DE3015214A1

DE3015214A1 - Mehrphasenwechselrichtersystem

Info

Publication number: DE3015214A1
Application number: DE19803015214
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: GB2047019B; US4258416A; JPS55166480A; GB2047019A; SE8003039L

Description

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Mehrphasenwechselrichtersystem

Die Erfindung bezieht sich insgesamt auf elektrische Stromrichtersysteme, die als Wechselrichter arbeiten, und betrifft insbesondere Wechselrichtersysteme, die verbesserte selbstkorrigierende Steuereinrichtungen haben.

Es ist seit vielen Jahren bekannt, einer Belastung Wechselstrom mit veränderlicher Leistung und veränderlicher Frequenz mit Hilfe einer Anordnung von leitungsgesteuerten Bauelementen zuzuführen. Die Bauelemente, die ursprünglich in solchen Anordnungen benutzt wurden, waren gewöhnlich Gasentladungsröhren, wie Thyratrons, jetzt ist es aber üblicher, steuerbare Halbleiterbauelemente, wie Thyristoren oder Vierschichttrioden, zu benutzen, die unter der Gattungsbezeichnung "Thyristoren" bekannt sind und deren üblichste Ausführungsform der steuerbare Siliciumgleichrichter ist. Aus Zweckmäßigkeitsgründen und für die Zwecke der Beschreibung wird der Begriff "leitungsgesteuertes Bauele-

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ment" allgemein als Gattungsbezeichnung benutzt, während der Begriff "Thyristor" in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel benutzt wird.

In einer der üblicheren dreiphasigen Versionen einer Wechselrichterbrücke wird eine veränderliche Gleichstromleistung einer Sechs-Thyristor-Brücke zugeführt, die in jedem Zweig des dreiphasigen Ausganges zwei in Reihe geschaltete Thyristoren aufweist. Ein Wechselrichtersteuersystem liefert Steuerimpulse zum Auftasten der Thyristoren mit der für das Wechselrichterausgangssignal gewünschten Frequenz. Ein sehr übliches Steuersystem, das mit Einzelheiten in der folgenden ausführlichen Beschreibung erläutert ist, enthält einen Oszillator, der Impulse mit einer Frequenz abgibt, die gleich dem sechsfachen der für das Ausgangssignal des Thyristors gewünschten Frequenz ist (ein Impuls pro Thyristor pro Periode). Diese Impulse werden an ein Umlauf- oder zirkulierendes Schieberegister angelegt, das sechs Bitpositionen hat. Das Schieberegister wird mit einem spezifischen Inhalt vorgeladen und die Inhalte des Registers werden beim Anlegen jedes Impulses um eine Bitposition verschoben. Die Richtung der Verschiebung wird durch irgendeine Art von Steuersignal festgelegt, das angibt, ob der Wechselrichter im Durchlaßoder im Sperrbetrieb arbeiten soll. In diesem bekannten System werden Steuerimpulse in Abhängigkeit von dem Augenblicksinhalt der Registerbitpositionen erzeugt; wenn z.B. binäre Einsen in den Bitpositionen 3 und 4 sind, werden Steuersignale eingeleitet, die an die diesen beiden Bitpositionen zugeordneten Thyristoren angelegt werden, um diese Thyristoren leitend zu machen, d.h. in den Durchlaßzustand zu bringen.

Solche Systeme arbeiten zwar insgesamt zufriedenstellend, es ergeben sich jedoch bei ihnen einige Hauptschwierigkeiten. Erstens führt die Extraschaltung, die für das Pa-

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rallelladen des zirkulierenden Schieberegisters erforderlich ist, zu zusätzlichen Kosten. Noch wichtiger ist jedoch, daß, wenn das Bitmuster in dem Schieberegister aus irgendeinem Grund gestört wird, beispielsweise durch störendes Rauschen oder durch Übergangsvorgänge innerhalb des Systems, die Brücke aufhört, richtig zu arbeiten, und es erforderlich ist, das System abzuschalten und das Schieberegister neu zu laden, damit ein richtiger Brückenbetrieb wieder eingeleitet werden kann. Dieses Problem wird in der folgenden ausführlichen Beschreibung noch näher erläutert.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Mehrphasenwechselrichtersystem zu schaffen.

