Patents
Search within
Search within the title, abstract, claims, or full patent document: You can restrict your search to a specific field using field names.
Use TI= to search in the title, AB= for the abstract, CL= for the claims, or TAC= for all three. For example, TI=(safety belt).
Search by Cooperative Patent Classifications (CPCs): These are commonly used to represent ideas in place of keywords, and can also be entered in a search term box. If you're searching forseat belts, you could also search for B60R22/00 to retrieve documents that mention safety belts or body harnesses. CPC=B60R22 will match documents with exactly this CPC, CPC=B60R22/low matches documents with this CPC or a child classification of this CPC.
Learn More
Title
Abstract
Claims
Full Document
Find patents
Keywords and boolean syntax (USPTO or EPO format): seat belt searches these two words, or their plurals and close synonyms. "seat belt" searches this exact phrase, in order. -seat -belt searches for documents not containing either word.
For searches using boolean logic, the default operator is AND with left associativity. Note: this means safety OR seat belt is searched as (safety OR seat) AND belt. Each word automatically includes plurals and close synonyms. Adjacent words that are implicitly ANDed together, such as (safety belt), are treated as a phrase when generating synonyms.
Learn More
Search by
Chemistry searches match terms (trade names, IUPAC names, etc. extracted from the entire document, and processed from .MOL files.)
Substructure (use SSS=) and similarity (use ~) searches are limited to one per search at the top-level AND condition. Exact searches can be used multiple times throughout the search query.
Searching by SMILES or InChi key requires no special syntax. To search by SMARTS, use SMARTS=.
To search for multiple molecules, select "Batch" in the "Type" menu. Enter multiple molecules separated by whitespace or by comma.
Learn More
Patent numbers
Search specific patents by importing a CSV or list of patent publication or application numbers.
Pulssteuersatz fuer pulswechselrichter mit optimierten pulsmustern
DE3207440A1
Germany
- Other languages
English - Inventor
Frank Dipl.-Ing. 1000 Berlin Hentschel - Current Assignee
- Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Description
translated from
-
[0004] -
[0005] Pulssteuersatz für Pulswechselrichter -
[0006] mit optimierten Pulsmustern Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Optimierung der Spannungssteuerung von dreiphasigen Pulswechselrichtern gemäß dem Oberbegriff des vorliegenden Patentanspruchs 1. -
[0007] Pulswechselrichter, die insbesondere zur Speisung von Drehfeldmaschinen dienen, erlauben neben der Verstellung der Grundschwingung der Ausgangs spannung nach Amplitude und Frequenz eine zusätzliche Beeinflussung der Oberschwingungen durch mehrfaches Umschalten pro Periode. -
[0008] Es ist ein als Sinus-Dreieck-Verfahren bezeichnetes Verfahren bekannt, bei dem ein dreiphasiges Spannungssollwertsystem mit einer höherfrequenten Dreiecks schwingung verglichen wird und je nach dem Vorzeichen der Differenz der Stromrichterausgang mit der Plus- oder Minusseite der Gleichspannung verbunden wird, vgl. z.B. den Aufsatz von E. Müller, F. Ricke "Die Auswirkungen verschiedener Steuertechniken des Unterschwingungsverfahrens auf die Wechselrichterausgangsspannung" in "BBC-Mitteilungen" Band 60 (1973), Seiten 35 bis 44. Nachteilig bei diesem Verfahren ist ein höherer Oberschwingungseffektivwert bei hohen Aussteuerungen und niedrigen Taktzahlen. -
