DE3012232A1 - Wechselrichteranordnung - Google Patents

Wechselrichteranordnung

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DE3012232A1
DE3012232A1 DE19803012232 DE3012232A DE3012232A1 DE 3012232 A1 DE3012232 A1 DE 3012232A1 DE 19803012232 DE19803012232 DE 19803012232 DE 3012232 A DE3012232 A DE 3012232A DE 3012232 A1 DE3012232 A1 DE 3012232A1
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inverter
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Wilhelm Dr Forstbauer
Hans-Peter Dipl Ing Kroworsch
Herbert Ing Grad Kueller
Juergen Dipl Ing Strop
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Siemens AG
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H02M1/084Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters using a control circuit common to several phases of a multi-phase system

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Description

  • Wechselrichteranordnung Die Erfindung betrifft eine Wechselrichteranordnung zur Erzeugung einer dreiphasigen Ausgangswechselspannung mit drei selbstgeführten Wechselrichtern, die ei.ngangsseitig parallel an einer gemeinsamen Gleichspannungsquelle liegen und ausgangssetig jeweils über ein Tiefpaßfilter an eine Transformatoranordnung angeschlossen sind.
  • Es ist bekannt, daß eine Wechselrichteranordnung zum Aufbau eines Dreiphasensystems aus drei einphasigen Wechselrichtern zusammengesetzt werden kann, deren Steuerimpulseaus einem Taktgeber mit der dreifachen Ausgangsfrequenz phasenrichtig ausgezählt werden. Eine Wechselrichteranordnung mit Drehstromausgang läßt sich auch mit einer Dreiphasenbrückenschaltung ausführen (Hoffmann/Stocker "Thyristor-Handbuch't, 1965, Seite 252).
  • Zur Verminderung des Oberschwingungsgehaltes werden Tiefpaßfilter eingesetzt (a.a.O. Bild 169).
  • Bei einem Tiefpaßfilter besteht eine belastungsabhängige Betrags- und Phasenänderung zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung. Diese Änderung wird umso größer, je größer die Längsinduktivität des Tiefpaßfilters ist. Die Längsinduktivität eines Wechselrichterfilters muß jedoch aus Gründen der Kurzschlußfestigkeit des Wechselrichters möglich groß gewählt werden. Bei Schiefbelastung eines Dreiphasensystems verursachen die Längsinduktivitäten der Tiefpaßfilter ein nach Betrag und Phase unsymmetrisches Drehspannungssystem.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wechselrichteranordnung zu schaffen, bei der eine dreiphasige symmetrische Ausgangswechselspannung auch bei Schieflast gewährleistet ist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch folgende Merkmale gelöst: a) die Transformatoranordnung enthält drei Einphasentransformatoren, deren stromrichterseitige Wicklungen mit den Tiefpaßfiltern verbunden sind und deren netzseitige Wicklungen zur Bildung der dreiphasigen Ausgangswechselspannung in einer Stern schaltung mit geerdetem Sternpunkt angeordnet sind, b) jeder Einphasenwechselrichter wird jeweils von einer eigenen Pulssteuereinrichtung mit einer vektororientierten Regeleinrichtung und einem Steuersatz mit Zündimpulsen gesteuert, c) es ist ein Vektoroszillator zur Erzeugung eines dreiphasigen symmetrischen Systems von Referenzvektoren vorgesehen, d) die vektororientierten Regeleinrichtungen, denen jeweils als Führungsgröße ein vom Vektoroszillator erzeugter Referenzvektor und als Reyelgröße ein Meßwert der zugehörigen Phase der Ausgangswechselspannung zugeführt wird, ermitteln die Betragssteuerspannung und die Phasensteuerspannung für die zugehörigen Steuersätze in der Weise, daß der Phasenspannungsvektor in Ubereinstimmung mit dem jeweiligen Führungsvektor gehalten wird.
