DE2724476C2 - Wechselrichter - Google Patents

Description

gekennzeichnet durch

- ein sekundäres steuerbares Gleichrichterventil (41,42)

— in Reihe zur Impedanz,

— das nach dem zugeordneten primären steuerbaren Gleichrichterventil (15—20) gezündet wird, und

- eine erste Begrenzungsdiode (43, 44) und in Reihe mit einer zweiten sekundären Gleichstromquelle (Ei, Ef)

— parallel zur Reihenschaltung aus der Impedanz und dem sekundären steuerbaren Gleichrichterventil (41,42)

(Fig. 1).

2. Wechselrichter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

- je eine zusätzliche Reihenschaltung aus

— einer dritten sekundären Gleichstromquelle (£?.&) und

— einer Begrenzungsdiode (51—56)

- an der gemeinsamen Verbindung der Löschkondensatoren (35—4O)(F i g. 4).

unter hoher Last unbedingt

Die Hrfindung betrifft einen Wechselrichter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Solche Wechselrichter dienen z. B. der Speisung eines Motors.

Bei einem Wechselrichter muß ein Überladen der l.öschkondensatoren insbesondere bei schnellem Anlassen, plötzlichem Verzögern oder Beschleunigen oder plötzlichem Umsteuern des Motors sowie beim Anlassen des Motors
vermieden werden.

Im allgemeinen haben Löschkondensatoren nämlich eine geringe Kapazität, um einen instabilen Betrieb unter niedriger Last zu vermeiden. Diese Forderung ist aber mit der eben erläuterten Verhinderung einer Oberladung des Kondensators vollkommen unvereinbar.

Wegen dieser gegensätzlichen Gesichtspunkte des Schutzes der Thyristoren und der Stabilisierung des Motorbetriebes ist die Behandlung der Überspannung an den Löschkondensatoren schwierig.

Der Bedarf an besserem Ansprechen für schnelles Anlassen und plötzliches Beschleunigen/Verzögern bei durch Wechselrichter angetriebenen Elektromotoren verlangt Wechselrichter mit einfachem Aufbau, die eine Doppelfunktion erfüllen können, nämlich Beibehalten der Anlaß-Löschspannung für die Löschkondensatoren und Unterdrücken von Überspannung bei Überlast
Ein Wechselrichter der eingangs genannten Art (vgl. CH-PS 4 37 507) ist bereits bekannt.

Es ist ferner ein Hochfrequenz-Wechselrichter bekanntgeworden (vgl. DE-OS 25 41276), der ein hochfrequentes Ausgangssignal mit rechteckiger Schwingungsform erzeugt, wobei zwischen den Anschlüssen einer Gleichstromquelle verschiedene Zweige aus steuerbaren Gleichrichtcrventilen und Dioden in Reihe liegen und die einzelnen Zweige über Kondensatoren zusammengeschaltet sind.

Aus der Zeitschrift Elektric, 25 (1971), Seiten 167/168, ist es ferner bekannt, den Löschkondensator eines Gleichstrompulsstellers dadurch gegen Überspannungen zu schützen, daß man diesen über eine Diode mit einer begrenzend wirkenden Spannungsquelle verbindet.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, einen Wechselrichter der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Löschkondensatoren vor Überspannungen geschützt sind.

Die er findungsgemäße Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Lehre nach dem Kennzeichen des Patentanspruchs !.

Das erfindungsgemäß vorgesehene sekundäre steuerbare Gleichrichierventil dient zur Spannungsbegren- « zung, nämlich um bei Überspannung die Löschkondensatoren zu laden, und zwar zusammen mit der ersten sekundären Gleichstromquelle, die damit eine doppelte Funktion erfüllen, nämlich als Spannungsquelle zum einerseits Laden der Löschschaltung mit den Löschkondensatoren und andererseits Begrenzen der Spannung (Festhalten der Spannung) dienen.

Im übrigen kommt der erfindungsgemäße Wechselrichter mit weniger Gleichrichter-Ventilen als der zuerst genannte bekannte Stand der Technik aus, wobei jedoch trotzdem eine wirksame Kommutierung gesichert ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild eines Wechselrichters nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

F i g. 2 einen beispielsweisen Verlauf eines Steuer-Impulses eines Thyristors des Wechselrichters von F i g. 1 und

Fig. 3-5 Schaltbilder von Wechselrichtern nach anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung.
Gemäß Fig. 1 ist eine Wechselstrom-Quelle 10 an

einen Gleichrichter 12 angeschlossen.

Der durch den Gleichrichter 12 erzeugte Gleichstrom wird an einen Wechselrichter über eine Gleichstromdrossel 13 abgegeben.

