DE3113137A1 - Regeleinrichtung fuer einen thyristor-wechselrichter - Google Patents

Description

REGELEINRICHTUNG FÜR EINEN THYRISTORWECHSELRICHTER

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung für einen Thyristor-Wechselrichter der im Oberbegriff des Patentanspruchs genannten Art.

Ein bekannter Wechselrichter, bei dem die Erfindung anwendbar ist, ist in Fig. 1 dargestellt. Er besitzt zwei Hauptthyristoren TP1, TP2 in Reihenschaltung und zwei Löschthyristoren TE1 und TE2, die je zusammen mit einem Schaltkondensator C1 bzw. C2, einer gemeinsamen Schaltinduktivität L und einem der beiden Hauptthyristoren TP1 bzw. TP2 in einem Stromkreis angeordnet sind. Für den Betrieb eines solchen Wechselrichters ist es wichtig, die Zündung der Thyristoren TP1 und TP2 zeitlich zu verschieben, so daß der Hauptthyristor TP1 löschen kann. Diese Verschiebung wird in einer elektronischen Zündsteuerung mit Hilfe mehrerer monostabiler Kippstufen erreicht, die durch Auslöseimpulse angestoßen werden, wobei gleichzeitig die Zündung des Löschthyristors TE1 erfolgt, und die beim Zurückkippen den Thyristor TP2 zünden.

In bekannten derartigen Regeleinrichtungen, wie sie beispielsweise aus der US-PS 3 935 228 bekannt sind, hängt die Schaltdauer von der Größe des Ladestroms und von der Spannung am Schaltkondensator ab. Der Schaltstrom, der entweder durch den Löschthyristor TE1 oder durch den Löschthyristor TE2 fließt, variiert jedoch stark und sollte stets oberhalb eines gegebenen Grenzwerts liegen, so daß der Wechselrichter einen hinreichend

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großen Laststrom, beispielsweise in einem Motor, unterbrechen kann. Um dies zu erreichen, muß man die Leistungselektronik überdimensionieren, um das SchaltStromminimum, das zwischen weiten Grenzen variiert, bei der Berechnung des Wechselrichters zu berücksichtigen.

Die Regeleinrichtung nach der Erfindung hat zum Ziel, diesen Nachteil zu beseitigen und die Größe des Wechselrichters ohne Verringerung seiner Grenzleistung zu verringern. Dies wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs enthaltenen Merkmale erreicht, indem die Schwankungen des Schaltstroms verringert werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen und eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt, wie erwähnt, einen Wechselrichter, an dem die erfindungsgemäße Regeleinrichtung anwendbar ist.

Fig. 2 zeigt das Schaltbild der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung.

Wie bereits erwähnt, enthält der in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung 2 verwendbare Wechselrichter 1 zwei Schaltkondensatoren C1 und C2 in Reihenschaltung. Der Wechselrichter wird aus einer Gleichspannung U1 gespeist, die an zwei Anschlüsse plus bzw. minus angelegt ist. Diese Spannung kann 1000 Volt mit möglichen Schwankungen von +10% betragen. Sie speist zwei Schaltkreise, von denen der erste eine Induktivität L1, einen Hauptthyristor TP1, eine beiden Schaltkreisen gemeinsame Induktivität L, einen Löschthyristor TE1 und einen der beiden Schaltkondensatoren C1 enthält,

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während der zweite Schaltkreis eine Induktivität L2, einen Hauptthyristor TP2, einen Löschthyristor TE2 und den zweiten Schaltkondensator C2 enthält. Ein Schaltstrom i fließt durch den Löschthyristor TE1, wenn dieser mit Hilfe eines Zündimpulses leitfähig gemacht worden ist. Dieser Strom stammt aus dem Schwingkreis C.L^ und zwar durch Austausch der im Kondensator gespeicherten kapazitiven Energie mit der in der Induktivität gespeicherten induktiven Energie. Der Strom i löscht den Hauptthyristor TP1. In gleicher Weise wird der Hauptthyristor TP2 durch den Strom in umgekehrter Richtung, der durch den Löschthyristor TE2 fließt, gelöscht. Der Strom i in bekannten Regeleinrichtungen besitzt eine in weiten Grenzen, beispielsweise zwischen 800 und 2000 Ampere schwankende Spitzenamplitude. Durch die Erfindung wird diese Schwankung soweit reduziert, daß der Strom i nur noch zwischen 1200 und 1300 Ampere schwankt.

