DE3030186A1

DE3030186A1 - Steuerverfahren fuer eine vollsteuerbare stromrichterbruecke mit loescheinrichtung in 2 c-schaltung

Info

Publication number: DE3030186A1
Application number: DE19803030186
Authority: DE
Inventors: Erich Ing.(grad.) 1000 Berlin Gutmann; Bui Duc Dipl.-Ing. Thai
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1980-03-28
Filing date: 1980-08-07
Publication date: 1982-02-25
Also published as: DE3030186C2

Description

Steuerverfahren für eirwevollsteuerbare Stromrichterbrücke
mit Löscheinrichtung in 2 C-Schaltung Zusatz zu Patent ...., Patentanmeldung P 30 12 749.2 vom 28.3.80 Die Erfindung bezieht sich - C4-euerverfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruche Bei einem Steuerverfahren gemäß der Hauptpatentanmeldung kann sich bei Netzrückspeisung und Abschnittsteuerung eine nicht vernachlässigbare kapazitive Blindleistung für das einzuspeisende Netz einstellen. Bei Bremsbetrieb in der Traktionstechnik ergeben sich damit Probleme.
Aufgabe der Erfindung ist es, das Steuerverfahren nach der Hauptpatentanmeldung im Hinblick auf eine weitgehende Vermeidung kapazitiver Blindleistung zu vervollkommnen und zu verbessern.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß anstelle eines annähernd gleichzeitigen Zündens des verbliebenen Thyristors (1') dieser in Anschnittsteuerung zeitvariabel zur Bildung der zweiten Brückendiagonale für die folgende Spannungshalbwelle herangezogen wird.
Dabei kann die Kondensatorumladung mit vollem Laststrom erfolgen, was die Umladezeit verkleinert. Vorteilhaft ist, daß nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Anschnittsteuerung bis dicht vor den gewählten Abschnittwinkel frei einstellbar ist, und daß weiterhin über die Anschnittsteuerung Stromschwerpunkt und cos einstellbar sind.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung im nachstehenden näher erläutert.
Es zeigen Fig. la bis 1d den Stromverlauf zu verschiedenen Zeitpunkten für eine voll steuerbare Stromrichterbrücke in 2 C-Version in Wechselrichterbetrieb Fig. 2 den Verlauf der Lastspannung Ud Fig. 3 Spannungs- und Stromverläufe an den Löschkondensatoren Fig. 4 Verlauf der Rückspeisespannung und des Rückspeisestromes.
Die Fig. 1 zeigen eine vollsteuerbare Stromrichterbrücke mit Thyristoren 1, 1? , 2, 2' in vier Zweigen. Je zwei Thyristoren 1 und 1' bzw. 2 und 2' bilden ein Zweigpaar, zwischen denen eine symbolisierte Wechselspannungsquelle 4, in Praxis z.B.
die Sekundärwicklung eines Netztransformators angeschlossen ist. Gleichspannungsseitig ist ein Motor 5 als r.ückspeisefähig Last über eine Drossel 6 angeschlossen. Der Motor arbeitet im Darstellungszeitpunkt im Bremsbetrieb, d.h. als Generator auf das Netz zurück. Er trägt daher das Symbol G und weist die eingezeichnete Polarität auf. Parallel zu den Hauptventilzweigpaaren 1, 1' und 2, 2' ist noch ein Löschthyristorzweigpaar aus zwei reihengeschalteten Löschzweigen dargestellt, von denen jeder aus einem Löschthyristor 3 bzw.
3' und einem seriengeschalteten Löschkondensator 7 bzw. 8 besteht. Zur Vorladung der Löschkondensatoren 7 und 8 sind noch zwei Vorladedioden 9 und 10 sowie ein Ladewiderstand 11 vorgesehen.
Im folgenden wird das Steuerverfahren für Bremsbetrieb erläutert.
Der Motor (Generator) 5 soll dabei auf die Wechselspannungsquelle 4 zurückspeisen (Zwelquadrantenbetrieb). Der Fall idealer Glättung des Gleichstromes wird angenommen. Ausgegangen wird von einem Zeitpunkt Tg ab, wo gerade ein generatorischer Laststrom als Kurzschlußstrom vom Motor 5 über die Thyristoren 2' und 2 fließt. Die Thyristoren bilden dabei einen Freilaufkreis. Die übrigen Ventile 1, 1' sowie 3, 3' sind abgeschaltet. Die Lastspannung Ud ist 0 (Kurzschluß).
Hierzu wird auf Fig. la verwiesen.
In einem Zeitpunkt T1 wird nun Löschthyristor 3 gezündet und damit über die entsprechend aufgeladenen und eingezeichnet gepolten Löschkondensatoren 7 und 8 der Haupttyhristor 2 sofort gelöscht. Der Laststrom vom Motor 5 fließt damit über Hauptthyristor 2', die Löschkondensatoren 7 und 8 und die Dioden 9 und 10. Die Löschkondensatoren 7, 8 werden dabei umgeladen und nehmen die eingezeichnete neue Polung an. Die Kondensatorspannung Uc steigt an und wird gleich der Lastspannung Ud (Fig. lb).