Der Wechselrichter hat drei Zweige, von denen jeder Primär-Thyristor-Paare als primäre steuerbare Gleichrichterventile 15,16; 17,18; 19,20 besitzt.

Dioden 21, 22, 23, 24, 25 und 26 sind in der dargestellten Weise zwischen den Thyristoren der jeweiligen. Paare vorgesehen.

Wechselstrom-Ausgangsanschlüsse geben Leistung an einen Elektromotor 33 ab.

Der Wechselrichter besitzt ferner Löschkondensatoren 35,36,37 und 33,39,40, von denen die einen Enden mit den jeweiligen Verbindungspunkten der steuerbaren Gleichrichterventile 15 bis 20 und der Dioden 21 bis 26 verbunden und von denen die anderen Enden zusammengeschaltet sind, d. h. miteinander verbunden sind. Damit sind die Löschkondensatorer. 35,36,37 und 38, 39, 40 mit den Zweigen in Stern-Schaltung vorgesehen.

Die Löschkondensatoren 35, 36, 37 und die Löschkondensatoren 38,39,40 arbeiten also in Reihe.

Ferner sind ein Sekundär-Ladeglied und ein Überspannungs-Begrenzungsglied vorgesehen.

Das Sekundär-Ladeglied besteht aus einer Reihenschaltung eines Sekundär-(Lade-)Thyristors als sekundäres steuerbares Gleichrichterventil 41 oder 42 und einer ersten sekundären Gleichstromquelle Fi, £2. die zwsichen dem Null-Punkt der Löschkondensatoren in Stern-Schaltung und dem Gleichstromanschluß des Wechselrichters in der dargestellten Weise liegen.

Das Überspannungs-Begrenzungsglied besteht aus einer Reihenschaltung mit einer Begrenzungsdiode 43 oder 44 und einer zweiten sekundären Gleichstromquelle E] oder Et, die zwischen der ersten sekundären Gleichstromquelle Ei oder £j und den jeweiligen Anschlüssen in der dargestellten Weise liegen.

Bei dieser Anordnung arbeitet die Reihen-Gleichstromquelle aus Ei und £3 oder E? und E₄ als Überspannungs-Begrenzungsspannungsquelle.

F i g. 2 zeigt den zeitlichen Verlauf der Steuer-Impulse der Thyristoren 15 bis 20 und 41, 42 in der Schaltung der Fig. 1.

Der Takt für das sekundäre Laden ist zu 60° nach dem Einschalten des (jeweiligen) Primär- oder Hauptthyristors gewählt. Dies dient zur Verwendung des Steuer-Impulses des entgegengesetzten Thyristors, und das sekundäre Laden kann in jedem Takt mit Ausnahme der Kommutierungsperiode erfolgen.

Wenn nach dem Zünden die Primär-Thyristoren oder primären steuerbaren Gleichrichterventile 15 bis 17 oder 18 bis 20 leiten, können die Löschkondensatoren 35 bis 40 durch Zünden der sekundären s^uerbaren Gleichrichterventile 41 und 42 wirksam geladen werden, um die Kommutierungswirkung der Primär-Thyristoren oder primären steuerbaren Gleichrichterventile 15 bis 17 und 18 bis 20 zu sichern, während ein Löschfehler beim Motor-Anlassen vermieden wird.

Infolge der Anordnung des Überspannungs-Begren- ho zungsglieds zum Verhindern des Überladens der Löschkondensatoren 35 bis 40 wird die Begrcnzungsdiode 43 oder 44 eingeschaltet, um ein Überladen der Löschkondensatoren 35 bis 40 zu verhindern, wenn an ihnen die Spannung eine durch die Gleichstromquellen <,-> Ei und E₃ oder E₂ und E₄ gegebene Spannung überschreitet.

Dies ermöglicht ein zufriedenstellendes Begrenzen mit einer weniger aufwendigen Schaltung.

Fig.3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, das von F i g. 1 dadurch abweicht, daß Dioden 45, 46 als Sekundär-Ladebauelemente und Impedanzen 47, 48 mit relativ großem Impedanzwert vorgesehen sind.

Diese Anordnung ist wesentlich vereinfacht, da kein sekundäres steuerbares Gleichrichtarventil benötigt wird. Die Impedanzen 47,48 verringern den Sekundär-Ladestrom, um zu verhindern, daß das Kommutieren durch den Beginn des Sekundär-Ladens zusammen mit dem Zünden der Thyristoren oder Gleichrichterventile 15 bis 20 beeinflußt wird.

In den Schaltungen der F i g. 1 und 3 hat die Spannung am Löschkondensator die gleiche Richtung wie die Sekundär-Ladespannung im gewöhnlichen Zustand.

