DE3005527A1 - Zuendimpulsbildung fuer einen entkopplungsthyristor zwischen einem wechselrichter und der ihn speisenden gleichspannungsquelle - Google Patents

Description

• Bes chreibun
• Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein derartiger dort angegebener Wechselrichter, ist aus der DE-PS 20 12 893 bekannt.
• Zwecks Entkopplung des Wechselrichters von der ihn speisenden Gleichspannungsquelle ist die Verwendung eines Entkopplungsthyristors mit antiparallel geschalteter Diode vorgeschlagen worden. Der Entkopplungsthyristor verhindert, daß die in den Querdrosseln gespeicherte Nagnetisierungsenergie über die Freilaufdiode zu der Gleichspannungsquelle zurückgespeist wird und damit undefinierte Spannungsverhältnisse am Wechselrichtereingang ,schafft. Mit dem Einsatz des Entkopplungsthyristors i.st es möglich, den Wechselrichter leerlauffest zu machen, d.h. eine Spannungs-Frequenz-Kennlinie ohne Grundlast einzustellen. Zum Betrieb des Entkopplungsthyristors ist es notwendig, diesen nur zu geeigneten Zeitpunkten zur Herstellung einer Rückwärtsverbindung zwischen dem Wechselrichter und der Gleichspannungsquelle zu zünden.
• er Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung des Entkopplungsthyristors anzugeben, durch die er zum geeigneten Zeitpunkt, nämlich dann, wenn die Querdrosseln abmagnetisiert sind, gezündet wird.
• Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung für eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.
• Indem der Recovery-trom durch die Freilaufdioden als Kriterium für die abgeschlossene Abmagnetisierung der Querdrosseln erfaßt wird und die Zündung des Entkopplungsthyristors nur dann erfolgt, wenn der Recovery-Strom fließt und gleichzeitig die Kommutierungsthyristoren nicht gezündet sind, wird der Entkopplungsthyristor derart angesteuert, daß die Verbindung zwischen Gleichspannungsquelle und Wechselrichter zum optimalen Zeitpunkt hergestellt wird.
• Trotzdem ist die notwendige Entkopplung gewährleistet.
• Vorteilhafte Ausgestaltung der Schaltungsanordaung nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
• Die Erfindung soll anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiek nachfolgend erläutert werden.
• Es zeigen - Fig. 1 ein Prinzipschaltbild eines aus einer variablen Gleichspannungsquelle gespeisten Wechselrichters mit einer Zündschaltung für einen Entkopplungsthyristor, - Fig. 2a ein Schaltungsdetail zur Erfassung des Recovery-Stromes einer Querdrossel, - Fig. 2b die Spannungs- und Stromverläufe der in Fig.
• 2a gezeigten Erfassungseinrichtung und - Fig. 2c die zeitliche Lage der Zündimpulse für den Entkopplungsthyristor und die Kommutierungsthyristoren.
• Fig. 1 zeigt einen Entkopplungsthyristor V1, der zusammen mit einer ihm antiparallel geschalteten Diode V2 eine durch eine Gleichspannungsquelle E erzeugte variable Gleichspannung UDI von einer zweiten Gleichspannung D2 derart entkoppelt, daß der Augenblickswe.rt der spannung UD2 solange größer ist als der Wert UD1,bis der Entkopplungsthyristor V1 gezündet wird. Die Spannung U ist D2 die Eingangsgleichspannung für einen selbstgeführten Wechselrichter. Dieser besteht aus dem eigentlichen Wechselrichter mit Hauptthyristoren V11 und V41 (Phase U), V31 und V61 (Phase V),V51 und V21 (Phase W), Freilaufdioden V12, V42, V32, V62, V52 und V22 sowie Querdrosseln SU, LV und LW. Ferner gehört zu dem Wechselrichter eine Kommutierungseinrichtung mit zwei Kommutierungsthyristoren V7 und V8, einem Kommutierungskondensator C2 und jedem Hauptthyristor jeweils zugeordneten Löschthyristoren V3.1 bis V3.6.