[0009] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Schaltmuster zu erzeugen, die eine kontinuierliche Verstellung der Grundschwingungsspannung bei möglichst geringem Oberschwingungseffektivwert ermöglichen und/oder bestimmten Bedingungen, die durch die Last (Maschine), der Spannungsquelle (Zwischenkreis) oder den Wechselrichter gegeben sind, optimal angepaßt sind. -
[0010] Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Verfahrensschritte gelöst. -
[0011] Das Verfahren gemäß der Erfindung besitzt gegenüber dem genannten Sinus-Dreiecks-Verfahren den Vorteil, daß es auch für hohe Aus steuerungen spezielle Vergleichskurven ergibt, die effektivwertoptimierten Pulsmustern sehr nahekommen; außerdem werden die Vergleichskurven direkt von der Sollspannung hergeleitet und bedürfen keiner besonderen Synchronisation. -
[0012] Durch die analoge Funktionsbildung ist die Pulserzeugung sehr übersichtlich. -
[0013] Das Verfahren gemäß der Erfindung wird in dem nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher erläutert. -
[0014] Es zeigt die Fig. 1 ein Funktionsschema, mit dem das Verfahren gemäß der Erfindung näher beschrieben wird, die Fig. 2 einen Normierer und Betragsbildner, die Fig. 3 eine Prinzipschaltung des ersten Funktionsbildners, die Fig. 4 eine Prinzipschaltung des zweiten Funktionsbildners, die Fig. 5 eine Prinzipschaltung des dritten Funktionsbildners, die Fig. 5a eine Prinzipschaltung des vierten Funktionsbildners, die Fig. 6 die Ausgangssignale der Funktionsbildner, die Fig. 7 Diskriminatoren für die Größe der Frequenz und des Betrages der Steuer- spannung und die Weiterleitung des Ergebnisses an ein Schaltwerk, das die Fig. 8 zeigt, wobei dort auch die Weiterverarbeitung der Ausgangs signale dieses Schaltwerks dargestellt sind. -
[0015] Die Fig. 9 zeigt Kombinationen der Ausgangssi gnale der Funktionsbildner und die Fig. 10 ein Schema mit den Einsatzbereichen der erzeugten Impulsmuster. -
[0016] In der Figur 1 wird am Eingang E eine dreiphasige Steuerspannung uA, UB, uC als Sollspannung eines dreiphasigen Wechselrichters angelegt. Diese Eingangsspannung wird einem Normierer und Betraqsbildner 5 zugeführt, in dem der Betrag dieser Spannung und die normierten Strangspannungen uA/iui, UB/lul, uC/lul gebildet werden. -
[0017] Den Aufbau dieses Normierers und Betragsbildners 5 zeigt die Fig. 2: es werden die normierten Größen dadurch gebildet, daß in den Dividierern 21, 22, 23 die Strangspannungen durch den Betrag dividiert werden, wobei der Betrag sich aus dem Ausgangswert eines Reglers 24 ergibt, der die Einhaltung der Bedingung überwacht (mit 25,26,27 sind Quadrierer bezeichnet), die bei sinusformigen Eingangsgrößen gilt. u N ist dabei die gewünschte Amplitude der normierten Werte. Mit UAN, uBN, UCN sind die normierten Werte der Strangspannungen bezeichnet. -
[0018] Diese normierten Strangspannungen werden einem ersten Funktionsbildner 1 und einem zweiten Funktionsbildner 2 zugeführt; dem zweiten Funktionsbildner wird ferner das Ausgangs signal eines Kennliniengebers 6 mit nicht-linearer Kennlinie gemäß der Beziehung dem der Betrag lut zugeleitet wird, zugeführt. -
[0019] Im ersten Funktionsbildner 1 wird eine Dreiecks spannung dreifacher Eingangs frequenz erzeugt. Eine Prinzipschaltung des ersten Funktionsbildners 1 ist in der Fig. 3 dargestellt: die drei normierten Strangspannungen werden je einem Begrenzer 31, 32, 33 zugeführt; ihre Ausgangsspannungen werden summiert und einem Verstärker 34 zugeführt, der eine Verstärkung um den Faktor 2 auf den Normpegel durchführt. Die Ausgangsspannung uM3 ist in Fig. 6c dargestellt; Y bedeutet dabei eine Periode der Eingangsspannung. Die Ausgangs spannung entspricht der Vergleichsspannung des bekannten Sinus-Dreiecksverfahrens, jedoch mit Herleitung aus der Eingangsspannung mit dadurch gegebener genauer Synchronisation. -
[0020] In der Fig. 4 ist eine Prinzipschaltung des zweiten Funktionsbildners 2 dargestellt. Wie bereits erwähnt, werden diesem Funktionsbildner ebenfalls die drei normierten Strangspannungen uAN, uBN, UCN zugeführt; ferner wird ihm das Ausgangssignal des Kennlinienbildners 6, dem der Betrag |u| lul zugeleitet wird, zugeführt. Das Ausgangssignal des Kennlinienbildners sei mit cl bezeichnet. Dieses Signal c1 wird drei Multiplizierern 41, 42, 43 zugeführt und dort jeweils mit UAN, UBN, ucN multipliziert und das jeweilige Produkt in Begrenzern 44, 45, 46 auf den halben Normpegel begrenzt. Sodann werden die Differenzen zwischen den Vorzeichen von UAN, UBN, UCN mit Normamplitude (Vorzeichenbildner 47, 48, 49) mit den entsprechenden Aus- gangssignalen der Begrenzer gebildet. Diese Differenzen stellen die Ausgangssignale des Funktionsbildners 2 dar; sie sind mit uAS3, um53, Uc53 bezeichnet. Das Ausgangssignal uAS3 ist in Fig. 6d dargestellt. -
[0021] Die Ausgangs spannung uM3 des ersten Funktionsbildners wird zwei weiteren Funktionsbildnern 3 und 4 zugeführt. -
[0022] Die Prinzipschaltung des dritten Funktionsbildners 3 ist in der Fig. 5 dargestellt. Das Signal uM3 wird im Begrenzer 51 auf den halben Normpegel begrenzt; es wird dann die Differenz zwischen dem 4-fach verstärkten Ausgangssignal des Begrenzers (Verstärker 52) und dem 2-fach verstärkten Signal uM3 (Verstärker 53) gebildet. Diese Differenz bildet das mit uMM5 bezeichnete Ausgangssignal des Funktionsbildners 3; es ist in der Fig. 6b dargestellte Die Prinzipschaltung des vierten Funktionsbildners 4 ist in Fig. 5a dargestellt. Mit 51a ist ein Dreiecksspannungsgenerator bezeichnet. Diesem Generator wird ein Steuersignal einer weiter unten beschriebenen Steuerlogik 7 zugeführt, und zwar entweder auf der Steuerleitung 52a, 53a oder 54a. -
[0023] Ein Steuersignal "D9" auf der Leitung 54a veranlaßt den Generator 51a1 eine Dreiecks spannung mit der 9-fachen Frequenz der Steuerspannung abzugeben; ein Steuersignal "D15" auf der Leitung 53a bewirkt, daß der Generator eine Dreiecksspannung mit der 15-fachen Frequenz der Steuerspannung erzeugt. Ein Signal "F" ("Freipuls") auf der Steuerleitung 52a hat die Bedeutung, daß die Frequenz des Generators frei gewählt werden kann. Dem Generator wird noch das Ausgangssignal UM3 des ersten Funktionsbildners 1 zur Synchronisierung zugeführt. Das Ausgangs signal des Generators ist mit up bezeichnet. Es ist für den Fall des Anliegens des Steuersignals "D9" in Fig. 6a dargestellt. -
[0024] Die Ausgangssignale der vier Funktionsbildner 1,2,3,4 werden einem Schaltwerk 10 zugeleitet, das weiter unten näher beschrieben wird. -
[0025] Die gemessene Frequenz f der Steuerspannung wird nun -ggf. nach Frequenz/Spannungswandlung (Wandler 11) - als Spannung Uf einem Diskriminator 8 zugeführt. Dieser Diskriminator ist näher in der Fig. 7 dargestellt; er besitzt 5 Komparatoren 71, 72, ... 75, die den augenblicklichen Wert von u mit in der Größe gleichmäßig steigenden Spannungen ui, i = 1, ... 5, die Frequenzen f1 < f2 < ... f5 entsprechen, verglichen. Diejenigen Ausgänge des Diskriminators, für die Uf> ui, i = 1, ... 5, gilt, führen ein Ausgangssignal. Die Ausgänge sind vereinfachend.mit f1, ... f5 bezeichnet. Ferner wird der Betrag |u| der der Steuerspannung einem zweiten Diskriminator 9 zugeführt. Er besitzt Komparatoren 76,77,78,79, die lul mit gleichmäßig steigenden Spannungswerten u0 < u1 < ... < U3 vergleichen. Diejenigen Ausgänge des Diskriminators, für die iui s u j = 0, ... 3, gilt, führen ein Ausgangssignal. -
[0026] Die Ausgangssignale der beiden Diskriminatoren werden der bereits erwähnten Steuerlogik 7 zugeführt. -
[0027] Die Steuerlogik 7 besitzt sieben Ausgänge. Davon führen die ersten drei mit "F", "D15", "D9" bezeichneten Ausgänge auf die bereits beschriebenen Steuerleitungen 52a, 53a und 54a für den Dreiecksspannungsgenerator 51a im Funktionsbildner 4. Der mit al, bl, cl bezeichnete Ausgang führt auf drei Schalter al, bl, cl in dem bereits erwähnten Schaltwerk 10, das anschließend (Fig. 8) näher beschrieben wird. -
[0028] Das mit a2, b2, c2 bezeichnete Ausgang führt auf weitere Schalter a2, b2, c2 in diesem Schaltwerk; entsprechendes gilt für die mit a3, b3, c3 und a4, b4, c4 bezeichneten Ausgänge. -
[0029] Die Steuerlogik 7 selbst besteht aus einer Reihe von UND-und ODER-Gliedern, die die Ausgänge der Diskriminatoren 8 und 9 mit den Ausgängen der Steuerlogik noch folgendermaßen verknüpfen ( . bedeutet UND, + bedeutet ODER): "F" = f1 + uo "D15"= f1 4 u0 2 "D9" = f2 . uo . f3 al = T3 + (uo f3) a2 = (f4 . U1 . U2 . f5) +(f2 . u2) a3 = (f3 . f4 . u2) +(f4 . f5 . u1) a4 = (f3 . f4 . u2) + (f4 . f5 . u1 . u2) + (f3 . u2 . u3) Den Aufbau des Schaltwerks 10 zeigt die Fig. 8. Er besteht aus drei Schaltergruppen 81, 82, 83, wobei die erste Schaltergruppe 81 die bereits erwähnten Schalter al, a2, a3, a4, die zweite Schaltergruppe 82 die Schalter bl, ... b4 und die dritte Schaltergruppe 83 die Schalter cl, ... c4 besitzt. Den Schaltern al, b1, cl wird die Ausgangsspannung uD des vierten Funktionsbildners 4, den Schaltern a2, b2, c2, die Ausgangs spannung uM3 des ersten Funktionsbildners 1 und den Schaltern a3, b3, c3 die Ausgangsspannung uMM5 des dritten Funktionsbildners 3 zugeführt. -
[0030] Dem Schalter a4 wird die Ausgangs spannung UAS3 des zweiten Funktionsbildners 2 zugeführt, dem Schalter b4 die Ausgangsspannung uBS3, dem Schalter c4 die Ausgangsspan- nung ucs3 dieses Funktionsbildners. -
[0031] Die'Schalter der ersten Schaltergruppe 81 führen auf eine erste Summationsstelle 84, die Schalter der zweiten Schaltergruppe 82 auf eine zweite Summationsstelle 85 und die Schalter der dritten Schaltergruppe 83 auf eine dritte Summationsstelle 86. -
[0032] Durch entsprechende logische Verknüpfung in der Steuerlogik 7 können nun - neben der Auswahl nur einer oder keiner Ausgangs spannung der Funktionsbildner - eine ganze Reihe von Ausgangsspannungen an den Summationsstellen 84, 85, 86 erzeugt werden. -
[0033] Es hat sich nun gezeigt, daß man für die gestellte Aufgabe der Optimierung mit nur zwei zusätzlichen Kombinationen auskommt und zwar mit der Kombination a3, b3, c3 und a4, b4, c4 geschlossen, wobei die Ausgangsspannungen an den Summationsstellen mit UMMS7As uMMs7B UMMS7C bezeichnet seien, und mit der Kombination a2, b2, c2 und a4, b4, c4 geschlossen, wobei die Ausgangsspannungen an den Summationsstellen mit UMS5A, uMS SB, uMs5c bezeichnet seien. Der Verlauf der Spannung UMMS7A ist in Fig. 9b, der Verlauf der Spannung uMS5A in Fig. 9a dargestellt. -
[0034] Das oben dargestellte Verknüpfungsschema in der Steuerlogik 7 entspricht der Bildung dieser beiden zusätzlichen Kombinationen zusätzlich zur Einzeldurchschaltung der Ausgangs spannungen der Funktionsbildner und dem Sonderfall, daß kein Schalter geschlossen ist. Dieser Zustand sei mit "R" bezeichnet. -
[0035] In der Fig. 10 sind die Einsatzbereiche der Ausgangsspannungen des Schaltwerks 10 in Abhängigkeit der Frequenz-und Betragsmessung der Steuerspannung dargestellt. -
[0036] Die Ausgangs spannung der Summationsstelle 84 wird einer Vergleichsstelle 87 zugeführt (vgl. Fig. 8 und entsprechend Fig. 1), an der die Differenz zwischen der Strangspannung uA und der Ausgangsspannung der Summationsstelle 84 gebildet wird. Die Differenz wird einem Vorzeichendiskriminator 87a zugeführt, dessen Ausgangs signal mit YA bezeichnet ist. -
[0037] Entsprechend wird in einer Vergleichsstelle 88 die Differenz zwischen der Strangspannung uB und der Ausgangsspannung der Summationsstelle 85 gebildet und einem Vorzeichendiskriminator 88a zugeführt, dessen Ausgangs signal mit bezeichnet ist. -
[0038] Schließlich wird in einer Vergleichsstelle 89 die Differenz zwischen der Strangspannung uC und der Ausgangsspannung der Summationsstelle 86 gebildet und einem Vorzeichendiskriminator 89a zugeführt, dessen Ausgangssignal mit fC bezeichnet ist. -
[0039] In den Figuren 6a bis 6d und 9a, 9b ist für die entsprechenden Ausgangsspannungen an den Klemmen 84, 85, die jeweils in der oberen Kurve, zusammen mit der zugehörigen Strangspannung uA, dargestellt sind, in den darunterliegenden Kurven die Ausgangssignale YA wiedergegeben. Es ist dort zusätzlich zwecks Vergleich noch der Verlauf von zB dargestellt. -
[0040] Im Fall, daß keiner der Schalter im Schaltwerk 10 geschlossen wird, entstehen an den Ausgängen der Vorzeichendiskriminatoren Rechteck signale. -
[0041] Die Ausgangssignale fAf CPB> tBw YC steuern je nach Vorzeichen die Thyristoren je eines Zwei ges des Wechselrichters, bezogen jeweils auf einen Strang, an. Dadurch wird die zu diesem Strang gehörende Ausgangsklemme des Wechselrichters entweder mit der +Seite oder der -Seite der Gleichspannung verbunden.
Claims (2)
Hide Dependent
translated from
Claims (2)
Hide Dependent
translated from
- Patentansprüche S Verfahren zur Optimierung der Spannungssteuerung von dreiphasigen Pulswechselrichtern, denen eine konstante Gleichspannung, insbesondere durch einen Zwischenkreis, zugeführt wird, dadurch qekennzeichnet, daß eine dreiphasige Steuerspannung (UA, UB, uc) als Sollspannung vorgegeben wird, aus der der Betrag und die normierten Strangspannungen gebildet werden, daß aus den normierten Strangspannungen und dem Betrag in Funktionsbildnern (1,2,3,4) verschiedene periodische Funktionen hergeleitet werden, daß je nach Frequenz und Betrag der Steuerspannung Signale hergeleitet werden, die zusammen über eine Steuerlogik (7) die Ausgangssignale der Funktionsbildner so zusammenschalten, daß drei Vergleichsspannungen entstehen, und daß je nach beim Vergleich mit den Steuerspannungen gewonnenen Vorzeichen Steuersignale für die Thyristoren je eines Zweiges des Wechselrichters bezüglich des entsprechenden Stranges erzeugt werden, wodurch die zu diesem Strang gehörende Ausgangsklemme des Wechselrichters entweder mit der +Seite oder der -Seite der Gleichspannung verbunden wird.