Daher bewirkt die Zunahme der wechselgerichteten Spannung aufgrund höherer Frequenz oder größeren Laststromes eine Zunahme der Zwischenspitzen-Spannung des Löschkondensators.

Diese Zunahme der Spannung in umgekehrter Richtung zur Sekundär-Ladespannung muß begrenzt werden, insbesondere wenn die Kapazität des Kondensators zur Stabilisierung des Betriebs des Motors klein gewählt wird.

F i g. 4 zeigt einen Wechselrichter, der ein Überspannungs-Begrenzungsglied zusätzlich zu Fig. 1 zum Schutz gegenüber der oben erläuterten Spannungszunahme in umgekehrter Richtung hat.

In F i g. 4 sind dritte sekundäre Gleichstromquellen £5 und Et gegenüber der Überspannung in umgekehrter Richtung sowie Begrenzungsdioden 51 bis 56 für diesen Zweck vorgesehen.

Bei der Schaltung von F i g. 4 kann die Überspannung an den Löschkondensatoren 35 bis 37 nicht größer als die Summe von Ei und E₃ in Richtung der Sekundär-Ladespannung sein und nicht £5 in umgekehrter Richtung überschreiten, so daß die Thyristoren usw. vollkommen geschützt sind.

Die Gleichstromquellen E) und E₄ können 0 V haben.

Fig.5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die dritten sekundären Gleichstromquellen E₅, E₆ in umgekehrter Richtung den Wert 0 V haben. In diesem Fall können die Löschkondensatoren die Gleichstrom Stehspannung haben.

Selbstverständlich sind die Begrenzungsglieder für umgekehrte Richtung, die zusätzlich zur Schaltung von Fig. 1 vorgesehen sind, wie dies in Fig. 4 und 5 dargestellt ist, auch für die Schaltung von Fig. 3 in gleicher Weise geeignet.

Die Erfindung sieht einen Stromquellen-Wechselrichter vor, der Kommutierung beim Anlassen mit einfachem Aufbau gewährleistet und Überspannung an den Löschkondensatoren bei Überlast verhindert.

Daher sind schnelles Starten, plötzliches Beschleunigen/Verzögern und Betrieb eines gespeisten Motors unter großer Last ohne Gefahr von Beschädigung oder Zerstörung auf einfache Weise möglich.

Da zusätzlich die Kapazität der Löschkondensatoren aus einer Kommutierungsbedingung unabhängig von der Überspannung der Löschkondensatoren bestimmt werden kann, ist es möglich, die Kapazität zu verringern, um einen stabilen Betrieb des Motors auch bei geringer Last zu sichern.

Im allgemeinen ist das Sekundär-Ladcn nicht erforderlich, sobald der Motor angelassen ist, obwohl das Vorsehen der Kommutierungsmöglichkeit unerläßlich ist. Daher arbeitet der Wechselrichter von F i g. 4 in

der Praxis zufriedenstellend.

Jedoch kann für weiteren Gebrauch des Wechselrichters ein extrem niederer Frequenzbereich ein konstantes Sekundär-Laden selbst ndach dem Starten erfordern.

Wie oben erläutert, ist die Kommutierungsspannung beim Wechselrichter mit Löschkondensatoren in Stern-Schaltung gleich der Zwischenspitzen-Spannung zwischen positiv und negativ, so daß das Sekundär-Ladeglied für beide Spannungsrichtungen ausgelegt werden muß, um ein konstantes Sekundär-Laden beizubehalten.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:
   1. Wechselrichter,

   - mit zwischen den Anschlüssen einer Gleichstromquelle vorgesehenen mehreren parallelen Zweigen, von denen

   — jeder wenigstens ein Paar primäre steuerbare Gleichrichterventile (Hauptventile) in Reihe geschaltet enthält, die einen Ausgangswechselstrom an einer Zwischenstelle des Paares erzeugen,

   - mit Dioden in Reihe angeordnet zwischen den Zwischenstellen für den Ausgangswechselstrom und den primären steuerbaren Gleichrichterventifen in jedem Zweig,

   - mit mehreren Löschkondensatoren, von denen

   — je ein Anschluß mit je einem der Verbindungspunkte, an denen die jeweiligen primären steuerbaren Gleichrichterventile und die zugehörigen Dioden angeschlossen sind, verbunden ist, und

   — die anderen Anschlüsse miteinander verbunden und an eine aus einer ersten sekundären Gleichstromquelle und einer Impedanz bestehende Reihenschaltung angeschlossen sind,

   — die mit ihrem weiteren Anschluß mit der Gleichstromquelle zum Laden der Löschkondensatoren verbunden ist,