Fig. 2 zeigt eine Regeleinrichtung 2, der eine Teilspannung U der Gleichspannung U₁ sowie eine Spannung I zugeführt wird, die proportional zum Wechselstrom 11 ist. Die Spannungen U und I, die die Gleichspannung U1 und den Wechselstrom 11 abbilden, liegen in der Größenordnung von 10 Volt.

Die Spannung I wird an eine logarithmische Divisionsschaltung 10 zugleich mit der Spannung U angelegt. Am Ausgang dieser Schaltung ist eine Analogspannung abgreifbar, deren Wert vom Quotienten I/U abhängt. Ein Verstärker 11, dessen Verstärkungsgrad V" ist, verstärkt diese Analogspannung und liefert (abgesehen von der logarithmischen Notierung) eine Spannung die an einen Eingang eines Addierers 12 angelegt wird. Ein

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anderer Eingang dieses Addierers 12 empfängt eine Bezugsspannung TO von einem Block 13, der beispielsweise aus Widerständen und einer aus einer Festspannung versorgten Zenerdiode besteht. Die Spannung U wird außerdem an ein aktives Filter 14 mit Bandpaßcharakteristik angelegt, das diese Spannung verstärkt und ihre Ableitung bildet, so daß ausgangsseitig eine Spannung 0( . A U zur Verfügung steht, die an eine logarithmische Divisionsschaltung 15 angelegt wird. Außerdem gelangt die Spannung U an diese Schaltung.

Die logarithmische Divisionsschaltung 15 liefert eine Spannung 0<Γ·Δϋ/ϋ an einen weiteren Eingang des Addierers 12. Am Ausgang des Addierers steht also eine Summenspannung folgender Form zur Verfügung :

το + V- ■ i/u + c^· Au/u )

Die Summenspannung wird an den Stromversorgungsanschluß einer monostabilen Kippstufe 16 angelegt, und zwar an den Eingang eines RC-Glieds, das die Zeitkonstante der Kippstufe bestimmt. Die Kippstufe 16 liefert nach Empfang eines Auslöseimpulses 17 jeweils einen Rechteckimpuls 18, dessen Schaltdauer proportional zu obigem Ausdruck ist. Diese Schaltdauer dient dazu, die Zündung des Löschthyristors TE1 und des Hauptthyristors TP2 zu verschieben. Gegebenenfalls dient eine weitere, nicht dargestellte Kippstufe, die parallel zur ersten Kippstufe angeordnet ist und mit derselben Summenspannung versorgt wird, dazu, die Zündung des Löschthyristors TE2 und des Hauptthyristors TP1 zu verschieben.

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Die Regelanpassung an die Werte der Eingangsspannung und des AusgangsStroms des Wechselrichters führt zu einer Leistungsverbesserurig des Wechselrichters, derart, daß die minimale Spitzenspannung des Schaltstroms sich erhöht. Daher läßt sich die Erfindung insbesondere für die Stromversorgung von Triebmotoren von Schienenfahrzeugen anwenden.

χ χ

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L e e r s e i t e

Claims (1)

1. Fo 12 072 D

   f. April mt

   ALSTHOM-ATLANTIQUE
   38, avenue Kleber, 75784 PARIS
   CEDEX 16, Frankreich

   REGELEINRICHTUNG FÜR EINEN THYRISTORWECHSELRICHTER

   PATENTANSPRUCH

   Regeleinrichtung für einen Thyristor-Wechselrichter, der
   eine Gleichspannung in einen Wechselstrom umwandelt, wobei die Regeleinrichtung Zündsignale für die Wechselrichter-Thyristoren, insbesondere für einen Löschthyristor und einen Hauptthyristor, mit einer durch die Schaltdauer einer monostabilen Kippstufe bestimmten gegenseitigen Zeitverzögerung erzeugt und die Schaltdauer durch Beeinflußung der Versorgungsspannung dieser Kippstufe von der Gleichspannung und
   dem Wechselstrom abhängig gemacht wird, indem einem Addierer, der die Versorgungsspannung liefert, von der Gleichspannung und dem Wechselstrom abhängige Informationen zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung eine logarithmische Divisionsschaltung (10), in der ein zum Logarithmus des Verhältnisses aus Wechselstrom
   und Gleichspannung proportionaler Wert gebildet wird, sowie ein Differenzierglied (14) aufweist, in dem ein zur zeitlichen Ableitung der Gleichspannung proportionaler Wert gebildet wird und dem eine weitere logarithmische Divisionsschaltung (15)

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   nachgeordnet ist, in der der letztgenannte Wert durch die Gleichspannung dividiert wird, und daß die Ausgangssignale der beiden logarithmischen Divisionsschaltungen zusammen mit einem Bezugswert (TO) dem Addierer (12) zugeführt werden.

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