Es soll dabei ein Wechselrichtersystem geschaffen werden, das ein selbstkorrigierendes, bidirektionales Schieberegister zum Einleiten von Steuerimpulsen enthält.

Weiter soll ein Wechselrichtersystem mit variabler Frequenz geschaffen werden, bei welchem ein am Ende offenes bidirektionales Schieberegister mit zugeordneten Logikschaltungen benutzt wird, um sowohl das Laden am Anfang als auch eine automatische Selbstkorrektur vorzunehmen.

Ferner soll dem mit variabler Frequenz arbeitendenWechselrichtersystem mit dem am Ende offenen, bidirektionalen Schieberegister mit zugeordneten Logikschaltungen während jeder Periode des Betriebes dieses Systems ein neues Muster für das Einleiten von Steuerimpulsen geliefert werden, damit eine korrekte Zündfolge immerwährend fortgesetzt und eine Selbstkorrektur erreicht werden kann.

Das wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß ein Mehrphasenwechselrichtersystem mit leitungsgesteuerten Bauelementen geschaffen wird, die auf an sie angelegte Steuersig-

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nale hin leitend gemacht werden. Das System enthält weiter eine Einrichtung zum Erzeugen einer Folge von Schiebeimpulsen mit einer Frequenz, die zu der gewünschten Betriebsfreguenz des Wechselrichtersystems proportional ist, und ein Schieberegister zum Empfangen dieser Impulse. Das Schieberegister enthält mehrere Bitpositionen, von denen wenigstens eine jedem der leitungsgesteuerten Bauelemente entspricht, wobei die Inhalte des Schieberegisters entsprechend dem Anlegen der Schiebeimpulse in einer Richtung verschoben werden, die durch ein Richtungssignal festgelegt ist. Die Steuersignale werden in Abhängigkeit von dem Augenblickszustand der Schieberegisterinhalte erzeugt. Das System nach der Erfindung enthält weiter Logikschaltungen, die auf einen vorgeschriebenen Augenblicksinhalt des Registers ansprechen und einen vorgeschriebenen Bitzählwert zum Einbringen in das Register an einer Stelle, die von dem Richtungssignal abhängig ist, erzeugen.

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

Fig. 1 ein Schaltbild eines bekannten grund

legenden Wechselrichtersystems, wie es vorzugsweise bei der Erfindung benutzt wird,

Fig. 2 ein Schaltbild, das die Grundlagen

eines Steuersystems zeigt, wie es in einem bekannten Wechselrichtersystem benutzt wird,

Fig. 3 ein Schaltbild der bevorzugten Aus

führungsform des Steuersystems für das Wechselrichtersystem nach der Er-

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findung,

Fig. 4 eine Tabelle, die ein typisches

Steuersignalerzeugungsmuster gemäß dem Stand der Technik und gemäß Fig. 2 zeigt, und

Fig. 5 eine Tabelle, die ein typisches

Steuersignalerzeugungsmuster gemäß der Erfindung zeigt.

Fig. 1 zeigt in Form eines grundlegenden Schaltbildes ein bekanntes Wechselrichtersystein, das allgemein bei der Erfindung anwendbar ist. In Fig. 1 sind nur die grundlegenden leitenden Bauelemente mit Bezug auf das Gesamtsystem dargestellt und Dinge, wie Ausrichtschaltungen, Kommutierungsschaltungen, usw., sind weggelassen worden, da diese zum Verständnis der Erfindung nichts beitragen. Gemäß Fig. 1 enthält das System eine dreiphasige Halbleiterbrücke 10, die aus drei positiven Thyristoren P., P und P₃ und aus drei negativen Thyristoren N₁, N„ und N- besteht. Die Brücke 10 ist mit einer veränderlichen Gleichstromquelle über zwei Samme1schienen 12 und 14 verbunden. Die Gleichstromquelle kann eine veränderliche Gleichspannung und/oder einen veränderlichen Gleichstrom entsprechend der Art des tatsächlichen Betriebszustandes der Brükke 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 P₁ und N₁ verbunden und bildet einen ersten Phaseneingang für eine Belastung 22, während die Thyristoren P₂ und N„ über eine Phasenleitung 18 mit der Belastung 22 verbunden sind. In gleicher Weise ist der dritte Zweig der Brücke, der die in Eeihe geschalteten Thyristoren P_ und N^. enthält, über eine Phasenleitung 2 0 mit der Belastung verbunden. In der dargestellten Ausführungs-