  • Die erfindungsgemäße Wechse lrichteranordnung enthält drei unabhängig gesteuerte Einphasen-Wechselrichter mit den zugehörigen Pulssteuereinrichtungen, Tiefpaßfiltern und Einphasentransformatoren. Durch die sekundärseitige Sternschaltung der Einphasentransformatoren wird das Dreiphasensystem gebildet. Die Symmetrierung des Dreiphasen-Spannungssystems erfolgt bei der Erfindung nicht durch Vorgabe eines durch eine entsprechende Schaltung symmetrierten Pulsrasters, sondern erfindungsgemäß durch vektororientierte Regeleinrichtungen, die die Ausgangsspannungen der drei Einphasen-Wechselrichter getrennt in Polarkoordinaten stellen. Jede vektororientierte Regeleinrichtung verschiebt das unabhängige Impulsraster des zugehörigen Einphasen-Wechselrichters solange, bis dessen Ausgangsspannungsvektor phasengleich ist mit einem durch den Vektoroszillator vorgegebenen Referenzvektor. Da der Vektoroszillator ein symmetrisches System von Referenzvektoren vorgibt, ist das Ausgangsspannungssystem der Wechselrichteranordnung winkelsymmetrisch.
  • Die Betragssymmetrierung der dreiphasigen Ausgangswechselspannung erfolgt für jeden Einphasen-Wechselrichter unabhängig durch ein in das verschiebbare Pulsraster eingefügtes Pulsmodulationsverfahren. Die Phasenstellung und die Betragsstellung jedes Einphaser-Wechselrichters sind durch unabhängige Betrags- und Phasenregelkreise voneinander entkoppelt.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: FIG 1 ein Blockschaltbild eher erfindungsgemäßen Wechselrichteranordnung, FIG 2 eine vektorielle Darstellung von Strömen und Spannungen eines Einphasen-Wechselrichters bei unterschiedlicher Belastung, FIG 3 ein Ausführungsbeispiel einer vektororientierten Regeleinrichtung mit einer Regelung in kartesischen Koordinaten, FIG 4 ein Ausführungsbeispiel einer vektororientierten Regeleinrichtung mit einer Regelung in Polarkoordinaten.
  • FIG 5 ein Schaltungsbeispiel eines Vektordrehers, FIG 6 ein Schaltungsbeispiel eines Vektoridentifizierers, FIG 7 ein Schaltunbsbeispiel einer ersten Ausführungsform eines Vektoranalysators, FIG 8 ein Schaltungsbeispiel einer weiteren Ausführungsform eines Vektoranalysators, FIG 9 ein Schaltunbsbeispiel einer vereinfachten Ausführungsform eines Vektoranalysators, FIG 10 ein Schaltungsbeispiel eines Vektoroszillators zur Erzeugung eines dreiphasigen Systems von Referenzvektoren.
  • FIG 1 zeigt eine erfindngsgemäße Wechselrichteranordnung mit drei einphasigen selbstgeführten Wechselrichtern 1R, 1S, 1T. Die Schaltung der einphasigen Wechselrichter ist schematisch nur beim Wechselrichter 1R dargestellt. Die Schaltung enthält zwei Stränge mit je zwei Hauptstrom-Brückenzweigen mit steuerbaren Hauptventilen, die verein- facht als zünd- und löschbare Ventile gezeichnet sind, sowie zwei weitere Stränge mit jeweils den steuerbaren Hauptventilen antiparallel geschalteten Freilaufdioden.
  • Zwischen den beiden Strängen mit den Hauptstrom-Brückenzweigen liegt ein Kommutierungskreis mit der Reihenschaltung eines Kommutierungskondensators und einer Kommutierungsinduktivität, wobei dem Kommutierungskondensator die stromrichterseitige Wicklung eines Auskopplungstransformators parallelgeschaltet ist. Da der Aufbau der bekannten Wechselrichterschaltng im einzelnen für die vorliegende Erfindung nicht von Bedeutung ist, wird von einer eingehenden Erläuterung abgesehen.
