DE3015157A1

DE3015157A1 - Reversibles wechselrichtersystem

Info

Publication number: DE3015157A1
Application number: DE19803015157
Authority: DE
Inventors: John Hoffman Cutler; Loren Haines Walker
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1979-04-24
Filing date: 1980-04-19
Publication date: 1980-11-06
Also published as: DE3015157C2; SE8003037L; JPS6311871B2; JPS561785A; GB2047020A; US4247890A; GB2047020B

Description

Beschreibung

Reversibles Wechselrichtersystem.

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Wechselrichtersysteme zur Umformung von elektrischer Energie, wie sie beispielsweise benutzt werden, um eine Wechselstromleistung variabler Frequenz an einen Elektromotor abzugeben, und betrifft insbesondere Systeme dieser Art mit verbesserten Steuereinrichtungen.

Es ist seit vielen Jahren bekannt, einer Belastung Wechselstrom mit veränderlicher Leistung und veränderlicher Frequenz mit Hilfe einer Brückenanordnung aus gesteuerten Gleichrichtern zuzuführen. Die Gleichrichter, die ursprünglich in solchen Brücken benutzt wurden, waren gewöhnlich Gasentladungsröhren, wie Thyratrons, jetzt ist es aber üblicher, steuerbare Halbleiterbauelemente, wie Thyristoren, zu benutzen, deren üblichste Ausführungsform der steuerbare Siliciumgleichrichter ist. Aus Zweckmäßigkeitsgründen und für die Zwecke der Beschreibung wird der Begriff "Thyristor"

030045/0770

als Gattungsbezeichnung benutzt.

In einer der üblicheren dreiphasigen Versionen der Wechselrichterbrücke wird eine variable Gleichstromleistung an eine 6-Thyristor-Brücke abgegeben, die in jedem Zweig des dreiphasigen Ausganges zwei in Reihe geschaltete Thyristoren aufweist. Ein Wechselrichtersteuersystem liefert Steuerimpulse zum Durchschalten der Thyristoren mit der für das Wechselrichterausgangssignal gewünschten Frequenz. Ein sehr übliches bekanntes Steuersystem enthält einen Oszillator, der Impulse mit einer Frequenz abgibt, die gleich dem sechsfachen der für das Ausgangssignal des Wechselrichters gewünschten Frequenz ist (ein Impuls pro Thyristor pro Zyklus). Die tatsächlichen Steuerimpulse, de benutzt werden, um die Thyristoren leitend zu machen, werden einem Umlauf- oder zirkulierenden Schieberegister entnommen, das 6 Bitpositionen hat. Die Inhalte des Registers werden bei jedem Anlegen eines Taktimpulses um eine Bitposition und in einer Richtung verschoben, die durch ein Richtungssignal bestimmt ist, welches angibt, ob der Wechselrichter im Vorwärts- oder Durchlaßbetrieb oder im Regenerativbetrieb arbeiten soll.

In der deutschen Patentanmeldung P 29 18 083 der Anmelderin, auf die Bezug genommen wird, ist eine Steuerung für einen stromgesteuerten Wechselrichterantrieb beschrieben, der mit einer Führungsgröße arbeitet, die einen relativ kleinen Gleichstromanteil, der die gewünschte Frequenz darstellt, und einen relativ großen Welligkeitsanteil hat. Das in dieser Anmeldung beschriebene System arbeitet mit einem Integrator zum Empfangen einer Eingangsführungsgröße der oben beschriebenen Art, die weiter eine Polarität hat, welche die gewünschte Betriebsweise bezeichnet. Das Ausgangssignal des Integrators ist im wesentlichen eine Anstiegs- oder