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form werden die Thyristoren durch geeignetes Anlegen von Steuersignalen an Leitungen 23, die mit den Steuerelektroden aller Thyristoren verbunden sind, in den Durchlaßzustand gebracht. Die tatsächlichen Steuersignale werden durch ein Wechselrichtersteuersystem 24 erzeugt, dessen Aufbau entsprechend dem Typ und der gewünschten Gesamtfunktion des Wechselrichters festgelegt wird.

Fig. 2 zeigt schematisch in grundsätzlicher Form eine bekannte Version des Steuersystems, die häufig in Systemen wie dem in Fig. 1 gezeigten benutzt wird. Gemäß Fig. 2 gibt ein spannungsgeregelter Oszillator (VCO) 26 über eine Leitung 2 8 eine Reihe von Impulsen ab, deren Frequenz von einer Eingangsführungsgröße auf einer Leitung 3 0 abhängig ist. In der typischen Ausführungsform ist -die Führungsgröße auf der Lei tu.", g 3 0 ein Gleichspannungswert, so daß der spannungsgeregelte Oszillator Impulse in Abhängigkeit von der Größe der Führungsgröße abgibt. Pie Impulse auf der Leitung 28 werden als ein Eingangssignal einem bidirektionalen Schieberegister zugeführt, das in seiner Gesamtheit mit 32 bezeichnet ist und sechs Bitpositionen Q₁ bis Q_r enthält. Das Schieberegister 32 kann von irgendeinem geeigneten bekannten Typ sein, normalerweise besteht es aber aus in Reihe geschalteten binären Flipflops, so daß eine Binärgröße, die in eines der Flipflops eingebracht wird, beispielsweise in Q₁ , zu Q₂ und dann zu Q-. usw. bewegt wird, und zwar bei jedem Auftritt eines Impulses auf der Leitung 28. Leitungen 23', die mit "Steuersignale" bezeichne' sind, fühlen jeweils die einzelnen Zustände der Bitpositionen Q₁ bis Q_fi ab und dienen dazu, die Steuersignale einzuleiten, die an die einzelnen Thyristoren der Brücke (Fig. 1) angelegt werden. In dem typischen System würden die Steuersignale über die Leitungen 23' nicht direkt an die Thyristoren der Brücke angelegt werden, sondern würden zum Betätigen von Steuerelektrodentreibern dienen, die dazu dienen, die tatsächlichen Steuer-

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signale anzulegen. Das ist jedoch bekannt und eine weitere Erläuterung dürfte sich erübrigen. Weiter ist in Fig. 2 eine Leitung 34 gezeigt, die die Bitpositionen Q₁ und Q_fi miteinander verbindet. Diese Leitung zeigt, wie durch die Pfeile angegeben, daß das Register 32 ein zirkulierendes, bidirektionales Register ist. Das heißt, ein besonderes Bit, das aus der Position Q_c verschoben wird, wird, wenn das Register in einer Richtung arbeitet, die willkürlich als Vorwärts- oder Durchlaßrichtung bezeichnet wird, in die Position Q₁ gebracht. Umgekehrt, wenn die Brücke in Rückwärts- oder Sperrichtung arbeitet, wird der Status der Bitposition Q₁ beim Auftreten eines Impulses auf der Leitung 28 aus dieser Bitposition in die Bitposition Q_fi verschoben.

