt sich in eindeutiger Weise der Verlauf der dargestellten Sternspannung e^-auch in den Bereichen, in denen ihr Betrag nicht mit der halben Gleichspannung ± E/2 übereinstimmt. Durch Pulsbreitenstcuerung wird der dargestellte gewünschte Zeitverlauf der Stcrnspanung e„c in den Intervallen 12, /3, /5 und /6 in bekannter Weise angenähert. In den Bereichen, in denen der gewünschte Verlauf der Sternspannung e₃c mit der positiven bzw. negativen halben Gleichspannung E/2 übereinstimmt, gelingt die Annäherung ohne jeden Fehler und ohne jede I aktung der steuerbaren und Zwangslöschbaren Ventile 7"! bzw. 7"4 des Wechselrichters.The broken line basic oscillation e _a o represents the zero system added according to the invention to the basic oscillation or one of the zero system voltages of the three star voltages. In the interval / 1 between <yf = 90 ° -λ and & i / = 150 ° -λ there is just a half-oscillation of this zero system voltage, which must oscillate at three times the frequency 3/7 "so that the rules according to the invention are also fulfilled _{for the other two star voltages e * c and e t <- not shown} in the areas in which its magnitude does not correspond to half the DC voltage ± E / 2. The desired time curve of the interference voltage e "c shown is approximated in a known manner in the intervals 12, / 3, / 5 and / 6 by means of pulse width control the areas in which the desired course of the star voltage e ₃ c coincides with the positive or negative half DC voltage E / 2, the approximation succeeds without any Error and without any activation of the controllable and compulsorily erasable valves 7 "! or 7 "4 of the inverter.

Während des Intervalls /1, d.h. für die Dauer von 60° el, bleibt das Ventil T\ dauernd durchgeschaltet, das Ventil TA dauernd gesperrt. Während des Intervalls IA bleibt das Ventil TA durchgeschaltet und 7"1 gesperrt. Die Puisbreitensteuerung ist nur während der Intervalle 12,13,15, /6 erforderlich. In jedem der drei Stränge des Wechselrichters werden also während eines Drittels einer jeden Halbschwingung die Halbleiterventile nicht getaktet. Bezogen auf bekannte Anordnungen beträgt damit die mittlere Schalthäufigkeit nur noch 67%. Während der Intervalle 12,13,15,16, in denen der Betrag der gewünschten Sternspannung nicht mit der halben Gleichspannung übereinstimmt, arbeitet die Pulsbreitensteuerung in bekannter Weise, die beiden Ventile eines jeden Stranges werden wechselweise durchgeschaltet, die wirkliche Sternspannung stimmt, ucZOgcii äüi eine r uiSpcfiOuc, ΐϊΐϊ πΜΪίί£ιτπτΧΓί, iiiCiii !Π bezug auf die Augenblickswerte mit dem gewünschten Sternspannungsverlauf überein. «oDuring the interval / 1, ie for the duration of 60 ° el, the valve T \ remains permanently switched on, the valve TA permanently blocked. During the interval IA , the valve TA remains switched on and 7 "1 blocked. The pulse width control is only required during the intervals 12, 13, 15, / 6 In relation to known arrangements, the average switching frequency is only 67%. During the intervals 12, 13, 15, 16, in which the magnitude of the desired star voltage does not correspond to half the DC voltage, the pulse width control works in a known manner, both of them Valves of each branch are switched through alternately, the real star voltage is correct, ucZOgcii äüi a r uiSpcfiOuc, ΐϊΐϊ πΜΪίί £ ιτπτΧΓί, iiiCiii! Π in relation to the instantaneous values with the desired star voltage curve. «O

Mit der Bedingung für den Winkel λ wird sichergestellt, daß der erfindungsgemäße Zeitverlauf der Sternspannungssollwerte e*,c, e*bc, e'cc keine Augenblickswerte aufweist, deren Betrag größer als der halbe Wert der speisenden Gleichspannung Eist, da die Spannungs- « quelle Eja keine höheren Istwerte liefern kann.The condition for the angle λ ensures that the time curve according to the invention of the star voltage setpoint values e *, c, e * bc, e'cc does not have any instantaneous values whose magnitude is greater than half the value of the supplying direct voltage E, as the voltage source Eja cannot deliver higher actual values.