  • Die drei Einphasen-Wechselrichter 1R, 1S, 1T liegen gleichstromseitig parallel an einer Gleichspannungsquelle 7, gegebenenfalls über ein LC-Glied. Als Gleichspannungsquelle kann beispielsweise bei einer Bordstromversorgung eine Batterie oder bei einer Umrichteranordnung ein Gleichstrom- oder Gleichspannungs-Zwischenkreis vorgesehen sein, der von einer Gleichrichterschaltung gespeist wird.
  • Den Einphasen-Wechselrichtern 1R, 1h, 1T ist jeweils ein Tiefpaßfilter 5R, 5S, 5T nachgeschaltet. das jeweils an die netzseitige Wicklung des Auskopplungstxansformators angeschlossen ist. Die Tiefpaßfilter, die in Art eines Ersatzschaltbildes mit Längsinduktivität und Querkapazität dargestellt sind, sind auf charakteristische Oberschwingungen in der pulsförmigen Ausgangs spannung der Einphasen-Wechselrichter abgestimmt. Die drei Tiefpaßfilter 5R, 5S, 5T sind jeweils an die stromrichterseitige Wicklung von Einphasentransformatoren 6R, 6S, 6T einer Transformatoranordnung angeschlossen. Die netz- seitigen Wicklungen der drei Einphasentransformatoren 6R, 6S, 6T sind in Stern geschaltet, wobei der Sternpunkt M geerdet ist. An den Klemmen R, S, T wird die gewünschte dreiphasige Ausgangswechselspannung abgegriffen, beispielsweise als Bordnetzspannung. Durch die Transformatoranordnung werden die Ausgangs spannungen der Wechselrichter an das gewünschte Spannungsniveau des Drehstromnetzes angepaßt und das Drehstromnetz galvanisch von der Gleichspannungsquelle 7 getrennt.
  • Jeder Einphasen-Wechselrichter 1R, 1S, 1T wird jeweils von einer eigenen Pulssteuereinrichtung gesteuert. Jede Pulssteuereinrichtung umfaßt jeweils einen Steuersatz 2R bzw. 2S bzw. 2T und ine vorgeschaltete vektororientierte Regeleinrichtung 3R bzw. 3S bzw. 3T. Die vektororientierten Regeleinrichtungen bilden jeweils eine Betragssteuerspannung, die dem Betragssteuereingang Br des zugehörigen Steuersatzes zugeführt wird, sowie eine Phasensteuerspannung, die dem Phasensteuereingang Pr des zugehörigen Steuersatzes zugeführt wird. Die vektororientierten Regeleinrichtungen 3R, 3S, 3T sind voneinander unabhängig, so daß die einzelnen Ausgangsspannungen der Einphasen-Wechselrichter in Betrag und Phasenlage unabhängig voneinander in Polarkoordinaten stellbar sind. Die Steuersätze 2R, 2S, 2T erzeugen die eigentlichen Zündimpulse für die gesteuerten Ventile der zugehörigen Wechselrichter. Die entsprechenden Verbindungen zu den gesteuerten Ventilen der Wechselrichter sind schematisch als Pfeile dargestellt.
  • Bei einer Belastung der Wechselrichteranordnung verursacht die Längsreaktanz der Tiefpaßfilter eine vektorielle Spannungsänderung. Bei Schief last entstehen unterschied- liche vektorielle Spannungsänderungen in den einzelnen Phasen des dreiphasigen Systems der Ausgangswechselspannungen. Um die dreiphasigen Ausgangswechselspannungen bei unsymmetrischer Belastung zu symmetrieren, halten die vektororientierten Regeleinrichtungen 3R, 3S, 3T den Vektor der jeweiligen Phasenspannung des Drehstromnetzes R, S, T in Übereinstimmung mit Referenzvektoren r, s, t, die von einem Vektoroszillator 8 (FIG 10) als dreiphasiges symmetrisches System erzeugt werden. Die Referenzvektoren r, s, t werden den vektororientierten Regeleinrichtungen 3R, 3S, 3T als Führungsgrößen zugeführt. Als Regelgrößen wird den vektororientierten Regeleinrichtungen 3R bzw. 3S bzw. 3T jeweils ein Meßwert der zugehörigen Phase R bzw. S bzw. T der Ausgangswechselspannung zugeführt, der von Spannungsmeßwandlern 4R bzw. 4S bzw. 4T erfaßt wird. Es wird für die weitere Erläuterung der Erfindung unterstellt, daß die Einphasentransformatoren 6R, 6S, 6T keine eigene Reaktanz aufweisen bzw. es wird die Reaktanz der Einphasentransformatoren den vorgeschalteten Tiefpaßfiltern zugerechnet. Unter dieser Annahme erfassen die Spannungsmeßwandler 4R, 4S, 4T die jeweilige Filterausgangs spannung.
  • FIG 2 dient zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Führung des Einphasen-Wechselrichters 1R der Phase R in einer vektoriellen Darstellung mit den symmetrischen Referenzvektoren r, s, t.
  • Im Leerlauf wird der Einphasen-Wechselrichter 1R aufgrund der Querkapazität des Tiefpaßfilters 5R mit einem gegenüber der Filterausgangsspannung U5R voreilenden Strom J1 belastet. Der Vektor der Wechselrichterausgangsspannung U1R endet aufgrund des Spannungsabfalles in der Längsreaktanz des Tiefpaßfilters im Punkt A.
  • Bei einer rein ohmschen Belastung entsteht der Stromvektor J2. Der Vektor der Wechselrichteraugangsspannung endet jetzt im Punkt B.
  • Bei einer ohmisch-induktiven Belastung mit einem Lastwinkel cosf= = 0,7 wird der Wechselrichter mit dem Stromvektor J3 belastet. Der Vektor der Wechselrichterausgangsspannung endet in Punkt C.
  • Durch die drei Punkte A, B, C wird eine Ortsfläche aufgespannt, innerhalb der sich der Vektor U1R der Wechselrichterausgangsspannung innerhalb der angegebenen Belastungsgrenzen von cosf = 1 bis cosF = 0,7 bewegt, wenn der Vektor U5R der Filterausgangsspannung mit dem Referenzvektor r identisch bleiben soll.
  • FIG 3 zeigt eine schematische Darstellung einer vektororientierten Regeleinrbhtung 3Ra zur polaren Stellung des Vektors der Ausgangsspannung des Einphasen-Wechselrichters 1R, bei der eine Regelung in kartesischen Koordinaten vorgenommen wird. Der Vektoroszillator 8 erzeugt aus einer Taktfrequenz f die Referenzvektoren r, s, t in Form ihrer Sinus- und Kosinuskomponenten. Die Winkelkomponenten sing und cos# des Referenzvektors r werden einem Vektordreher 10 (FIG 5) zugeführt und um die fiktive Phasenabweichung R des Vektors der Filterausgangsspannung der Phase R vom Referenzvektor r gedreht. Hierzu wird die vom Spannungsmeßwandler 4R erfaßte Filterausgangsspannung U5R der Phase R einem Vektoridentifizierer 11 (FIG 6) zugeführt. Betrachtet man den Spannungsmeßwert als û5Rcos (#+ YR), #Im Vektordreher 10 wird durch Projektion der Winkelkomponenten der Verbraucherspannung auf die Winkelkomponenten des Referenzvektors r eine Demodulation der Wechselso so bildet der Vektoridentifizierer 11 die hierzu orthogonale Größe û5R-sin(?+yR). spannungsgrößen vorgenommen und es werden die Gleichspannungsgrößen t5RcosyR und t5RsinyR als repräsentative Istwerte gebildet. Die Gleichspannungsgröße 5RcOSYR ist die durch die fiktive Phasenabweichung des Verbraucherspannungsvektors vom Referenzvektor r hervorgerufene Längsspannung und die Gleichspannungsgröße û5RcosyR die zugehörige Quer spannung.
  • Die Gleichspannungsgröße t5RcosyR wird einem Längsspannungsregler 12 und die Gleichspannung.größe t5RsinxR wird einem Querspannungsregler 13 jeweils als Regelgröße zugeführt. Der Längsspannungsregler 12 erhält als Führungsgröße ULR einen konstanten Spannungsbetrag. Der Querspanungsregler 12 erhält als Führungsgröße U*R=O vorgegeben.
  • Die Ausgangssignale des Längsspannungsreglers 12 und des Querspannungsreglers 13, die Größen in einem kartesischen Koordinatensystem darstellen, werden in einem Vektoranalysator 14 in polare Größen umgeformt und als Betragssteuerspannung auf den Betragssteuereingang Br, bzw. als Phasensteuerspannung auf den Phasensteuereingang Pr des Steuersatzes 2R aufgeschaltet, Die Betragssteuer spannung bestimmt die Amplitude rer Verbraucherspannung. Die Phasensteuerspannung bestimmt den Phasenwinkel zwischen der Filterausgangsspannung U5R und der Ausgangsspannung U1R des Einphasen-Wechselrichters 1R.
  • FIG 4 zeigt eine schematisde Darstellung einer vektororientierten Regeleinrichtng 3Rb zur polaren Stellung des Vektors der Ausgangs spannung U1R des Einphasen-Wechselrichters 1R, bei der eine Regelung in Polarkoordinaten vorgenommen wird. Die vom Vektoroszillator 8 gebildeten Winkelkomponenten sing und cosp des Referenzvektors r werden einem Vektordreher 16 zugeführt, der den gleichen Schaltungsaufbau aufweisen kann wie der Vektordreher 10. Die vom Spannungsmeßwandler 4R erfaßte Filterausgangsspannung der Phase R wird einem Vektoridentifizierer 17 zugeführt, der den gleichen Schaltungsaufbau aufweisen kann wie der Vektoridentifizierer 11. Im Vektordreher 16 wird durch Projektion der Winkelkomponenten û5Rsin(#+ #R) und û5Rcos(9+yR) der Filterausgangsspannung auf die Winkelkomponenten sinq und cos# des Referenzvektors r eine Demodulation der Wechselspannungsgrößen vorgenommen und die Gleichspannungsgrößen t5RcosyR und û5RsinyR als repräsentative Istwerte gebildet. Diese beiden Gleichspannungsgrößen sind Größen in einem kartesischen Koordinatensystem. Sie werden in einem Vektoranalysator 18 (FIG 7, 8, 9) in die Größen iU5R1 und yR in einem Polarkoordinatensystem umgewandelt. Die Betragsgröße |U5R| wird einem Betragsregler 20 als Regelgröße und die Winkelgröße yR wird einen Winkelregler 19 als Regelgröße zugeführt. Der Betragsregler 20 erhält als Führungsgröße einen konstanten Spannungswert. Der Winkelregler 19 erhält als Führungsgröße einen Spannungswert für γ#=0. Die Ausgangsspannung des Betragsreglers 20 ist die Betragssteuerspannung. Sie wird dem Betragssteuereingang Br des Steuer satzes 2R zugeführt und bestimmt die Amplitude der Verbraucherspannung.
  • Die Ausgangsspannung des Winkelreglers 19 ist die Phasensteuerspannung. Sie wird dem Phasensteuereingang Pr des Steuersatzes 2R zugeführt und bestimmt den Winkel zwischen der Verbraucherspannung und der Ausgangsspannung des Einphasen-Wechselrichters 1R.
  • FIG 5 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Vektordrehers 10. Der Vektordreher 10 enthält vier Multiplizierer 21, 22, 23, 24, einen als Addierer beschalteten Summierverstärker 25 und einen als Differenzbildner beschalteten Summierverstärker 26. Den Eingängen des Multiplizierers 21 wird die Winkelkomponente û5Rcos(#+γR) der Filterausgangsspannung und die Winkelkomponente sinp des Referenzvektors zugeführt. Den Eingängen des Multiplizierers 22 wird die Winkelkomponente û5Rsin(#+γR) der Filterausgangsspannung und ebenfalls die Winkelkomponente sin# des Referenzvektors r zugeführt. Den Eingängen des Multiplizierers 23 wird die Winkelkomponente û5Rcos(#+γR) der Filterausgangsspannung und die Winkelkomponente-cos? des Referenzvektors zugeführt. Dem Multiplizierer 24 wird die Winkelkoniponente û5tin (y+YR) der Filterausgangsspannung und ebenfalls die Winkelkomponente cos# des Referenzvektors zugeführt. Die Ausgangsspannung der Multiplizierer 22 und 23 werden im Summierverstärker 25 addiert und bilden die um den Winkel p gedrehte Winkel-Komponente û5gosyR. Im Differenzbildner 26 wird die Ausgangsspannung des Multiplizierers 21 von der Ausgangsspannung des Multiplizierers 24 abgezogen und bildet die um den Winkel# gedrehte Komponente û5RsinγR.
  • FIG 6 zeigt den prinzipiellen Aufbau des Vektcridentifizierers 11. Die Eingangsgröße û5Rcos(#+γR) wird über ein Verzögerungsglied 27 von erster Ordnung geführt, dessen Ausgangsspannung einem Differenzbildner 29 zugeführt wird. Die Eingangsspannung t5Rcos(p+yR wird weiterhin in einem Verstärker 28 mit einem Faktor cosa gewichtet und dem Differenzbildner 29 mit negativem Vorzeichen zugeführt. Die Ausgangsspannung des Differenzbilder. 29 wird in einem weiteren Verstärker 30 mit einem Faktor 1 gewichtet. Die Ausgangsspannung des sinci weiteren Verstärkers stellt die gewünschte Sinuskomponente t5Rsin(?+YR) zur eingangsseitigen Rosinuskomponente UsRcos(tyR) dar.
  • FIG 7 zeigt den prinzipiellen Schaltungsaufbau bei der Ausführungsform eines Vektoranalysators 18 in der vektororientierten Regeleinrichtung 3Rb der FIG 4. Der Vektoranalysator 18 enthält zwei als Quadrierer beschaltete Multiplizierer 31 und 32, einen Dividierer 33, einen Summierverstärker 34, einen Radizierer 35 und einen Funktionsgeber 36 zur Nachbildung der arctan-Funktion. Die Winkelkomponente t5R sinYR wird dem Dividendeneingang des Dividierers 33 zugeführt, sowie im Multiplizierer 31 quadriert. Die Winkelkomponente t5R.cosyR wird dem Divisoreingang des Dividierers 33 zugeführt, sowie vom Multiplizierer 32 quadriert. Die Ausgangs spannung des Dividierers 33 stellt den tanYR dar und wird vom Funktionsbildner 36 über die arctan-Funktion in den Winkel YR umgeformt. Die Ausgangsspannungen der beiden Multiplizierer 31 und 33 werden vom Summierverstärker 34 addiert, dessen Ausgangsspannung die Quadratsumme der eingangsseitigen Winkelkomponenten darstellt. Durch den Radizierer 35 wird hieraus der Betrag von IU5RI gebildet.
  • FIG 8 zeigt den prinzipiellen Schaltungsaufbau einer weiteren Ausführungsform eines Vektoranalysators 18 in FIG 4. Der hier dargestellte Vektoranalysator enthält die Dividierer 37, 38 und42, zwei als Quadrierer beschaltete Multiplizierer 39 und 40, zwei Summierverstärker 41 und 44, einen PI-Regler 45 und einen Funktionsgeber 43, der die arctan-Funktion nachbildet.
  • Die eingangsseitige Winkelkomponente û5R#sinγR wird dem Dividendeneingang des Dividierers 37 zugeführt, dessen Divisoreingang mit der Amplitude der Filterausgangsspannung beaufschlagt ist. Die Aus-37 gangsspannung des Dividierers/stellt den sinYR dar.
  • Die eingangsseitige Winkelkomponente û5R cosyR wird dem Dividendeneingang des Dividierers 38 zugeführt, dessen Divisoreingang ebenfalls von der Amplitude a der Filterausgangsspannung beaufschlagt ist. Die Ausgangsspannung des Dividierers 38 bildet den cosYR. Der sinyR wird dem Dividendeneingang des Dividierers 42 zugeführt. Der cosyR R wird dem Divisoreingang des Dividierers 42 zugeführt. Die Ausgangs spannung des Dividierers 42, die den tanyR darstellt, wird im Funktionsgeber 43 über die arctan-Funktion in den Winkel yR umgeformt. In den Multiplizierern 39 und 40 und dem Summierverstärker 41 für die Ausgangsspannungen der Multiplizierer 39 und 40 wird die Quadratsumme der Winkelkomponenten siny R und cosYR gebildet. Im Summierverstärker 44 wird hiervon eine Spannung mit dem Wert -1 abgezogen. Die Ausgangsspannung des Summierverstärkers 44 wird dem Pl-Regler 45 zugeführt, dessen Ausgangs spannung die Amplitude a5R der Filterausgangsspannung darstellt.
  • FIG 9 zeigt eine vereinfachte Ausführungsform eines Vektoranalysators 18, der Näherungswerte liefert, die hinreichend genau sind unter der Voraussetzung, daß der Sollwert für den Winkel yR=U ist und daß der Sollwert für die Amplitude der Filterausgangsspannung konstant ist. Diese vereinfachte Ausführungsform eines derartigen Vektoranalysators besteht aus einem als Quadrierer beschalteten Multiplizierer 46, einem Proportionalverstärker 47 und einem Summierverstärker 48.
  • Im Multiplizierer 46 wird das Quadrat der eingangsseitigen Winkelkomponente u5R-sinyR gebildet und im Proportionalverstärker 47 mit dem Faktor 1/2 gewichtet.
  • Die Ausgangsspannung des Proportionalverstärkers 47 wird im Summierverstärker 48 zu der anderen Winkelkomponente û5R-cosyR der Filterausgangsspannung addiert.
  • Die Ausgangs spannung des Summierverstärkers 48 entspricht einem Näherungswert für die Amplitude |U5R| .
  • Die Winkelkomponente û5-sinyR der Filterausgangsspannung wird unmittelbar als Näherungswert für verwendet.
  • FIG 10 zeigt das Prinzip eines digitalen Vektoroszillators 8. Der Vektoroszillator 8 enthält einen Zähler 51, der von einem Taktgeber 50 mit der Taktfrequenz f angetrieben wird. Der Zählerstand des Zählers 51 dient zur fortlaufenden Adressierung einer Anzahl von Festwertspeichern 52 bis 57, in denen die Winkelfunktionen für die Referenzvektoren r, s, t gespeichert sind. Die Winkelfunktionen können entweder in digitaler Form weiterverarbeitet werden oder durch Digital-Analog-Wandler in analoge Größen umgeformt werden. Die -Schaltung eines derartigen Vektoroszillators läßt sich unter Ausnutzung der bereichsweisen Übereinstimmung der Winkelfunktionen vereinfachen.
  • 3 Patentansprüche 10 Figuren

Claims (3)

  1. Patentansprüche 1 Wechselrichteranordnung zur Erzeugung einer dreiphasigen Ausgangswechselspannung mit drei selbstgeführten einphasigen Wechselrichtern (iR, 1S, 1T), die eingangsseitig parallel an einer gemeinsamen Gleichspannungsquelle (7) liegen und ausgangsseitig jeweils über ein TìefpaBLilter (5R, 5S, 5T) an eine Transformatoranordnung angeschlossen sind, g e k e n n -z e i c h n e t durch folgende Merkmale: a) die Transformatoranordnung enthält drei Einphasentransformatoren (6R, 6S, 6T), deren stromrichterseitige Wicklungen mit den Tiefpaßfiltern (5R, 5S, 5T) verbunden sind und deren netzseitige Wicklungen zur Bildung der dreiphasigen Ausgangswechselspannung in einer Sternschaltung mit geerdetem Sternpunkt (M) angeordnet sind, b) jeder Einphasen-Wechselrichter (1R, IS, 1T) wird jeweils von einer eigenen Puissteuereinrichtung mit einer vektororientierten Regeleinrichtung (3R, 3S, 3T) und einem Steuersatz (2R, 2S, 2T) mit Zündimpulsen gesteuert, c) es ist ein Vektoroszillator (8) zur Erzeugung eines dreiphasigen symmetrischen Systems von Referenzvektoren (r, s, t) vorgesehen, d) die vektororientierten Regeleinrichtungen (3R, 3S, 3T), denen jeweils als Führungsgröße ein vom Vektoroszillator (8) erzeugter Referenzvektor und als Regelgröße ein MeBwert der zugehörigen Phase der Ausgangswechselspannung zugeführt wird, ermitteln die Betragssteuer spannung und die Phasensteuerspannung für die zugehörigen Steuersätze (2R, 2S, 2T) in der Weise, daß der Phasenspannungsvektor in tjbereinstimmung mit dem jeweiligen Führungsvektor gehalten wird (FIG 1).
  2. 2. Wechselrichteranordnung nach klspruch 1, g e -k e n n z e i c h n e t durch eine vektororientierte Regeleinrichtung (3Ra) mit folgenden Merkmalen: e) ein Vektoridentifizierer (11), der aus der gemessenen Filterausgangsspannung die Winkelkomponenten des Vektors der Filterausgangsspannung ermittelt, f) ein Vektordreher (10), der aus den Winkelkomponenten des Vektors der Filterausgangsspannung und den Winkelkomponenten des Referenzvektors (r) die Regelgrößen für einen Längsspannungsregler (12) und einen Ouerspannungsregler (13) bildet, g) ein Vektoranalysator (14), der die Ausgangssignale des Längsspannungsreglers (12) und des Querspannungsreglers (13) in die Betragssteuerspannung und die Phasensteuerspannung umsetzt (FIG 3).
  3. 3. Wechselrichteranordnung nach Anspruch 1, g e -k e n n z e i c h n e t durch eine vektororientierte Regeleinrichtung (3Rb) mit folgenden Merkmalen: h) ein Vektoridentifizierer (17) der aus der gemessenen Filterausgangsspannung die Winkelkomponenten des Vektors der Filterausgangsspannung ermittelt, i) ein Vektordreher (16), der aus den Winkelkomponenten des Vektors der Filterausgangsspannung und den Winkelkomponenten des Referenzvektors (r) Gleichspannungsgrößen als Istwerte in kartesischen Koordinaten bildet, j) ein Vektoranalysator (18), der die Istwerte in kartesischen Koordinaten in Istwerte in Polarkoordinaten für einen Winkelregler (19) und einen Betragsregler (20) umformt, deren Ausgangssignale die Phasensteuerspannung und die Betragssteuerspannung bilden (FIG 4).
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EP81101943A EP0037001B1 (de) 1980-03-28 1981-03-16 Wechselrichteranordnung
DE8181101943T DE3161614D1 (en) 1980-03-28 1981-03-16 Inverter device
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DE19803012232 Withdrawn DE3012232A1 (de) 1980-03-28 1980-03-28 Wechselrichteranordnung

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DE (1) DE3012232A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0107313B1 (de) * 1982-09-13 1986-12-10 Ferranti plc Stromgesteuerte-Resonanzenergiequelle
US5091839A (en) * 1989-09-25 1992-02-25 Siemens Aktiengesellschaft Method and apparatus for supplying voltage to a three-phase voltage system having a load-carrying neutral conductor with a pulse width modulated three phase invertor

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JPS56150979A (en) 1981-11-21

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