Die Leitungen 38, die in Fig. 2 mit "parallel laden" bezeichnet sind, zeigen das Registerladeschema dieser bekannten Konfiguration. Gemäß der üblichsten bekannten Betriebsweise werden, wenn der Wechselrichter zum ersten Mal durch eine geeignete Schaltung, die nicht gezeigt ist, gestartet wird, binäre Einsen in die Bitposition Q₁ und Q„ gebracht, während binäre Nullen in die anderen vier Bitpositionen gebracht werden. Typischerweise wird die Bitposition Q₁ zum Einleiten des Durchlaßzustandes eines der positiven Thyristoren der Brücke dienen, während die Bitposition Q₂ zum Einleiten des Durchlaßzustandes eines der negativen Thyristoren der Brücke dienen wird. Abwechselnde Bitpositionen sind dann mit den positiven bzw. negativen Thyristoren verbunden. Fig. 4 (Tabelle 1) zeigt ein übliches bekanntes Zündschema, in welchem die Q Registerbitpositionen Q₁ bis Q_fi auf den entsprechenden Thyristor, dem sie jeweils zugeordnet sind, bezogen sind. Es ist offensichtlich, daß andere Verbindungsschemata benutzt werden können, solange das Grundmuster, das nicht die beiden Thyristoren desselben Zweiges der Brücke gleichzeitig im Durchlaßzustand sind,■beachtet wird. In dem angegebenen Bei-

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spiel ist unter der /nnahme, daß eine positive Folge durchgeführt wird, anhand von Tabelle 1 zu erkennen, daß, wenn die Bitpositionen Q₁ und Q_ binäre Einsen haben, die Thyristoren P₁ und N- zuerst zünden. Bei dem nächsten Auftreten eines Impulses auf der Leitung 28 werden die Registerinhalte nach rechts verschoben und binäre Einsen sind nun in den Bitpositionen Q_? und Q₃ vorhanden. Die übrigen Positionen werden binäre Nullen enthalten. Der Thyristor N- wird daher im Durchlaßzustand bleiben, während der Thyristor P₂ durchlässig zu werden beginnt und den Thyristor P₁ kommutiert. Bei dem nächsten Impuls auf der Leitung 28 werden die Registerinhalte wieder verschoben und die beiden binären Einsen befinden sich nun in den Positionen Q., und Q.. Diese Verschiebung wird beim Auftreten der Impulse auf der Leitung 28 fortgesetzt, wobei Bits, die aus der Bitposition Q, hinausgeschoben werden, über den Umlaufweg 34 (Fig. 2) in die Bitposition Q₁ gesetzt werden. In der negativen Folge erfolgt die Verschiebung in der entgegengesetzten Richtung.

Dieses System arbeitet sehr zufriedenstellend, solange nichts passiert, was das Bitmuster in dem Register stört. Es ist jedoch sehr üblich, daß elektrisches Rauschen bewirkt, daß plötzlich ein Extrabit in dem Muster erscheint oder verschwindet. Es werde beispielsweise die ursprüngliche Darstellung betrachtet und angenommen, daß binäre Einsen sich in den Bitpositionen Q₁ und Q_ befinden und daß aus irgendeinem Grund, beispielsweise durch Rauschen, plötzlich eine binäre 1 in der Bitposition Q. ebenfalls erscheint. Dieses zusätzliche "1"-Bit wird ein fehlerhaftes Arbeiten der Brücke bewirken, das zu Durchbrüchen, unrichtigem Leiten und unregelmäßigem Betrieb führt. Selbstverständlich könnte das zusätzliche Bit zu jeder Zeit während des Betriebes erzeugt werden und es ist auch möglich, daß ein 1-Bit fehlerhafterweise in ein "O"-Bit geändert wird. Da das einmal hergestellte Muster zirkuliert, ist,

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wenn das auftritt, die einzige Lösung, das System abzuschalten und den Betrieb durch erneutes Laden und erneutes Starten des Wechselrichters wieder einzuleiten. Das ist offensichtlich eine unerwünschte Situation, denn das Abschalten eines Wechselrichters und das erneute Starten ist in vielen Fällen nicht ohne weiteres möglich.