030045/0770

Sägezahnfunktion, die an zwei Vergleichsschaltungen angelegt wird, welche positiv- bzw. negativgehende Sägezahnsignale abfühlen. Wenn das Sägezahnsignal eine vorbestimmte Größe erreicht, die durch die Vergleichsschaltung festgelegt ist, wird ein Taktimpuls abgegeben, der einerseits dazu dient, den Integrator rückzusetzen, und der andererseits dazu dient, abhängig davon, ob der Taktimpuls von der positiven oder von der negativen Seite des Systems stammt, ein Richtungsflipflop zu setzen, das an seinem Ausgang das Riehtungssignal an ein Umlauf- oder zirkulierendes Schieberegister abgibt. Nach einer kurzen Verzögerung, die dem Richtungsflipflop das Setzen und das Anlegen des Richtungssignals an das zirkulierende Schieberegister gestattet, wird der Taktimpuls an das Schieberegister angelegt, um dessen Inhalte zu verschieben. Der vorhandene Inhalt des Schieberegisters wird benutzt, um die Steuersignale für die Thyristoren einzuleiten.

Das oben beschriebene System arbeitet zwar mit Bauelementen, die für sehr enge Toleranzen und für einen Betrieb mit niedriger Frequenz gebaut sind, sehr gut, es gibt aber mehrere Faktoren, die das System für kommerzielle Hochfrequenzzwecke weniger als zufriedenstellend machen. Diese Faktoren bestehen vor allem aus der Verwendung des Richtungsflipflops in Verbindung mit der Verzögerungsschaltung, die benutzt wird, um das Anlegen der Taktsignale an das Schieberegister zu verzögern, damit ausreichend Zeit für das Anlegen des Richtungssignals zur Verfügung steht. Diese Verzögerung neigt, insbesondere bei hohen Frequenzen, dazu, als eine Frequenzänderung zu erscheinen, die Linearitätsfehler ergibt, welche nicht immer akzeptabel sind. Da außerdem die erlaubten Zeiten sehr kurz sind, sind die erforderlichen Hochfrequenzflipflops grundsätzlich von Haus aus rauschempfindlich. Zum Verringern der Rauschempfindlichkeit ist

030045/0770

es daher notwendig, in beträchtlichem Ausmaß zu filtern, was wiederum die Betriebsgeschwindigkeit des Flipflops verringert und damit die Nichtlinearitätsfehler vergrößert.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Wechselrichtersystem zur Umformung von elektrischer Energie zu schaffen.

Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Steuerung für ein Umkehrwechselrichtersystem zu schaffen, die zur Steuerung des Systemausgangssignals den Inhalt eines Schieberegisters benutzt.

Bei der verbesserten Steuerung für das Umkehrwechselrichtersystem, bei der die Inhalte des Schieberegisters zum Steuern des Systemausgangssignals benutzt werden, sollen weiter die Registerinhalte innerhalb des Registers mit einer Geschwindigkeit und in einer Richtung gemäß Signalen verschoben werden, die einem insgesamt sägezahnwellenförmigen Signal entnommen werden, das eine Frequenz hat, die zu der gewünschten Betriebsfrequenz des Systems proportional ist, und eine Relativpolarität, die die gewünschte Betriebsrichtung bezeichnet.

Das wird gemäß der Erfindung durch Schaffung eines Wechselrichtersystems zum Umformen von elektrischem Gleichstrom in Wechselstrom veränderlicher Frequenz durch die Verwendung einer Umformbrücke erreicht, die mehrere gesteuerte Gleichrichter enthält. Die gesteuerten Gleichrichter werden auf Steuersignale hin leitend gemacht, die an ihre Steuerelektroden angelegt werden und von dem Augenblicks- oder vorhandenen Inhalt eines Schieberegisters abhängig sind. Die Inhalte des Registers werden mit einer Geschwindigkeit verschoben, die durch angelegte Taktimpulse festgelegt ist,