• Infolge der beschriebenen Anordnung der Quedrosseln, an deren Mittelanzapfung U, V, W eine (nicht gezeigte) vom Wechselrichter speisbare Last anschließbar ist, verläuft die Abmagnetisierung bei kleinen Gleichspannungen UD1 (die z.B. die variablen Zwischenkreisspannungen eines Zwischenkreisumrichters sein können) irrimer über einen niederohmigen Stützkondensator C1 (bzw. Zwischenkreiskondensator), vorausgesetzt, de Entkopplungsthyristor V1 und die Diode V2 sind nicht vorhanden oder werden kurzgeschlossen. Für diesen Fall ist es nicht möglich, im Leerlauf eine geforderte Spannungs-Frequenz-Kennlinie für den Wechselrichter vorzugeben, d.h. die Anordnung ist nicht leerlauffest.
• Damit der Stützkondensator C1 durch die in den Querdrosseln gespeicherte Energie bei der Abmagnetisierung der Querdrosseln LU, LV, tW nicht undefiniert aufgeladen wird und damit diese Energie den Kommutierungskondensator C2 auflädt, wird der Entkopplungsthyristor V1 immer erst dann gezündet, wenn der Recovery-Strom durch die Freilaufdioden anzeigt, daß die Abmagnetisierung der Querdrosseln LU, LV, LW stattgefunden hat.
• Zur Erfassung des Recovery-Stromes sind je Phase zwei sättigbare Stromwandler L1 bis L6 vorgesehen. Diese Stromwandler werden vorzugsweise durch flache Hohlzylinder gebildet, die direkt auf das Anschlußkabel der Querdrosseln LU,LV,LW geschoben werden, wobei das Anschlußkabel als Primärwicklung der Wandler wirkt. Die Anzahl der Windungen der Sekundärwicklung hängt von der Permeabilität und dem Volumen des verwendeten magnetischen Werkstoffes ab; sie liegt bei herkömmlichem Material bei 1 bis 3 Windungen. Pro Querdrossel tU, LV, LW sind jeweils zwei Stromwandler deswegen verwendet, weil sowohl im Leerlauf als auch bei allen Lastzuständen von cos. T = 0 1 ein einwandfreies Signal galvanisch getrennt in die impulsbildende Schaltung über zwei Dioden V9 und V10 gegeben werden soll. Zu diesem Zweck sind die Sekundärwicklungen der ersten Stromwandler einer jeden Phase L1, L3, L5 und die Sekundärwicklungen der zweiten Stromwandler einer Jeden Phase L2, L4, L6, jeweils in Reihe geschaltet, über die Dioden V9, V10 dem Eingang einer Kippstufe 1 zugeführt.
• Diese Kippstufe 1 liefert an ihrem Ausgang ein definiertes Signal für einen Eingang eines UND-Gliedes 3. Die weiteren Eingänge des UND-Gliedes 3 werden von einer Ausblendvorrichtung 2 angesteuer.t. Diese erfaßt die Zündimpulse für die Kommutierungsthyristoren V7 und VS und verhindert ein Zünden des Entkopplungsthyristors V1 am Anfang des Umschwingstromes bei der Kommutierung des Wechselrichters von einer Phase auf die nächste. Der Ausgang des UND-Gliedes 3 steuert einen Zündimpulsverstärker 4 mit einem ODER-Eingang an. Ein zweiter ODEIt- Eingang des Zündverstärkers 4 ist mit einer Meßkippstufe 5 verbunden. tber diesen zweiten ODER-Eingang des Zündverstärkers 4 wird immer dann eine vorzeitige Zündung des Entkol)plungsthyristors V1 bewirkt, weiix:t die Eingangsgleiciispannung UD2 des Wechselrichters im Leerlaufbetriea) durch Spannungsaddition der Querdrosselspannung und Spannungen nicht dargestellter Beschaltungsbauelemente beim Wechselrichter unzulässig hohe Werte annehmen könnte. Gemessen wird der Augenblickswert der Spannung UD2 mit der Meßkippstufe 5, die beim Uberschreiten einer einstellbaren Spannungsamplitude im Ausgang ein definiertes Signal abbildet. Die Meßkippstufe 5 kann z.B. als Opto-Koppler aufgebaut sein.
• In Fig. 2a sind die Phase U des Wechselrichters, zusammen mit der Kombination aus dem Entkopplungsthyristor V1 und der Diode V2,sowie die auftretenden Spannungen und Ströme dargestellt. Gemäß Fig. 2a fließt sowohl der Strom iV12 der Freilaufdiode V12 als auch der Strom V42 der Freilaufdiode V42 über die Primärwicklungen der beiden Stromwandler L1 und L4. Bei induktiver Last ist abwechselnd der Stromwandler L1 oder L4 so vormagnetisiert, daß kein Recovery-Stromeinsatz abgebildet wird.