Die Erfindung mildert diesen großen Nachteil des Standes der Technik und ist in Fig. 3 dargestellt, die die bevorzugte Ausführungsform des Steuersystems des Wechselrichtersystems nach der Erfindung zeigt. Gemäß Fig. 3 wird eine positive oder negative- Führungsgröße über eine Leitung 4 0 an einen spannungsgeregelten Oszillator (VCO) 42 angelegt. Der Oszillator 42 ist in dieser Ausführungsform ein integrierender Oszillator, so daß er beim Anlegen einer positiven Führungsgröße, die einen gewünschten Betrieb in der ersten Richtung anzeigt, ein positives Signal 46 auf einer Leitung 44 abgibt. Umgekehrt, wenn ein negatives Signal, das einer gewünschten Betrieb in der anderen Richtung anzeigt, an den Oszillator 42 angelegt wird, gibt dieser auf der Leitung 44 eine Reihe von negativen Sägezahnimpulsen 48 ab. Die Amplitude der Impulse 46 und 48 wird durch die gesamte spannungsgeregelte Oszillatorschaltung geregelt, während ihre Frequenz, die in dem Falleines integrierenden Oszillators durch die Integrationsgeschwindigkeit bestimmt wird, eine Funktion der Absolutgröße des Wertes des daran angelegten Signals ist. Die Sägezahnwelle, die auf der Leitung 44 und an dem Verbindungspunkt 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, die mit einer Frequenz auftreten, welche ungeachtet der Polarität der Führungsgröße dem Ausgangssignal des Oszillators 42 entspricht. Der nichtinvertierende Eingang des Vergleichers 52 ist daher mit dem Verbindungspantk 50 verbunden, während sein invertie-

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render Eingang mit einer Quelle positiven Potentials (+REF.) verbunden ist, das einen Wert hat, welcher dem Spitzenwert der positiven Sägezahnwelle 46 entspricht. In gleicher Weise ist der invertierende Eingang des Vergleichers 58 mit dem Verbindungspunkt 50 und sein nichtinvertierender Eingang mit einem negativen Referenzpotentials (-REF₁) verbunden, so daß er auf negative Sägezahnwellen (vgl. die Welle 48) anspricht, die an dem Verbindungspunkt 50 erscheinen. Das Ausgangssignal des Vergleichers 52 auf einer Leitung 60 und das Ausgangssignal des Vergleichers 5 8 auf einer Leitung 62 werden an ein ODER-Gatter 64 angelegt, dessen Ausgangssignal an einen geeigneten Impulsgenerator 63 abgegeben wird (beispielsweise einen monostabilen Multivibrator), so daß an dem Ausgang des Impulsgenerators auf einer Leitung 66 eine Reihe von Impulsen erscheint, und zwar ungeachtet dessen, ob der Oszillator 42 in der positiven oder in der negativen Richtung integriert. Diese Impulse auf der Leitung 66 werden als ein erstes Eingangssignal an ein Schieberegister 68 angelegt, das bei der Erfindung benutzt und weiter unten noch ausführlicher erläutert wird.

Die anderen beiden Vergleicher 5 4 und 5 6 können als Richtungsvergleicher betrachtet werden und an ihnen liegt ebenfalls das Signal an, das an dem Verbindungspunkt 5 0 erscheint. Im Falle des Vergleichers 54 wird das Signal über einen nichtinvertierenden Eingang angelegt, während an dem Vergleicher 56 von dem Verbindungspunkt 50 aus ein Signal über dessen invertierenden Eingang angelegt wird. Der invertierende Eingang des Vergleichers 54 ist mit einem zweiten positiven Potential ( + REF,,) verbunden, während der nichtinvertierende Eingang des Vergleichers 56 mit einem zweiten negativen Referenzpotential (-REF-) verbunden ist. Dadurch, daß die Absolutgrößen oder Beträge der + R-EF₂ und -REF „ Signale etwas kleiner als die der Potentiale +REF. und -REF₁ gemacht werden, ist zu erkennen, daß die Verglei-