In einem Zeitpunkt T2, wo die Kondensator- und Lastspannung gleich der Spannung der Wechselspannungsquelle 4 ist, wird Hauptthyristor 1 gezündet und der Strom kommutiert bei positiver werdender Spannung der Wechselspannungsquelle 4 mit ansteigender Tendenz auf Hauptthyristor 1. Der Strom über Löschthyristor 3 baut sich dabei mit einer 1/4-Periode der Kreisfrequenz ab. Der Laststrom ist jetzt Rückspeisestrom und fließt über die Wechselspannungsquelle 4 und den Hauptthyristor 1. Die Löschkondensatoren 7 und 8 sind jetzt abgeschaltet und haben bei voller Spannung die eingezeichnete Polarität. (Fig. Ic) Im Bereich T4 soll die Spannungskurve abgeschnitten werden.
Dazu wird nach Fig. Id der Hauptthyristor 2 gezündet. Damit liegt eine negative Spannung an Ventil 1 und der Strom beginnt auf Hauptthyristor 2 zu kommutieren. Der Strom über die Spannungsquelle 4 nimmt ab. Nach Zündung von Thyristor 2 ist die Lastspannung wieder sofort 0 (Kurzschluß). Anschließend wird für die nächste Spannungshalbwelle (nicht dargestellt) wieder ein Löschthyristor, jetzt 3' gezündet und entsprechend dem bereits geschilderten Vorgang damit (jetzt) Hauptthyristor 2' gelöscht. Später erfolgt durch Zündung von Hauptthyristor 1' eine Stromkommutierung von Löschthyristor 3' auf Hauptthyristor 1'. Dieser Vorgang ist, da analog und bereits für die ist Halbwelle geschildert, nicht weiter dargestellt.
Es ändert sich im wesentlichen auch nur die stromführende Thyristordiagonale in der Brücke.
Fig. 2 zeigt den Verlauf der Last- oder Motorspannung Ud gegenüber der eingezeichneten idealen Sinus-Quellenspannung U2 der Spannungsquelle 4. Entsprechend Fig. 1a ist im Bereich von T0 bis T1 die Lastspannung 0 und springt von T bis T1 die Lastspannung 0 und dann auf einen Spitzenwert X entsprechend der Löschkondensatorspannung Uc, sobald der Löschthyristor 3 zusätzlich gezündet wird (vgl.
Fig. lb). Der Laststrom ist zugleich der Umladestrom für die Löschkondensatoren 7 und 8. Linear fällt dabei die Lastspannung bis in den negativen Bereich (Wert Y),wo im neitpunkt T2, wenn die Last- und Kondensatorspannung gleich der Quellenspannung ist, der Hauptthyristor 1 gezündet wird (Fig. lc), Anschnittsteuerung! Die Spannung Ud verläuft nach einer Einschaltspitze dann entsprechend der Quellenspannung U2 als Gegenspannung. Im Zeitpunkt T4 erfolgt durch Einschalten von Hauptthyristor 2 Abschnittsteuerung, d.h. es erfolgt ein Abschneiden der Spannungskurve Ud Die Lastspannung Ud ist sofort 0 (Kurzschluß). Im Zeitpunkt T6 erfolgt der Nulldurchgang der Quellenspannung. Erst im Zeitpunkt t7 erfolgt wieder durch Zündung eines Löschthyristors (jetzt 3') eine Anschnittsteuerung, wie sie in t1 dargestellt wurde.
Fig. 3 zeigt dementsprechend Strom- und Spannungsverläufe in den gleichen Zeitbereichen für die Löschkondensatoren. So entladen sich nach Zünden des Löschthyristors 3 die negativ geladenen Kondensatoren 7, 8 im Bereich T1-T2 und werden umgeladen. Der Kondensatorstrom icl baut sich von einem Spannungswert entsprechend dem Laststrom id mit Einviertelperiode der Kreisfrequenz bis auf 0 ab und die Spannung am Kondensator UC steigt wieder durch die Umladung an bis auf den entsprechenden Wert Y (vgl. Fig. 2). Sobald Hauptthyristor 1 gezündet wird (t2),steigt der Wert mit + A Uc bis auf einen Wert UC1 (t3) und bleibt konstant für den nächsten Löschvorgang im Zeitpunkt t7, wenn Löschthyristor 3' die erneute Anschnittsteuerung einleitet. Die Kondensatorspannung fällt dann wieder linear ab usw.
Fig. 4 zeigt den Verlauf des Rückspeisestromes und die Quellenspannung. Letztere weist im Sinusverlauf durch die Schaltvorgänge zwischen t2 und t eine Spitze und zwischen 3 t4 und t5 einen Einbruch durch kurzzeitigen Kurzschluß im Transformator der Quelle während der Kommutierun Xuf. Entsprechend verlaufen die relativ in der Mitte der Spannungshalbwelle angesiedelten etwa trapezförmigem Sektorströme mit ansteigender und abfallender Flanke.
Gegenüber dem Gegenstand der Hauptpatentanmeldung ergibt sich durch das erfindungsgemäße Steuerverfahren ein erweiterter Anwendungsbereich, Derartige löschbare symmetrische Brückenschaltungen sind vorteilhaft bei Mehrfachbrückenanordnungen inFolge-Steuerung anwendbar.
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Claims

Patentansprüche l.JSteuerverfahrerl für eine voll steuerbare Stromrichterbrüclce mit Löscheinrichtung in 2 C-Schaltung mit an Wechselspannung liegenden Hauptventilzweigpaaren, denen ein Löschventilzweigpaar zugeordnet ist, das aus zwei in Reihe liegenden Löschzweigen von je einem Löschkondensator mit einem seriengeschalteten Löschthyristor besteht, wobei in einer Halbwelle zunächst die Thyristoren in zwei diagonalen Zweigen gezündet und dann zeitvariabel durch Zünden des Thyristors eines zusätzlichen Hauptventilzweiges ein Freilaufkreis gebildet wird, daß durch definiertes Zünden eines Loschthyristors des parallelen Löschzweiges diese erste Brückendiagonale in Abschnittsteuerung unterbrechbar ist und daß dnnach ein Zünden des verbliebenen Thyristors für die Bildung der zweiten Brückendiagonale für die folgende Spannungshalbwelle vorgesehen ist, nach Patent ....., , Patentanmeldung P 30 12 749.2, dadurch gekenn- zeichnet, daß anstelle eines annähernd gleichzeitigen Zündens des verbliebenen Thyristors (1') dieser in Anschnitts teuerung zeitvariabel zur Bildung der zweiten Brückendiagonale für die folgende Spannungshalbwelle herangezogen wird.
2. Steuerverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anschnittsteuerung bis dicht vor den gewählten Abschnittwinkel frei einstellbar ist.
3. Steuerverfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß über die Anschnittsteuerung Stromschwerpunkt und cos ç einstellbar sind.