DE2759293C2 - Statischer Umformer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf rijicn statischen Umformer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige statische Umformer werden als Wechselrichter bzw. Umkchrsteller zum Speisen von an die miteinander verbundenen Mittelpunkte der Brückenzweige angeschlossenen Verbrauchern verwendet. Hierzu werden die jeweiligen gesteuerten Ventile abwechselnd ein- und abgeschaltet. Bei einem ausdcrCH-PS4 41 498 bekannten statischen Umformer erfolgt das Abschalten bzw. Löschen der gesteuerten Ventile dadurch, daß die zwischen die Glcichspannungsquellc und die gesteuerten Ventile geschalteten Halbleiterschalter als Loschventile eingesetzt werden, durch deren Ausschalten die Stromzufuhr zu den gesteuerten Ventilen unterbrochen wird. Diese Löschung durch die Stromabschaltung mittels der Löschvcnlile tritt jedoch verzögert auf, wobei sich eine verhältnismäßig lange Abschaltzeit der gesteuerten Ventile ergibt, welche von gerade bestehenden Lastströmen, Leckströmen beim Spcrrzusland und beim Ausschalten der Löschventile weiter fließenden Strömen abhängig ist. Infolge dieser verhältnismäßig langen Abschaltzeit und deren Stromabhängigkeit ergeben sich Schwierigkeiten bei einer Erhöhung der Schaltfrcquenz und einer genauen Festlegung von Schaltzeitpunkten.

Bei einem aus der DE-OS 24 43 025 bekannten statischen Umformer der gleichen Art werden als Halbleiterschalter Transistoren verwendet, denen ein gemeinsamer oder jeweils ein Hilfskreis zugeordnet ist, mit dem bei den Transistor-Schaltvorgänger. ein rascher .Stromanstieg b/.w. Stromabbau hervorgerufen und damit die Verlustleistung verringert wird, leder Hilfskreis enthalt einen Kondensator, der wahrend des F.inschalt-/ustands des Transistors b/w. der Transistoren aufgeladen wird und der beim Sperren des jeweiligen Transistor den über den Transistor fließenden l.u.slstmtn unter Entladung übernimmt, so daß der Transistor stromlos abschalten kann. Bei der Verwendung des gemeinsamen Hilfskreises wird das bis dahin stromführende gesteuerte Ventil erst nach einer bestimmten Entladung des Kondensators stromlos, so daß die Abschaltzeit des Ventils außer von dem Laststrom auch noch von der Aufladung und Entladung des Kondensators abhängig ist. Zur Vermeidung dieser Abhängigkeit ist bei der Verwendung der jeweils den Transistoren zugeordneten

tu Hilfskreisc für jedes gesteuerte Ventii ein Hilfsweg mit einer zu dem Ventil in Reihe geschaltete Diode vorgesehen, über den beim Sperren des Transistors der Laststrom an dem Ventil vorbeigeführt wird. Dadurch kann zwar unter hohem Aufwand bei dem Abschalten der Ventile der Einfluß des Laststroms aufgehoben oder zumindest verringert werden, die Abhängigkeit der Abschaltzeit von Leckströmen oder weiterfließenden Strömen jedoch nicht aufgehoben werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den slati-

sehen Umformer gemäU dem Oberbegriff des Patentanspruchs I so auszugestalten, daß unter geringem Aufwand eine kürzere und genauere Abschaltzeit der gesteuerten Ventile erzielbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im

kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Mitteln gelöst.

Demnach wird erfindungsgemäß jeweils ein stromführendes gesteuertes Ventil dadurch abgeschaltet, daß durch Einschalten der Schalleinrichtung der zugehöri-

Ki gen Spcrrspannungsschaltung während des Ausschaltzustands des entsprechenden Halbleiterschalter an das Ventil eine Sperrspannung angelegt wird, die noch bestehenden Leckströmen, weiterlaufenden Strömen und Lastsirömcn einen Sperrstrom entgegensetzt, der ein