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eher 54 und 56 jeweils ein Ausgangssignal für positive bzw. negative Führungsgrößen bälder als die Vergleicher 52 und 58 liefern, wobei die Zeit, um die sie sie balder liefern, von der Differenz zwischen den betreffenden Referenzwerten abhängig ist. Die Signale aus den beiden Vergleichern 54 und 56 werden an ein Richtungsflipflop 70 angelegt, wobei die S(setzen)^-Klemme des Flipflops 70 ein Eingangssignal aus dem Vergleicher 54 empfängt, während die R(rücksetz)-Klemme ein Eingangssignal aus dem Vergleicher 56 empfängt. Das Richtungsflipflop 70 liefert zwei Steuer- oder Richtungssignale an seinem Ausgang, die als Rechtsverschiebungssignal (Q-Ausgang, Leitung 72) und als Linksverschiebungssignal (Q-Ausgang, Leitung 74) bezeichnet sind. Die beiden Verschiebungssignale bilden ausserdem Eingangssignale für das Schieberegister 68. Die bis hierher angegebene Beschreibung von Fig. 3 bildet den Gegenstand einer anderen Anmeldung der Anmelderin, für die die Priorität ihrer US-Patentanmeldung, Serial No. 32 853, vom 24.April 1979, beansprucht worden ist und auf die bezüglich weiterer Einzelheiten der soeben beschriebenen Schaltung verwiesen wird. Aus der Beschreibung ist bis hierher zu erkennen, daß die Signale, die auf der Leitung 66 erscheinen, eine Verschiebung der Inhalte des Registers in einer Richtung bewirken, die durch die Signale auf den Leitungen 72 und 74 festgelegt ist. Wenn das Rechtsverschiebungssignal einen Η-Wert hat. und ein Signal auf der Leitung 72 erscheint, werden daher die Registerinhalte mit einer Geschwindigkeit nach rechts verschoben, die durch die Geschwindigkeit der Impulse auf der Leitung 66 festgelegt wird. Ebenso erfolgt, wenn das Linksverschiebungssignal auf der Leitung 74 einen Η-Wert hat, die Verschiebung in Fig. nach links.

Das Schieberegister 68 hat, wie in dem bekannten Fall, sechs Bitpositionen, die wieder mit Q₁ bis Q, bezeichnet sind, was ebenfalls dem bekannten Fall gleicht, und kann in be-

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kannter Weise aus in Reihe geschalteten Flipflops bestehen. Ebenso dienen, wie in dem- weiter oben beschriebenen Fall, Leitungen 80 zum Liefern von Steuersignalen zum Einleit' λ des Durchlaßzustandes der Brückenthyristoren (Fig. 1) in Abhängigkeit von den Augenblicksinhalten der Bit-Positionen Q. bis Q, des Registers 68, beispielsweise über geeignete Steuerelektrodentreiberschaltungen. Aus Fig. 3 ist zu erkennen, daß das Schieberegister 68 kein Umlaufoder zirkulierendes Schieberegister ist, sondern tatsächlich am Ende offen ist. Das bedeutet, daß, obwohl Bits von Position zu Position verschoben werden, wenn diese eine Endbitposition Q₁ oder Q_fi erreichen, eine weitere Verschiebung zum Verlust dieser Bitinformation führt. Die Tatsache, daß Bits verloren gehen, wenn sie aus einer Endposition hinausgeschoben werden, ist ein wichtiges Merkmal, das weiter unten unter Bezugnahme auf die besondere Art des Ladens gemäß der Erfindung noch näher erläutert wird. Die Bitpositionen Q₁ bis Qc dienen als Eingänge für ein erstes NOR-Gatter 82, während die Bitpositionen Q₂ bis Q, als Eingänge für ein NOR-Gatter 84 dienen. Das Ausgangssignal des NOR-Gatters 82 wird als ein Eingangssignal an ein UND-Gatter 86 angelegt, dessen anderes Eingangssignal das Rechtsverschiebungssignal auf der Leitung 72 ist. In gleicher Weise dient das Ausgangssignal des NOR-Gatters 84 als ein Eingangssignal für ein zweites UND-Gatter 88, dessen zweites Eingangssignal das Linksverschiebungssignal auf der Leitung 7 4 ist. Das Ausgangssignal des UND-Gatters 86 auf der Leitung 90, das mit "laden Q₁" bezeichnet ist, wird als ein Eingangssignal an die Bitposition Q₁ angelegt, während das Ausgangssignal des UND-Gatters 88 auf der Leitung 92 an die Bitposition Q_fi angelegt wird und mit "laden Q_fi" bezeichnet ist. Im Betrieb wird gemäß dem dargestellten Logiktyp, wenn binäre Nullen in den Bitpositionen Q₁ bis Q₁- erscheinen, das NOR-Gatter 82 freigegeben, und, wenn das Rechtsverschiebungssignal aus dem Richtungsflipflop 70 vorhanden ist (eine binäre 1), wird das UND-Gatter 86 freigegeben und eine

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binäre 1 wird in die Bitposition Q₁ geladen, um anschließend entsprechend dem Auftreten der Impulse auf der Leitung 66 durch das Register nach rechts verschoben zu werden. Ebenso, wenn binäre Nullen in den Bitpositionen Q₀ bis Q,- erscheinen, wird das NOR-Gatter 84 freigegeben und, wenn gleichzeitig ein Linksverschiebungssignal über die Leitung 74 vorhanden ist, wird das UND-Gatter 88 freigegeben, damit eine binäre 1 in die Bitposition Q, geladen wird, um anschließend nach links verschoben zu werden. Daher wird unter normalen Betriebsumständen nur eine Bitposition des Registers eine binäre 1 in jedem Zeitpunkt enthalten, während sämtliche anderen Bitpositionen eine binäre 0 enthalten.

Ein besonderes Merkmal des Schieberegisters 68 und der Betriebsweise gemäß der Erfindung ist darin zu sehen, daß, wenn aus irgendeinem Grund ein fehlerhaftes Signal in das Register gebracht wird, dieses durch die Erfindung korrigiert wird. Das heißt, weil die Bits nicht zirkuliert werden, sondern weil das Register am Ende offen ist, wird eine fehlerhafte Bezeichnung, z.B. eine zusätzliche binäre 1, die während einer Betriebsperiode auftritt, am Ende des Registers hinausgeschoben und eine neue Periode mit richtiger Thyristorzündbezeichnung wird automatisch beginnen. Daher kann zwar ein Fehler für einen Teil der Periode erhalten bleiben, er ist jedoch nicht fortgesetzt vorhanden und daher braucht der Wechselrichter nicht abgeschaltet zu werden, da fehlerhafte Wirkungen dieser Art durch andere Merkmale des Wechselrichters normalerweise leicht gehandhabt werden oder für eine so kurze Zeitspanne auftreten, daß sie nicht kritisch sind. Darüber hinaus ist zu erkennen, daß eine plötzliche Umkehr der Drehrichtung zu irgendeiner Zeit zu einer Umkehr in dem Fortschreiten der binären 1 durch das Register führt. Es ist weiter zu erkennen, daß keine zusätzliche Anf angs lades chaltung, wie die zum Parallelladen im Stand der Technik, erforderlich ist, da beim Einleiten

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des Betriebes das System nach der Erfindung automatisch bewirkt, daß das Register geladen wird. Unter der Annahme, daß sämtliche binären Nullen in dem Register 68 zur Zeit des Betriebsbeginns erscheinen, kann dieser Zustand nur für eine sehr kurze Zeitspanne vorhanden sein, da beim Auftreten des ersten Schiebeimpulses (Leitung 66) entweder die Bitposition Q₁ oder die Bitposition Q_g, je nachdem, welches Richtungssignal einen Η-Wert hat, eine binäre 1 empfängt und der Betrieb dann so beginnen wird,wie es weiter oben beschrieben ist.

Die Verwendung der Steuersignale auf den Leitungen 80 ist bei der Erfindung etwas anders als im Stand der Technik. Während im Stand der Technik jede Registerbitposition einem einzelnen besonderen Thyristor der Brücke zugeordnet ist, ist in dem Fall der Erfindung jede Bitposition so angeschlossen, daß sie Steuersignale zu zwei Thyristoren, einem positiven und einem negativen, der Brücke leitet. Diese Beziehung ist in der Tabelle 2 von Fig. 5 gezeigt. In Fig. 5, in der eine typische Folge aufgelistet ist, ist zu erkennen, daß die Bitposition Q₁ dazu dient, Steuersignale für die Thyristoren P₁ und N„ einzuleiten. Die Bitposition Q» dient zum Steuern der Thyristoren P₁ und 1SL·, usw. Unter der Annahme einer positiven Betriebsfolge ist somit zu erkennen, daß es zu einem ordnungsgemäßen Fortschreiten des Zündens der Thyristoren abwärts durch die Brücke kommt, so daß in dieser abwechselnd positive und negative Thyristoren leitend gemacht werden und die Brücke im wesentlichen in derselben Weise arbeitet, wie es mit Bezug auf den Stand der Technik beschrieben worden ist. Gemäß Fig. 5 schreitet eine negative Folge durch die Zündtabelle in der entgegengesetzten Richtung fort und ergibt in dem Register 68 eine Verschiebung von links nach rechts.

Es ist somit zu erkennen, daß die Erfindung ein Wechselrichtersystem schafft, das relativ einfach ist und im Be-

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trieb für eine Selbstkorrektur des Zündens der Thyristoren der Brücke sorgt, ungeachtet der Drehrichtung oder Folge.

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Claims

Patentansprüche ;

Mehrphasenwechselrichtersystem zur Umformung von elektrischer Gleichstromenergie in elektrische Wechselstromenergie mittels leitungsgesteuerter Bauelemente, die auf an sie angelegte Steuersignale hin selektiv betriebsbereit gemacht werden, gekennzeichnet durch:

einen Impulsgenerator (42) zum Erzeugen einer Folge von Impulsen mit einer Frequenz, die zu der gewünschten Betriebsfrequenz des Wechselrichtersystems proportional ist;

ein nichtzirkulierendes Schieberegister (68), das mehrere Bitpositionen (Q₁-Q_fi) hat und Ausgangssignale erzeugt, die dazu dienen, die Steuersignale gemäß den Augenblickszuständen jeder der Bitpositionen des Schieberegisters einzleiten, und das auf die Folge von Impulsen hin seine Inhalte verschiebt; und

Logikschaltungen (82, 84, 86, 88), die auf eine in einem Teil des Schieberegisters vorhandene vorgeschriebene Bitkonfiguration ansprechen und eine vorbestimmte Bitbezeichnung in eine bezeichnete Position des Schieberegisters bringen,

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in welchem sie anschließend entsprechend dem Auftreten der Folge von Impulsen verschoben wird.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet_r daß der Impulsgenerator (42) ein spannungsgeregelter Oszillator ist.
3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikschaltungen Gatterschaltungen enthalten, die auf alle Bits, mit Ausnahme eines Endpositionsbits, ansprechen.
4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikschaltungen ein NOR-Gatter (82, 84) enthalten, das auf alle Bits, mit Ausnahme eines Endpositionsbits, anspricht.
5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schieberegister (68) bidirektional ist und daß eine Schaltung (70) zum Erzeugen eines Richtungssignals vorgesehen ist, das an das Schieberegister angelegt wird, um die Richtung der Verschiebung darin festzulegen.
6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch Schaltungen zum Erzeugen von Steuersignalen zum Steuern des Beginns des Leitens von leitungsgesteuerten Bauelementen (P₁, P„, P , N., N„, N), die eine Wechselrichterbrückenanordnung bilden.
7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselrichter ein mehrphasiger Wechselrichter ist, der einen Wechselstrom variabler Frequenz an eine Belastung (22) abgeben kann und eine Wechselrichterbrücke (10) enthält, in der jeder Brückenausgangsphase (2) leitungsgesteuerte Bauelemente (P₁f N₁; P„, N_?; P, N_) zugeordnet

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8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die leitungsgesteuerten Bauelemente (P* f ^₂' ^3' ^Ni' ^N2' N) der Brücke (10) Vierschichttrioden sind.

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