- 2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet4 daß aus der dreiphasigen Steuerspannung (UA, UB, uc) in einem Normierer und Betragsbildner (5) der Betrag dieser Spannung und die normierten Strangspannungen UA/IuI, UB/lul> Uc/lul9ebiidet werden, die normierten Spannungen einem ersten Funktionsbildner (1) und einem zweiten Funktionsbildner (2) und dwr Betrag lul über einen Kennliniengeber (6) dem zweiten Funktionsbildner (2) zugeführt werden, daß im ersten Funktionsbildner (1) die normierten Strangspannungen begrenzt und addiert werden und die Summe einem ersten Verstärker zugeführt wird, daß im zweiten Funktionsbildner (2) jede normierte Strangspannung mit dem Ausgangs signal des Kennliniengebers multipliziert, das Produkt begrenzt und mit dem Vorzeichen der normierten Strangspannung verglichen wird, daß das Ausgangssignal des ersten Funktionsbildners (1) einem dritten Funktionsbildner (3) zugeführt wird, in dem es einerseits nach Begrenzung einem zweiten Verstärker, andererseits direkt einem dritten Verstärker zugeführt wird und die Ausgangs signale dieser beiden Verstärker miteinander verglichen werden, daß ein weiterer vierter Funktionsbildner (4) vorgesehen ist, der einen Dreieckspannungsgenerator (51a) enthält, dessen Frequenz entweder frei gewählt oder durch ein Steuersignal einer Steuerlogik (7) auf das 15-fache oder 9-fache der Frequenz der Steuerspannung mit Hilfe der Zuführung des Ausgangssignals des ersten Funktionsbildners synchronisiert wird, daß eine der Frequenz der Steuerspannung proportionale Spannung einem ersten Diskriminator (8) zugeführt wird, der in Abhängigkeit von der Größe der Spannung verschiedene Ausgangssignale abgibt, daß der Betrag der Steuerspannung einem zweiten Diskriminator (9) zugeführt wird, der in Abhängigkeit vom Betrag verschiedene Ausgangssignale abgibt, daß die Ausgangs signale der Diskriminatoren der Steuerlogik (7) zugeführt werden, daß die Ausgangssignale des ersten, dritten und vierten Funktionsbildners (1,3,4) gemeinsam drei Schaltergruppen (81, 82, 83) in einem Schaltwerk (10) und je ein Ausgangssignal der drei Ausgangssignale des zweiten Funktionsbildners (2) je einem weiteren Schalter in den drei Schaltergruppen (81, 82, 83) zugeführt werden, daß die Steuerlogik in Abhängigkeit der verschiedenen Ausgangs signale der Diskriminatoren bestimmte Schalter der Schaltergruppen des Schaltwerks schließt, daß die Ausgangssignale des Schaltwerks mit den Strangspannungen der. Steuerspannung verglichen werden und zwar so, daß dasjenige Ausgangssignal einer Schaltergruppe, das sich über den zweiten Funktionsbildner aus einer bestimmten Strangspannung nach Normierung herleitet, mit dieser Strangspannung verglichen wird, und daß in Abhängigkeit von dem Vorzeichen des Vergleichs die Ansteuersignale für die Thyristoren je eines Zweiges des Wechselrichters bezüglich des entsprechenden Stranges gebildet werden, wodurch die zu diesem Strang gehörende Ausgangsklemme des Wechselrichters entweder mit der +Seite oder der -Seite der Gleichspannung verbunden wird.