Fig.3 zeigt beispielhaft eine Steueranordnung, mit deren Hilfe die nach den erfindungsgemäßen Regeln verlaufenden Sollwerte e*,c. e*bc, e'cc für die Sternspannungen e,c, ebc, ecc erzeugt werden können. Diese Steueranordnung stellt also nur einen Teil der gesamten Steueranordnung für die steuerbaren Ventile Tl bis T6 dar. Der weitere Schaltungsaufbau derartiger Steueranordnungen ist allgemein bekannt Die Steueranordnung gemäß F i g. 3 enthält im einzelnen: einen Funktionsgenerator 1, eine daran angeschlossene dreiphasige, aus Dioden aufgebaute Drehstrombrückenschaltung 2, 4, jeweils an die gemeinsamen Verbindungspunkte aller Dioden einer Brückenhälfte 2 bzw. 4 angeschlossene Summierverstärker 3 bzw. 5, an deren weiteren Eingängen Gleichspannungen +E/2 bzw. —E/2 liegen, einen an einen der drei Ausgänge des Funktionsgenerators 1 angeschlossenen Frequenzverdreifacher 6, im Signalzug dieses Zweiges folgend einen steuerbaren Analog-Digital-Schalter 7 (A-D-Schalter) mit Steuereingang d, einen es steuerbaren Schalter 8 and drei Sunnnierverstärker § (erste Eingänge), an deren zweiten Eingängen die Brükkenverbindungspunkte jeweils zweier Dioden der Drehstrombrückenschaltung liegen. Die Summierverstärker 3, 5 sind an zwei alternative Eingänge des elektronischen Schalters 8 angeschlossen.3 shows an example of a control arrangement with the aid of which the setpoint values e *, c running according to the rules according to the invention. e * bc, e'cc for the star voltages e, c, ebc, ecc can be generated. This control arrangement thus represents only part of the entire control arrangement for the controllable valves T1 to T6. The further circuit structure of such control arrangements is generally known. The control arrangement according to FIG. 3 contains in detail: a function generator 1, a connected three-phase bridge circuit 2, 4 made up of diodes, summing amplifiers 3 and 5 connected to the common connection points of all diodes of a bridge half 2 and 4, at the other inputs of which are DC voltages + E / 2 or —E / 2 , a frequency tripler 6 connected to one of the three outputs of the function generator 1, in the signal path of this branch following a controllable analog-digital switch 7 (AD switch) with control input d, a switch 8 and controllable there three Sunnnier amplifiers § (first inputs), at whose second inputs the bridge connection points of two diodes of the three-phase bridge circuit are located. The summing amplifiers 3, 5 are connected to two alternative inputs of the electronic switch 8.

Nachfolgend wird die Wirkungsweise der Steueranordnung erläutert:The mode of operation of the control arrangement is explained below:

Im Funktionsgenerator I wird in bekannter Weise ein System von drei rein sinusförmig verlaufenden Steuerspannungen Co(V= a, b. cj gebildet, die zusammen ein symmetrisches Drehstromsystem bilden. Kreisfrequenz ω und Amplitude k ■ έ können in bekannter Weise über die Eingänge verstellt werden. Die so in bekannter Weise erzeugten Steuerspannungen stellen die negativen Werte der sinusförmig verlaufenden ersten Anteile der drei gewünschten Sternspannungen e*₃c, e'bc, e\<-dar. Durch die sechs in Drehstrombrückenschaltung angeordneten Dioden werden die jeweils positivsten bzw. negativsten Spannungen evo auf den Summierverstärker 3 bzw. 5 gegeben. Zu der gerade größten positiven Spannung (e>o)max wird im Summierverstärker 3 die gemessene Spannung — Eil addiert, im Verstärkers zur gerade negativsten Spannung (- e,o) max des Systems symmetrischer Steuerspannungen die Spannung +E/2. Die Verstärker 3, 5 invertieren die Summensignale. Durch einen mit digitalen Signalen umsteuerbaren Schalter 8 werden die beiden invertierten Summensignale abwechselnd auf die ersten Eingänge der drei ausgangsseitigen Summierverstärker 9 gegeben, deren zweite Eingänge je eine der drei sinusförmigen Sternspannungen evo erhalten.In the function generator I, a system of three purely sinusoidal control voltages Co (V = a, b. Cj, which together form a symmetrical three-phase system is formed in a known manner. Angular frequency ω and amplitude k ■ έ can be adjusted in a known manner via the inputs. The control voltages generated in this way in a known manner represent the negative values of the sinusoidal first components of the three desired star voltages e * ₃ c, e'bc, e \ <-. The six diodes arranged in a three-phase bridge circuit produce the most positive or negative voltages evo is fed to the summing amplifier 3 or 5. In summing amplifier 3, the measured voltage - Eil is added to the currently greatest positive voltage (e> o) max , and in the amplifier to the currently most negative voltage (- e, o) max of the system of symmetrical control voltages the voltage + E / 2. The amplifiers 3, 5 invert the sum signals The two inverted sum signals are alternately applied to the first inputs of the three output-side summing amplifiers 9, the second inputs of which each receive one of the three sinusoidal star voltages evo.