κ schnelles und zuverlässiges Abschalten des Ventils hervorruft. Damit können die Ventile genau zu gewählten Zeitpunkten geschaltet werden. Der hierzu erforderliche Aufwand ist gering, was insbesondere dadurch an Bedeutung gewinnt, daß mittels der beiden Sperrspan nungssehaltungcn mehrere parallclgeschaltcte Ventil brücken hinsichtlich des Abschaltens betrieben werden können. Es entfällt auch eine Anpassung an unterschiedliche Belastungen des Umformers, die beispielsweise bei der Verwendung von Kommutiereinrichlungcn erfor-

4^r> derlich wäre.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Umformers beiuehl darin, mit einer entsprechenden Anzahl parallelgeschaltctcr Ventilbrücken mehrere Verbraucher zu speisen, wozu nur die beiden Sperr spannungsschaltungcn erforderlich sind, so daß der Auf wand je Verbraucher weiter herabgesetzt ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines AusfUhrungsbcispicls unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. I ist ein sehemalischcs Schaltbild des statischen Umformers gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 zeigt eine Schaltungsanordnung von Ventilen des Umformers gemäß dem Ausführungsbcispiel. Die F i g. I zeigt schematisch ein Ausführungsbcispie!

mi des statischen Umformers, der an eine Gleichstromquelle 1 angeschlossen ist und Verbraucher 6.7 und bb mit Wechselstrom bzw. umpolbarcm Gleichstrom speist. Die Verbraucher 6,7 und 6fosind hierbei jeweils /i;-polig an eine zugeordnete Ventilbrücke 45a b/w. 45/) ange-

hi schlossen. Die F i g. 2 zeigt die Schaltungsanordnung einer dreipolig ausgeführten Ventilbrücke 45,7 mil clem daran angeschlossenen dreipoligen Verbraucher 6a. der durch Ankerwicklungen eines Gleichstrommotors oder

Wechselslromwicklungen eines Mehrphasen-Wechselstrommotors gebildet sein kann. Gemäß F i g. 2 enthält die Ventilbrücke 45a drei Brückenzweige mit gesteuerten Ventilen 4 und drei Brückenzweige mit ungesteuerten Ventilen 5. Die Mittelpunkte jeweils eines Brückenzwcigs mit den gesteuerten Ventilen 4 und eines Brükkenzweigs mit den ungesteuerten Ventilen 5 sind miteinander verbunJan und bilden einen umpolbaren Ausgangsanschluß zum Anschließen des Verbrauchers 6a. Die gleichpoligen Endanschlüsse der Brückenzweige mit den ungesteuerten Ventilen 5 sind als Gleichstromanschlüsse K 5 und A 5 mit dem positiven Anschluß P bzw. dem negativen Anschluß N der Gleichspannungsquelle 1 so verbunden, daß die ungesteuerten Ventile 5 in Sperrichtung an die Gleichspannungsquelle 1 ange- is schlossen sind. Die gleichpoligen Endanschlüsse der Brückenzweige mit den gesteuerten Ventilen 4 sind als Gleichstromanschlüsse A4 bzw. K4 zusammengefaßt, welche an einen positiven gemeinsamen Anschluß SP bzw. einen negativen gemeinsamen Anschluß SN angeschlossen sind, die gemäß F i g. 1 für die Ventiiarücken 45a, 456,... gemeinsam vorgesehen sind. Die gemeinsamen Anschlüsse SP und SN sind jeweils über einen Halbleiterschalter 2a bzw.2f>an den positiven Anschluß Pbzw.den negativen Anschluß Λ/derGleichspannungsquelle 1 angeschlossen. Die Halbleiterschalter 2a und 2b können Transistoren, über das Gate abschaltbarc Thyristoren oder dergleichen sein, die den gesteuerten Ventilen 4 Strom in deren Durchlaßrichtung zuführen oder diesen Durchlaßstrom unterbrechen. jo