030045/0770

und in einer Richtung, die durch ein Riehtungssignal bezeichnet wird. Die Taktimpulse und die Richtungssignale werden in Abhängigkeit von einem im wesentlichen sägezahnwellenförmigen 'Signal gewonnen, dessen Frequenz proportional zu der gewünschten Betriebsfrequenz des Wechselrichtersystems ist. Dieses wellenförmige Signal wird an zwei Vergleicher für positiven Betrieb und zwei Vergleicher für negativen Betrieb angelegt. Für den positiven Betrieb sind die Referenzwerte, die für den das Taktsignal erzeugenden Vergleicher benutzt werden, höher als die, die zur Erzeugung des Richtungssignals benutzt werden". Daher werden aus ein und demselben sägezahnwellenförmigen Signal, das an den Vergleicher angelegt wird, zwei Signale gewonnen, die gemäß dem Unterschied zwischen den beiden Referenzwerten zeitlich differenziert sind. Die negative Seite wird in derselben Weise betrieben. Die so gewonnenen Richtungssignale werden an das Schieberegister angelegt, um die Verschiebungsrichtung anzugeben, und die Taktimpulse werden benutzt, um die tatsächliche Verschiebung in dem Register zu bewirken.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild einer bekannten grundlegen

den Wechselrichterschaltung, wie sie vorzugsweise bei der Erfindung benutzt wird,

Fig. 2 ein Schaltbild des Zündsteuersystems des

Wechselrichtersystems in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 3 Erläuterungskurven.

030045/0770

Fig. 1 zeigt in Form eines grundlegenden Schaltbildes ein bekanntes Wechselrichtersystem, das allgemein bei der Erfindung anwendbar ist. In Fig. 1 sind nur die grundlegenden leitenden Bauelemente mit Bezug auf das Gesamtsystem dargestellt und Verfeinerungen, wie Ausrichtschaltungen, Kommutierungsschaltungen, usw., sind weggelassen worden, da sie zum Verständnis der Erfindung nichts beitragen. Gemäß Fig. 1 enthält das Wechselrichtersystem eine dreiphasige Halbleiterbrücke 10, die aus drei positiven Thyristoren P., P und P und aus drei negativen Thyristoren N₁, N„ und N-. besteht. Die Brücke 10 ist mit einer veränderlichen Gleichstromquelle über zwei Sammelschienen 12 und 14 verbunden. Die Quelle kann eine veränderliche Gleichspannung und/oder einen veränderlichen Gleichstrom entsprechend der Art des tatsächlichen Betriebszustandes der Brücke 10 liefern. Die Gruppierung kann statt in positiven und negativen Thyristoren auch gemäß der Phase erfolgen. Eine Leitung 16 ist mit der Verbindungsstelle der in Reihe geschalteten Thyristoren P- und N- verbunden und bildet einen ersten Phaseneingang für eine Belastung 22 die, wie es häufig der Fall ist, ein Wechselstrommotor sein kann. Die Thyristoren P„ und N₂ sind über eine Phasenleitung 18 mit der Belastung verbunden, und in gleicher Weise ist der dritte Zweig der Brücke, der die in Reihe geschalteten Thyristoren P,. und N_ enthält, über eine Phasenleitung 20 mit der Belastung verbunden. In der dargestellten Ausführungsform werden die Thyristoren leiteijd gemacht, indem an sie über Leitungen 23, die mit den Steuerelektroden jedes Thyristors verbunden sind, in geeigneter Weise Steuersignale angelegt werden. Die tatsächlichen Steuersignale werden durch ein Wechselrichtersteuersystem 24 erzeugt, dessen Aufbau entsprechend dem Typ und der gewünschten Gesamtfunktion des Wechselrichters festgelegt wird und das für die Erfindung ausführlich mit Bezug auf die Fig. 2 und

030045/0770

3 beschrieben wird.

Fig. 2 zeigt die Erfindung in ihrer bevorzugten Ausführungsform· Eine Frequenzführungsgröße, die entweder positiv oder negativ sein kann, wird aus irgendeiner geeigneten Quelle (die nicht gezeigt ist) über eine Leitung 34 an einen Integrator 36 angelegt, zu dem ein Rücksetzschalter 38 parallel geschaltet ist. Typischerweise wird der Integrator 36 aus einem Operationsverstärker mit einem zwischen dessen Ausgangsklemme und dessen Eingangsklemme geschalteten Rückkopplungskondensator bestehen und der Rücksetzschalter 38 wird ein Festkörperschalter, wie beispielsweise ein Transistor, sein, der mit Hilfe eines über eine Leitung 40 für weiter unten beschriebene Zwecke angelegten Signals durchgeschaltet wird. Zu Erläuterungszwecken ist der Schalter nur in seiner funktionalen Form dargestellt. Auf das Eingangssignal auf der Leitung 34 hin erscheint an dem Ausgang des Integrators 36 auf einer Leitung 44 eine der bei 46 und 48 gezeigten Wellen. Nimmt man an, daß sich auf der Leitung 34 ein positives Signal befindet, so ergibt sich die positve Welle 46, während,wenn ein negatives Signal angelegt wird, die bei 48 gezeigte Welle vorhanden sein wird. Daher ist gemäß der bekannten Betriebsweise von Integrierschaltungen das Ausgangssignal des Integrators 36 im wesentlichen eine Rampen - oder Sägezahnfunktion, die aufhört, wenn der Schalter 38 geschlossen wird, um den Integrator rückzusetzen. Beim Schließen des Schalters 38 erfolgt ein schneller Abfall in dem Integratorausgangssignal, so daß eine insgesamt sägezahnförmige Konfiguration an dem Integratorausgang auf der Leitung 44 und an der Verbindungsstelle 50 erscheint. Die Eingangsführungsgröße auf der Leitung 34 ist im wesentlichen ein Gleichstromsignal, es kann aber einen beträchtlichen Anteil an Wechselstromwelligkeit enthalten, wie es in der eingangs erwähnten deutschen

030045/0770

Patentanmeldung P 29 18 083 beschrieben ist.

Die Amplitude der Wellen 46 und 48 ist ein fester Wert und wird, was im Laufe der folgenden Beschreibung noch deutlicher werden wird, durch den Wert des Referenzsignals festgelegt, das zum Erzeugen der Taktimpulse benutzt wird. Die Frequenz ihres Auftretens ist von der Größe des Gleichstromanteils der Führungsgröße auf der Leitung 34 abhängig, da die Größe dieses Eingangssignals die Geschwindigkeit festlegt, mit der das Integratorausgangssignal auf den festen Wert ansteigt.

Das Sägezahnsignal, das auf der Leitung 44 und an der Verbindungsstelle 50 erscheint, dient als ein Eingangssignal für vier Vergleicher 52, 54, 56 und 58. Die Vergleicher 52 und 58 dienen zum Erzeugen einer Reihe von Impulsen, den Taktimpulsen, die mit einer Frequenz auftreten, welche, wie weiter oben erwähnt, von dem Wert des Gleichstromanteils der Führungsgröße auf der Leitung 34 abhängig ist. Zum Erzielen dieser Funktion ist der nichtinvertierende Eingang des Vergleichers 52 mit der Verbindungsstelle 50 verbunden, während sein invertierender Eingang mit einer Quelle positiven Potentials (+REF.) verbunden ist, das einen Wert hat, der gemäß dem gewünschten Betrieb des Systems vorbestimmt ist. In gleicher Weise ist der invertierende Eingang des Vergleichers 58 mit der Verbindungsstelle 50 verbunden, während sein nichtinvertierender Eingang mit einem negativen Referenzpotential (-REF₁) verbunden ist, das dieselbe absolute Größe wie das Referenzpotential +REF₁ hat, aber das entgegengesetzte Vorzeichen aufweist. In Abhängigkeit von der Richtung der Integration wird deshalb immer dann, wenn das Ausgangssignal des Integrators 36 den Wert des betreffenden Referenzsignals erreicht, an dem Ausgang des betreffenden Vergleichers 52 oder 58 ein Ausgangssignal er-

030045/0770

scheinen. Das Ausgangssignal des Vergleichers 52 auf einer Leitung 60 und das Ausgangssignal des Vergleichers 58 auf einer Leitung 62 werden beide an ein ODER-Gatter 64 angelegt, dessen Ausgang mit einem geeigneten Impulsgenerator 63 (beispielsweise einem monostabilen Multivibrator) verbunden ist. Das Ausgangssignal des Impulsgenerators 63 an einer Verbindungsstelle 65 ist eine Reihe von Impulsen, unabhängig davon, ob der Integrator 3 6 in der positiven oder in der negativen Richtung integriert. Die Impulse, die an der Verbindungsstelle 65 erscheinen, werden über eine Leitung 40 an den Schalter 38 angelegt, um den Integrator rückzusetzen und so das sägezahnwellenförmige Signal hervorzurufen, wie es oben beschrieben worden ist. Die Reihe der Taktimpulse an der Verbindungsstelle 65 wird außerdem über eine Leitung 66 als ein Eingangssignal an ein Schieberegister 68 aus im folgenden noch näher erläuterten Gründen angelegt.

Die anderen beiden Vergleicher 54 und 56 sind Richtungsvergleicher und an sie wird ebenfalls das Signal angelegt, das an der Verbindungsstelle 50 erscheint. In dem Fall des Vergleichers 54 wird das Signal über einen nichtinvertierenden Eingang angelegt, während an dem Vergleicher 56 das Signal von der Verbindungsstelle 50 an dem invertierenden Eingang anliegt. Der invertierende Eingang des Vergleichers 54 ist mit einem zweiten positiven Potential +REF₂ verbunden, während der nichtinvertierende Eingang des Vergleichers 56 mit einem zweiten, negativen Referenzpotential -REF₂ verbunden ist. Dadurch, daß die absoluten Größen der Potentiale +REF₂ und -REF₂ etwas kleiner als diejenigen der Potentiale +REF.. und -REF₁ gemacht werden, liefern die Vergleicher 54 und 56 jeweils ein Ausgangssignal für eine positive bzw. negative Führungsgröße auf der Leitung 34 bälder als die von den Vergleichern 52 und 58 gelieferten

030045/0770

Ausgangssignale. Die Größe der Zeitspanne, um die sie die Ausgangssignale bälder liefern, ist von der Differenz zwischen den Referenzwerten abhängig. Das wird unter Bezugnahme auf Fig. 3 noch näher erläutert.

Die Signale aus den beiden Vergleichern 54 und 56 werden an ein Richtungsflipflop 70 angelegt, dessen Klemme S (setzen) ein Eingangssignal aus dem Vergleicher 54 und dessen Klemme R (rücksetzen) ein Eingangssignal aus dem Vergleicher 56 empfängt. Das Richtungsflipflop 70 dient als ein elektronischer Schalter, der zwei Steuer- oder Richtungssignale an seinen Ausgängen abgibt, die mit "Rechtsverschiebung" (Ausgang Q, Leitung 72) und mit "Linksverschiebung" (Ausgang Q, Leitung 74) bezeichnet sind. Die Rechtsverschiebungs- und Linksverschiebungssignale werden ebenfalls an das Schieberegister 68 angelegt.

Das Schieberegister 68 kann jede geeignete Konfiguration haben. Eine solche Konfiguration ist ein Umlauf- oder zirkulierendes Schieberegister mit sechs Bitpositionen, das parallel geladen wird, so daß eine in das Register eingebrachte besondere Bitkonfiguration mit einer Geschwindigkeit durch das Register zirkuliert, die durch die Taktimpulse festgelec: ist, welche auf der Leitung 66 erscheinen, und in einer Richtung gemäß dem Vorhandensein eines Richtungssignals auf der Leitung 72 oder 74. Der Ist- oder vorhandene Zustand der Bitpositionsinhalte des Registers (z.B. eine binäre 1 oder eine binäre 0) werden abgefühlt, damit Thyristorsteuersignale auf Leitungen 80 erzeugt werden. Das erfolgt in bekannter Weise. Ebenso werden in bekannter Weise die aus dem Register 68 austretenden Signale, d.h. die Signale auf der Leitung 80 normalerweise nicht benutzt, um die Thyristoren der Brücke direkt anzusteuern, sondern dienen stattdessen zum Betätigen geeigneter Steuer-