• Die Fig. 2b soll verdeutlichen,wie der zeitliche Verlauf der Spannungen und Ströme im einzelnen aussieht. Ein Umschwingvorgang in der Phase U findet immer dann statt, wenn entweder der Löschthyristor V3.1 mit dtm Kommutierungsthyristor V7 (siehe Fig. 1) gezündet wird (Diode V12 stromführend), oder der Löschthyristor 73.4 mit dem Kommutierungsthyristor V8 zusammen leitend ist (Diode V42 stromführend). Fließt der Strom in Vorwärtsrichtung durch die Freilaufdioden V12 oder V42, so werden beim Strombeginn die Stromwandler in umgekehrter Richtung als bisher magnetisiert. Es entsteht eine negative Spannung, die dann durch die in Fig. 1 gezeigten Dioden V9 bzw. V10 von der Kippstufe 1 abgeblockt wird. Die anschließend durch Rückschwingen entstehende positive Spannung wird durch die dann vorliegenden Zündimpulse für die Kommutierungsthyristoren V7 oder V8 mittels der Ausblendvorrichtung 2 ausgeblendet, damit der Entkopplungsthyristor V1 nicht vorzeitig einen Zündimpuls erhält.
• In Fig.2c ist anhand der Zündspannungen UGVI bzw. UGV7(v8) dargestelLt, zu welchem Zeitpunkt allein der Entkopplungsthyristor V1 einen Zündimpuls erhält.
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Claims (3)

1. Zündimpulsbildung für einen Entkopplungsthyristor zwischen einem Wechselrichter und der ihn speisenden Gleichspannungsquelle Patentanspruche 1. Schaltungsanordnung zur Zündimpulsbildung für einen Ehtkopplungsthyristor, der am Eingang eines aus einer variablen Gleichspannungsquelle gespeisten, selbstgeführten Wedhselrichters mit positiver Durchlaßrichtung zu der Gleichspannungsquelle hin antiparallel zu einer Diode vorgesehen ist, wobei der Wechselrichter je Phase zwei Thyristoren und zwei Freilaufdioden in Bruckenschaltung enthält, in deren Querzweig jeweils eine Eommutierungsdrossel (Querdrossel) mit einer mit der vom Wechselrichter speistaren Låst verbundenen Mittelanzapfung vorgesehen ist und bei der die Endpunkte der Querzweige über Löschthyristoren mit einer einen Kommutierungskondensator und zwei Kommutierungsthyristoren aufweisenden Kommutierungseinrichtung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß - eine Einrichtung (L1 bis L6,1) zur Erfassung des nach der Abmagnetisierung der Querdrosseln (leu, LV, BW) durch die Freilaufdioden (V12, V22, V32, V42, V52, V62) fließenden Recovery-Stromes (iR) vorgesehen ist, deren Ausgangssignal einem UND-Glied (3) zugeführt ist, - die weiteren Eingänge des UND-Gliedes (3) mit einer Ausblendvorrichtung (2) verbunden sind, die während der Zündung der Kommutierungsthyristoren i(V7, V8) die Abgabe von Zündimpulsen für den Entkopplungsthyristor (V1) sperrt und - der Ausgang des UND-Gliedes (3) über einen Zündimpulsverstärker (4) an den Steueranschluß des Entkopplungsthyristors (V1) angeschlossen ist.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erfassung des Recovery-Stromes (iR) je Phase durch zwei sättigbare Stromwandler (L1 bis L6) gebildet ist, deren Primärwicklungen durch die beidseitigen Querzweiganschlüsse der Querdrosseln (LU, L'r, LW) gegeben sind, und deren Sekundärwicklungen für den ersten (L1, L3, L5) und für den zweiten Stromwandler (L2,. 1,4, L6) jeder Phase, Jeweils in Reihe geschaltet, über eine Diode (V9, V?O) mit den Eingängen einer Kippstufe (1) bunden sind, wobei der Ausgang der Kippstufe (1) an das UND-Glied (3) angeschlossen ist.
3. 3. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Zündimpulsverstärker (4) zwei ODER-Eingänge aufweist, von denen einer mit dem UND-Glied (3) verbunden ist und von denen der andere vom Ausgang einer Neßkippstufe C) beaufschlagt ist die beim t)berschreiten der Eingangsgleichspannung (UD2) des Wechselrichters über einen einstellbaren Amplitudenwert ein definiertes Signal abgibt.