Durch das Ein- und Ausschalten der Halbleiterschalter 2a und 2b werden die gemeinsamen Anschlüsse SP und SN intermittierend an die Glcichspannungsqucllc 1 angelegt. Zum Speisen der Verbraucher 6a und 6b mit Wechselstrom bzw. jeweils umgepoltem Gleichstrom werden selektiv die gesteuerten Ventile 4 eingeschaltet bzw. gezündet und abgeschaltet bzw. gelöscht. Falls jedoch ein stromführendes gesteuertes Ventil 4 lediglich durch das Ausschalten der Halbleiterschalter 2a und 2b abgeschälte! werden sollte, wäre das tatsächliche Abschalten gegenüber dem Ausschalten der Halbleiterschalter um eine bestimmte Zeitdauer verzögert, die von dem bestehenden Verbraucherstrom, dem beim Aussehallzustand der Halbleiterschalter fließenden Leckstrom usw. abhängig ist. Gegebenenfalls wäre das *■·, Abschalten sogar ungewiß, wenn der Leckstrom in der Größenordnung eines Haltestroms liegt, bei welchem der Einschaltzustand des gesteuerten Ventils aufrechterhalten bleibt.

Daher sind bei dem statischen Umformer gemäß dem Ausführungsbeispiel zwei Sperrspannungsschallungen 3a und 3b mil jeweils einer Schalteinrichtung 34a bzw. 346 und einer Spamungsquclle 35a bzw. 35i> vorgesehen. Diese Sperrspannungsschaltungcn 3.·; und 3b sind jeweils zwischen den positiven Anschluß der Gleich- π Spannungsquelle 1 und den gemeinsamen negativen Anschluß SA/bzw. /wischen den negativen Anschluß Nder Gleichspannungsquelle 1 und den gemeinsamen positiven Anschluß SP geschaltet. Zum Abschalten eines stromführenden gesteuerten Ventils 4 wird während des wi Ausschaltzuslands des beireffenden Halbleiterschalter 2;; bzw. 26 die Schalteinrichtung 34a oder 346 der zugehörigen Spcrrspannungsschallung 3a oder 3/> eingeschaltet, so daU an da;, betreffende Veniil über das zugehörige gegenpolige ungüMeuerte Ventil 5 die Spannung ι,^Γ> der beireffenden Spannungsqucllc 35a oder 35/> in Sperrichtung angelegt wird, wodurch in dem gesteuerten Ventil 4 ein /um Durch' illstrom entgegengesetzt gerichteter schwacher Sperrstrom hervorgerufen wird Auf diese Weise wird das gesteuerte Ventil 4 zuverlässig und schnell abgeschaltet, wobei der Zeitpunkt des Abschaltens durch Jas Einschalten der jeweiligen Schalteinrichtung 34a od«r346 genau bestimmt ist.

Das schnelle Abschalten der stromführenden gesteuerten Ventile durch die Sperrspannung ermöglicht eine Steigerung der Frequenz des Wechselstroms oder umgepolten Gleichstroms an den Verbrauchern. Ferner erlaubt die genaue Steuerung des Abschaltens der gesteuerten Ventile zusammen mit dem genauen Aufs<euern dieser Ventile eine genaue Bemessung der Stromzufuhr zu den Verbrauchern, wobei durch unterschiedliche Aufsteuerung verschiedene Verbraucher unterschiedlich gespeist werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Statischer Umformer mit an eine Glcichspannungsquelle in Spcrrichlung angeschlossenen Brükkenzweigen mit ungesteuerten Ventilen und Brükkenzweigen mit gesteuerten Ventilen, die in Durchlaßrichtung über zwei Halbleiterschalter an die Gleichstromquelle angeschlossen sind, wobei jeweils ein Mittelpunkt eines ungesteuerten und eines gesteuerten Brückenzweiges miteinander verbunden sind, gekennzeichnet durch zwei aus der Reihenschaltung einer Schalteinrichtung (34a. b) und einer Spannungsquellc (35a. b) bestehende Sperrspannungsschaltungcn (3a. b) für die gesteuerten Ventile, wobei die eine (3a^ zwischen den positiven Anschluß (P)der Gleichspannungsquelle (1) und den gemeinsamen negativen Anschluß (SN) der gesteuerten Brückenzweige (4) und die andere zwischen den negativen Anschluß (N) der Gieichspannungsquellc (1) und den gemeinsamen positiven Anschluß (SP) der gesteuerten Brückenzweige (4) geschaltet sind.

2. Statischer Umformer nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß für die Versorgung mehrerer Verbraucher (6a. b) eine entsprechende Anzahl von gesteuerten bzw. ungcstcuerten Ventilbrücken (45a. />,) parallelgeschaltet ist.