030045/0770

elektrodentreiber. Eine Alternative zu dem Umlauf- oder zirkulierenden Schieberegister ist das Schieberegister mit offenem Ende und automatischer Korrekturmöglichkeit, das in einer weiteren Anmeldung der Anmelderin beschrieben und beansprucht ist, für die die Priorität der US-Patentanmeldung Serial No. 32 895 vom 24. April 1979 in Anspruch genommen worden ist und auf die Bezug genommen wird. Gemäß der ausführlichen Beschreibung in dieser Anmeldung beinhaltet dieses System ein Schieberegister mit offenem Ende, dessen Inhalte gemäß dem Auftreten von Impulsen auf der Leitung 66 und in der durch die Richtungssignale festgelegten Richtung verschoben werden, wie es bei dem zirkulierenden Schieberegister der Fall ist. Dieses System arbeitet jedoch mit einem Schieberegister mit offenem Ende und automatischem Nachladen, weshalb jedwede Fehler, die in den Registerinhalten auftreten, nicht fortgesetzt, sondern in Wirklichkeit beseitigt und durch ein richtiges Muster ersetzt werden. Das wird, ganz kurz gesagt, dadurch erreicht, daß gewisse Bitpositionsinhalte abgefühlt werden und daß auf dieses Abfühlen bei dem Auftreten eines Taktimpulses angesprochen wird, um eine binäre 1 in eine Endposition des Schieberegisters mit offenem Ende zu setzen, wobei dann die binäre 1 durch das Register verschoben wird, um Steuersignale für Thyristorpaare zu erzeugen.

Die Arbeitsweise der Schaltung von Fig. 2 ist graphisch in Fig. 3 dargestellt. In Fig. 3 zeigt die Kurve a das Ausgangssignal des Integrators 36. In dieser Darstellung treten Sägezahnwellen, die an dem äußeren rechten Ende erscheinen, mit ungefähr doppelt so großer Frequenz wie die am linken Ende auf. Betrachtet man Fig. 3 in Verbindung mit Fig. 2, so wird bei dem Vorhandensein einer positiven Führungsgröße auf der Leitung 34 das Ausgangssignal des Integrators 36 positiv mit einer Geschwindigkeit anzusteigen

030045/0770

beginnen, die von dem Gleichstromanteil der Führungsgröße abhängig ist. Wenn die Anstiegsspannung einen mit +REF₁ bezeichneten Punkt erreicht, gibt der Vergleicher 52 ein Signal auf der Leitung 60 ab, das über das ODER-Gatter 64, den Impulsgenerator 63 und die Leitung 40 an den Schalter 38 angelegt wird, um den Integrator auf seinen Anfangsoder Startwert rückzusetzen und den Neubeginn der Integration zu gestatten. Das Signal an der Verbindungsstelle 65 in Fig. 2 sind die Taktimpulse, die in Fig. 3 durch das Diagramm c dargestellt sind. Durch Fortschreiten in dem Diagramm a von Fig. 3 nach rechts wird, wenn die Führungsgröße auf der Leitung 34 in ihrer Größe zunimmt, die Integrationsgeschwindigkeit ansteigen und damit die Frequenz des Systems zunehmen.

Außerdem zeigt das Diagramm a das zweite Referenzsignal +REFp. Es ist zu erkennen, daii dieses Signal eine etwas geringere Größe als das Referenzsignal +REF₁ hat. Aus diesem Grund wird das Ausgangssignal des Vergleichers 54 zu einer früheren Zeit auftreten. Das Diagramm b von Fig. 3 zeigt das Auftreten des Ausgangssignals des Vergleichers . 54 und außerdem das Setzen des Richtungsflipflops 70. Das Rechtsverschiebungssignal erscheint unter der Annahme, daß in dem Flipflop 70 zu einer früheren Zeit eine Statusänderung als bei den Taktsignalen (Diagramm c) auftritt. Die Zeitspanne "t ", die zwischen dem Anfang des Rechtsverschiebungsrichtungssignals und den Taktimpulsen gezeigt ist, ist die Zeit, die dem Richtungsflipflop 70 zum Setzen und Einstellen zugeordnet ist, um das Steuer- oder Richtungssignal an das Schieberegister 68 abzugeben. Bei Fortschreiten von links nach rechts in Fig. 3 ist zu erkennen, daß die aufeinanderfolgenden Zeitintervalle t₁, t , t und t. zwischen der Erzeugung des Richtungssignals und der Erzeugung des Taktimpulses mit einer Erhöhung der Frequenz

030045/0770

abnehmen. Selbst bei der höheren Frequenz, die durch die Sägezahnwelle ganz rechts dargestellt ist, ist jedoch das Zeitintervall t. noch ein beträchtlicher Prozentsatz des Gesamtintervalls zwischen den Taktimpulsen, damit sich auch eine langsame und damit im wesentlichen rauschimmune Flipflopschaltung einstellen und jedes an das Schieberegister anzulegende Richtungssignal vor dem Auftreten des nächsten Taktimpulses liefern kann. Wenn keine Änderung in dem Richtungssignal zwischen aufeinanderfolgenden Taktimpulsen erfolgt, ist das Zeitproblem selbstverständlich nicht vorhanden, da das Richtungsflipflop 70 seinen Zustand nicht ändert. Die Arbeitsweise des Systems in der negativen Richtung stimmt mit der vorstehend beschriebenen überein, mit der Ausnahme, daß die Integration in der negativen Richtung erfolgt und daß die Vergleicher 56 und 58 in Betrieb sind.

Es ist daher zu erkennen, daß ein Wechselrichtersystem geschaffen worden ist, das für eine genaue Zeitsteuerung und Verschiebung sorgt, ohne daß ein übermäßiger Schaltungsaufwand erforderlich ist, und das ohne weiteres eine ausreichende Zeitspanne für das Erzeugen der Riehtungssignale gewährleistet, um das Einstellen von Schaltungselementen zu gestatten, so daß es nicht zu einem fehlerhaften Arbeiten kommen kann.

Im Rahmen der Erfindung bietet sich über das beschriebene Ausführungsbeispiel hinaus eine Vielzahl von Abwandlungsmöglichkeiten. Beispielsweise dienen in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Vergleicher, die die Taktimpulse erzeugen, auch als derjenige Teil des Systems, bei dem es sich grundsätzlich um einen spannungsgeregelten Oszillator handelt. Die Lehre der Erfindung ist in gleicher Weise auf ein System anwendbar, in welchem der Oszillator gesondert

Q30045/077Q

und von der Einrichtung zum Erzeugen der Taktimpulse getrennt ist. Es ist ohne weiteres möglich, die Erfindung mit Hilfe eines spannungsgeregelten Oszillators auszuführen, der eine Sägezahnwelle unabhängig von den Taktimpulsvergleichern abgibt, und den Vergleicherauslösewert an die maximale Ausgangssignalamplitude des Oszillators anzupassen, um dadurch gleiche Ergebnisse wie bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform zu erzielen. In dieser Art von System wäre der Referenzwert der Vergleicher für das Erzeugen des Richtungssignals (der Richtungssignale) wieder wie zuvor auf einer niedrigeren Höhe.