Die mit dreifacher Frequenz erfolgende Umschaltung des Schalters 8 geschieht in folgender Weise: Eine der drei im Funktionsgenerator 1 erzeugten sinusförmigen Spannungen e»o wird dem in bekannter Weise arbeitenden Frequenzverdreifacher 6 zugeführt In dem ebenfalls in bekannter Weise arbeitenden Analog-Digital-Schalter 7 werden die analogen Signale dreifacher Frequenz in eine gleichfrequente Folge von Digitalsignaien umgeformt. Die Phasenlage der SchaliP.ar.ken der digitalen Signale kann in bekannter Weise über den Eingang dso eingestellt werden, daß die bereits erläuterten Bedingungen erfüllt sind. Wegen der Vorzeichenumkehr in den Summierverstärkern 3,5 und 9 können von den Ausgängen der drei Summierverstärker 9 die Sollwerte der Steuerspannungen e*_lC. e'bc, eVrfür die drei gewünschten Zeitabläufe der Sternspannungen des Wechselrichters vorzeichenrichtig abgenommen werden. Diese Spannungen dienen in bekannter Weise als Sollwerte für die Pulsbreitensteuerung (Heumann/ Stumpe, »Thyristoren«, 3. Auflage, 1974, S. 167—172), während der Intervalle /2, /3, /5 und /6.The triple frequency switching of the switch 8 takes place in the following way: One of the three sinusoidal voltages e »o generated in the function generator 1 is fed to the frequency tripler 6, which operates in a known manner analog signals of three times the frequency are converted into a sequence of digital signals with the same frequency. The phase position of the signal fields of the digital signals can be set in a known manner via the input d so that the conditions already explained are met. Because of the sign reversal in the summing amplifiers 3, 5 and 9, the setpoint values of the control voltages e * _lC can be obtained from the outputs of the three summing amplifiers 9. e'bc, eVr for the three desired time sequences of the star voltages of the inverter are taken with the correct sign. These voltages are used in a known manner as setpoint values for the pulse width control (Heumann / Stumpe, "Thyristors", 3rd edition, 1974, pp. 167-172), during the intervals / 2, / 3, / 5 and / 6.

Neben den eingangs genannten Vorteilen i··. noch festzustellen, daß mit diesen nicht sinusförmigen Sternspannungen um 15% größere Ausgangsspannungen erhalten werden als mit rein sinusförmigen.In addition to the advantages mentioned above i ··. yet to establish that with these non-sinusoidal star voltages 15% higher output voltages can be obtained than with purely sinusoidal ones.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Steuerverfahren für einen an eine Gleichspannungsquelle angeschlossenen, nach einem Pulsver- fahren gesteuerten, selbstgeführten Drehstromwechselrichter in Dreiphasenbrückenschaltung mit Sternpunkt, wobei den ausgangsseitigen sinusförmigen Grundschwingungen eine Oberschwingung mit Hilfe eines Nullsystems mit einer Frequenz VT überlagert wird, wobei 7" die Gnindschwingungsperiode der Sternspannung ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:1. Control method for a self-commutated three-phase inverter connected to a DC voltage source and controlled according to a pulse method in a three-phase bridge circuit with a star point, whereby a harmonic is superimposed on the output-side sinusoidal fundamental oscillations with the help of a zero system with a frequency VT , where 7 "is the minimum oscillation period of the star voltage , characterized by the following features: