DE3038230A1 - Summenloescheinrichtung fuer einen umrichter mit gleichspannungszwischenkreis - Google Patents

Description

• Beschreibunq
• Die Erfindung bezieht sich auf einen Umrichter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiger Umrichter ist aus den BBC-Mitteilungen 1971, Heft 9, Seiten 407 bis 415 bekannt.
• Bei der Kommutierungseinrichtung für den Wechselrichter dieses bekannten Umrichters wird durch Zünden eines Hilfsthyristors ein Kondensator-Drosselspulen-Schwingkreis angeregt, dessen Strom beim Zurückschwingen über die Freilaufdioden des Wechselrichters fließt und damit die leitenden Wechselrichterthyristoren sperrt. Während dieser Zeit ist die Gleichspannungseinspeisung des Wechselrichters kurzgeschlossen. Deshalb ist zur Entkopplung des Gleichspannungs zwischenkreises vom Wechselrichter eine Drosselspule vorgesehen.
• Zwischen den ungesteuerten, d.h. mit konstanter Spannung speisenden Netzgleichrichter und den Wechselrichter ist ein Chopper gelegt, der auf eine Entkopplungsdrossel pulst.
• Folglich gibt es neben dem ersten Zwischenkreis konstanter Spannung einen zweiten Zwischenkreis mit eingeprägtem Strom.
• Diese Umrichterart benötigt in der Regel eine minimale Last, d.h. völliger Leerlauf-macht Schwierigkeiten. Zudem wird sich bei Belastung der eingeprägte Strom zu dem Umladestrom addieren, so daß der Kommutierungskreis entsprechend überdimensioniert werden muß. Nach der Kommutierung kann eine Uberspannung, hervorgerufen durch die zusätzliche Drosselenergie auch nur dann vermieden werden, wenn noch ein Freilauf zur Spannungsquelle zurück geschaffen wird.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung für einen Umrichter zu schaffen, durch den ohne die Verwenclung der kostspieligen und Überspannungen hervorrufenden Entkcpplungsdrossel der Kurzschluß der speisenden Gleichspannungsquelle während des Löschens der Wechselrichterthyristorcr verhindert wird. Ferner soll eine Überdimensionierung des Kommutierungskreises vermieden werden.
• Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die kenn.eichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
• Durch den Einsatz des Entkopplungs-Thyristors und der ihm antiparallelen Diode anstelle einer Entkopplungsdrossel wird der Kurzschluß des Gleichspannungszwischenkreises vermieden, ollne daß Überspannungen aufgrund der in der Drossel gespeicherten Energie auftreten können. Das Preis/Leistungsverhältnis ist zudem viel günstiger als bei der Verwendung einer Drossel.
• Die Blindleistungspulsation von der an den Wechselrichter angeschlossenen Last zum im Gleichspannungszwischenkreis stets vorhandenen Kondensator bleibt über die antiparallele Diode gewährleistet.
• Der Entkopplungs-Thyristor kann zudem vorteilhaft eingesetzt werden, um einen Überstrom zum Wechselrichter schnellstens zu unterbrechen.
• Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
• Die Erfindung soll im folgenden anhand eines in der Zeichnung.
• dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert werden: Die Zeichnungsfigur zeigt das Prinzipschaltbild eines Umricher: mit Gleichspannungszwischenkreis.
• Ein ungesteuerter Netzgleichrichter GR speist aus einem dreiphasigen Netz einen ersten Gleichspannungszwischenkreis mit einer Glättungsdrossel L1 und einem Stützkondensator Ci. Die in diesem Zwischenkreis konstante Spannung liegt am Eingang eines Choppers CH, der einen zweiten Zwischenkreis mit variabler Spannung speist. Der zweite Zwischenkreis weist eine Glättungsdrossel L2 und einen Kondensator C2 auf, an dessen Klemmen ein dreiphasiger Wechselrichter WR mit den Wechselrichterthyristoren VII bis V61 in Drehstrombrückenschaltung angeschlossen ist. Der Wechselrichter.WR ist über die Klemmen u, v, w mit einer nicht gezeigten Last verbunden. Antiparallel zu den Wechselrichterthyristoren V11 bis V61 sind Freilaufdioden V12 bis V62 geschaltet. Zur Löschung der Thyristoren Vil bis V61 ist als Summenlöscheinrichtung ein Schwingkreis vorgesehen, der aus der Reihenschaltung eines Schwingkreiskondensators C3 und einer Schwingkreisdrossel L3 gebildet ist und zwischen dem positiven und negativen Potential des eiten Zwischenkreises liegt.
• Aus der variablen Gleichspannung des zweiten Zwischenkreises wird mit den Thyristoren des Wechselrichters und den ihnen antiparallelen Freilaufdioden ein Drehstromsystem erzeugt.
• Die sechs Thyristoren V11 bis V61 des Wechselrichters werden dazu jeweils s 180 es einer Periode der Ausgangswechselspannung gezündet und in bekannter Weise nach jeweils 600el von einer zentralen Kommutierungseinrichtung gelöscht, indem der Strom des Schwingkreises L3-C3 in ebenfalls bekannter Weise über die Freilaufdioden V12 bis V62 geleitet wird.
• Gemäß der Erfindung weist die Kommutierungseinrichtung einen Entkopplungs-Thyristor V1 und eine antiparallele Diode V2 auf.
• Mit Hilfe der Sperrung des Thyristors Vi zeitlich vor der Löschung der sechs Thyristoren Vii bis V61 wird die speisende Gleichspannungsquelle, der Kondensator C2, vom Wechselrichter abgetrennt, so daß ein Kurzschluß des Kondensators C2 während des Kommutierungsvorgangs der Wechselrichterthyristoren vermieden wird. Der Entkopplungs-Thyristor V1 wird dazu durch Zündung eines dem Schwingkreis L3-C3 parallelgeschalteten Lösch-Thyristors V3 und des dadurch verursachten Halbwellenstromes vom Schwingkreis L3-C3 über die antiparallele Diode V2 gelöscht.
• Nach diesem Umschwingvorgang wird durch Zündung eines weiteren, mit dem Schwingkreisicondensator C3 und der Schwingkreisdrosselspule L3 in Reihe zwischen positivem und negativem Zwischenkreispotential liegenden Thyristors V5 der Strom des Schwingkreises L3-C3 über die Freilaufdioden Vt2 bis V62 geleitet, ohne daß unerwünschte Energie aus dem Kondensator C2 entnommen wird.
• Am Ende dieses Umladevorgangs erfolgt eine erneute Zündung des Entkopplungs-Thyristors Vi, wodurch über eine Kombination eines ohmschen Widerstands R4 und einer Drosselspule L4 eine verlustarme Nachladung des Schwingkreiskondensators C3 erfolgt. Eine der Kombination parallel und entgegen der Energierichtung beim Aufladen gepolte Diode V4 verhindert eine Überladung. Gleichzeitig wird der Wechselrichter WR wieder mit der treibenden Spannungsquelle,dem Kondensator C2,verbunden. Bei Einsatz des Choppers CH wird die Energie zur Nachladung aus dem ersten Zwischenkreis konstanter Spannung entnommen. Bei Verwendung eines gesteuerten Netzgleichrichters anstelle des Choppers CH zur Erzeugung einer variablen Zwischenkreisspannung erfolgt vorzugsweise die Energieentnahme zur Nachladung des Schwingkreiskondensators C3 aus einer separaten potentialfreien Spannungsquelle, bestehend aus Transformator, Gleichrichter und Kondensator.
• Der Entkopplungs-Thyristor Vi kann vorteilhafterweise auch der Unterbrechung eines erkannten Überstromes durch seine Löschung mittels Zündung des Lösch-Thyristors V3 dienen. Zu diesem Zweck ist dann eine (nicht gezeigte) Überstromerfassungs einrichtung für den Strom durch den Thyristor V1 vorgesehen, die den Lösch-Thyristor V3 bei Überstrom zündet.
• Die Diode V2 gewährleistet auch bei gesperrtem Thyristor V1 eine Blindleistungspulsation von der Last zum Kondensator C2 und vermeidet Überspannungen am Wechselrichter, die bei der bekannten Entkopplung durch Drosseln unvermeidlich sind.

Claims (1)

1. Summenlöscheinrichtung für einen Umrichter mit Gleichspannungszwischenkreis Patentansprüche 1. Umrichter bestehend aus einem Netzgleichrichter, einem Zwischenkreis variabler Gleichspannung und einem aus Thyristoren und diesen antiparallel geschalteten Freilaufdioden aufgebauten Wechselrichter in Brückenschaltung, bei dem die Thyristoren des Wechselrichters mittels einer einen Schwingkreis aufweisenden Summenlöscheinrichtung löschbar sind dadurch qekennzeichnet9 daß ein Entkopplungs-Thyristor (V1) mit antiparallel geschalteter Diode (V2) vorgesehen ist, durch den der Gleichspannungszwischenkreis vom Wechselrichter (wer) vcr der Löschung der Wechselrichterthyristoren (V11 bis V61) abtrennbar ist 2. Umrichter nach Anspruch 1, dadurch aekennzeichnet, daß der Entkopplungs-Thyristor (V1) durch Zünden eine 5 parallel zum Schwingkreis (L3-C3) geschalteten Lösch-Thyristors (V3) löschbar ist.

   3. Umrichter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch qekennzeichnet, daß ein weiterer Thyristor (V5) in der Verbindung des Schwingkreises (L3-C3) zwischen dem positiven und negativen Potential des Gleichspannungszwischenkreises derart einschaltbar ist, daß nach dem Löschen des Entkopplungs Thyristors (V1) der Schwingkreisstrom durch die Freilaufdioden (Vi2 bis V62) des Wechselrichters fließt.

   4. Umrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkres (L3-C3) über eine Kombination eines ohmschen Widerstands (R4) und einer Drosselspule (L4) mit einer Energiequelle z..r Nachladung des Schwingkreiskondensators (C3) mittels erneuter Zündung des Entkopplungs-Thyristors (v1) vorgesehen ist.

   5. Umrichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Kombination von Widerstand (R4) und Drosselspule (L4) eine entgegen der Energierichtung beim Aufladen des Schwingkreiskondensators (C3) gepolte Diode (V4) geschaltet ist.

   6. Umrichter nach einem der Ansprüche 4 oder 5 mit einem Chopper im Gleichspannungszwischenkreis zwischen einem ungesteuerten Netzgleichrichter und dem Wechselrichter, dadurch gekennzeichnet, daß als Energiequelle zur Nachladung des Schwingkreiskondensators (C3) der Gleichspannungszwischenkreis konstanter Spannung zwischen dem Netzgleichrichter (GR) und dem Chopper (CH) dient.

   7. Umrichter nach einem der Ansprüche 4 oder 5 mit einem gesteuerten Netzgleichrichter, dadurch gekennzeichnet, daß als Energiequelle zur Nachladung des Schwingkreiskondensators (C3) eine separate, vom Potential des Gleichspannungszwischenkreises unabhängige Spannungsquelle vorgesehen ist, die aus einem Netztransformator, einem Gleichrichter und einem Kondensator besteht.

   8. Umrichter nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Steueranschluß-des Lösch-Thyristors (V3) mit einer Überstromerfassungseinrichtung für den Strom durch der Entkopplungs-Thyristor (Vl) verbunden ist.