03004 5/0770

Claims

Patentansprüche :

Reversibles Wechselrichtersystem zum Umformen von Gleichstrom·: energie in Wechselstromenergie veränderlicher Frequenz auf eine insgesamt gleichstromförmige Eingangsführungsgröße hin, deren Größe proportional zu der gewünschten Ausgangsfrequenz des Systems ist und deren relative Polarität die Richtung des Systembetriebes angibt, gekennzeichnet durch

eine Umformbrücke·(10) mit mehreren gesteuerten Gleichrich

tern (P

N) zum Umformen des Gleichstroms

₁, P₂, P₃, N₁, N
in Wechselstrom variabler Frequenz auf an sie angelegte Steuersignale hin;

Einrichtungen (36, 38, 52, 54, 56, 58, 70) zum Erzeugen von Taktimpulsen und Richtungssignalen auf die Eingangsführungsgröße hin, mit

einer Einrichtung (36, 38) zum Erzeugen eines insgesamt sägezahnwellenförmigen Signals (46, 48) mit im wesentlichen konstanter Spitzenamplitude, dessen Frequenz zu der Größe der Eingangsführungsgröße proportional ist und dessen relative Polarität von der relativen Polari-

030045/0770

tat der Führungsgröße abhängig ist, einer ersten Vergleicheranordnung (52, 58), die auf das sägezahnwellenförmige Signal anspricht und die Taktimpulse ungefähr zur Zeit der Spitzenamplitude des sägezahnwellenförmigen Signals erzeugt, und einer zweiten Vergleicheranordnung (54, 56), die auf das sägezahnwellenförmige Signal anspricht, um die Erzeugung der Richtungssignale zu bewirken, wenn eine Amplitude des sägezahnwellenförmigen Signals kleiner als die Spitzenamplitude ist, und zu einem Zeitpunkt, der früher liegt als der Zeitpunkt, in welchem die Spitzenamplitude erreicht wird; und

eine Einrichtung (68, 70), die auf die Taktimpulse und die Riehtungssignale hin die Steuersignale zum Steuern des Betriebes der gesteuerten Gleichrichter der Brücke (10) erzeugt.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Vergleicheranordnung (52, 54, 56, 58) jeweils erste und zweite Vergleichsverstärker enthalten, die auf positivgehende bzw. negativgehende sägezahnwellenförmige Signale (46 bzw. 48) ansprechen.
3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (36, 38, 52, 54, 56, 58, 70) zum Erzeugen der Taktimpulse und der Richtungssignale eine Integrierschaltung (36) zum Erzeugen eines Anstiegsfunktionssignals enthalten, die auf das Auftreten eines der Taktsignale hin auf einen Anfangswert rückgesetzt wird.
4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die letz^enannten Einrichtungen (36, 38, 52, 54, 56, 58, 70) ein Schieberegister (68) enthalten, dessen vorhandene In-

030045/0770

halte das Einleiten der Steuersignale bewirken und dessen Inhalte in dem Register auf die Taktimpulse hin und in einer durch die Richtungssignale festgelegten Richtung verschoben werden.
5. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (70) zum Erzeugen des Richtungssignals eine erste und eine zweite zusätzliche Vergleichsschaltung enthält, die auf relative positive bzw. negative Anstiegsfunktionssägezahnsignale (46, 48) ansprechen und Signale erzeugen, die dazu dienen, die Richtungssignale bei einer zweiten vorgeschriebenen absoluten Größe des Sägezahnsignals einzuleiten, wobei die zweite absolute Größe kleiner als die erste absolute Größe ist.
6. Systen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (70) zum Erzeugen der Richtungssignale weiter eine Verriegelungsschaltung enthält, die auf die durch die zusätzlichen Vergleichsschaltungen (54, 56) erzeugten Signale anspricht und die Richtungssignale als Ausgangssignale abgibt.
7. Verwendung des Systems nach einem der Ansprüche 1 bis 6, zum Speisen eines reversiblen Motors mit Wechselstrom

einstellbarer Frequenz.

030045/0770