DE3236502C2 - Recharging device for a commutation capacitor of an inverter in a DC link converter - Google Patents

Recharging device for a commutation capacitor of an inverter in a DC link converter

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DE3236502C2 DE19823236502 DE3236502A DE3236502C2 DE 3236502 C2 DE3236502 C2 DE 3236502C2 DE 19823236502 DE19823236502 DE 19823236502 DE 3236502 A DE3236502 A DE 3236502A DE 3236502 C2 DE3236502 C2 DE 3236502C2
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Abstract

Um bei einem Kommutierungskondensator (C 3) für die Thyristoren (V 6 bis V 11) eines Wechselrichters (WR) in einem Umrichter mit Gleichspannungszwischenkreis laststromunabhängig stets die gleiche definierte Spannung für die Kommutierung zur Verfügung zu haben, ist neben einer Nachladung des Kommutierungskondensators (C 3) aus dem Zwischenkreis eine zusätzliche, potentialfreie Gleichspannungsquelle (U3) vorgesehen. Die zusätzliche Gleichspannungsquelle (U3) wird durch einen über eine Steuereinrichtung (ST) betätigbaren Halbleiterschalter (HS) an den Kommutierungskondensator (C 3) gelegt. Ferner ist ein Meßwert-Umformer (MV) vorgesehen, durch den die Spannung (UC) am Kommutierungskondensator (C 3) erfaßt wird und der über die Steuereinrichtung (ST) den Halbleiterschalter (HS) solange schließt, bis der Kommutierungskondensator (C 3) auf die definierte Spannung aufgeladen ist.In order to always have the same defined voltage for commutation available for the thyristors (V 6 to V 11) of an inverter (WR) in a converter with a DC link, regardless of the load current, an additional, potential-free DC voltage source (U3) is provided in addition to recharging the commutation capacitor (C 3) from the intermediate circuit. The additional DC voltage source (U3) is connected to the commutation capacitor (C 3) by a semiconductor switch (HS) that can be operated via a control device (ST). A measured value converter (MV) is also provided, by which the voltage (UC) on the commutation capacitor (C 3) is recorded and which closes the semiconductor switch (HS) via the control device (ST) until the commutation capacitor (C 3) is charged to the defined voltage.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Nachladeeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Nachladeeinrichtung ist aus der DE-OS 30 38 230 bekannt.The invention relates to a reloading device according to the preamble of patent claim 1. Such a reloading device is known from DE-OS 30 38 230.

Bei der bekannten Nachladeeinrichtung erfolgt die Nachladung des Kommutierungskondensators über einen Ladewiderstand direkt aus einem Zwischenkreis des Umrichters mit konstanter Gleichspannung. Die zur Verfügung gestellte Spannung reicht jedoch in der Praxis in der Regel nicht aus, um den Kommutierungskondensator nach jedem Kommutierungsvorgang derart nachzuladen, daß die von ihm bereitgestellte Kommutierungsspannung eine sichere Kommutierung des Stromes in den Ventilen des selbstgeführten Wechselrichters gewährleistet. Noch ungünstiger liegen die Verhältnisse, wenn eine Nachladung des Kommutierungskondensators aus einem Zwischenkreis mit variabler Spannung erfolgt.In the known recharging device, the commutation capacitor is recharged via a charging resistor directly from an intermediate circuit of the converter with a constant direct voltage. In practice, however, the voltage provided is usually not sufficient to recharge the commutation capacitor after each commutation process in such a way that the commutation voltage it provides ensures reliable commutation of the current in the valves of the self-commutated inverter. The situation is even more unfavorable if the commutation capacitor is recharged from an intermediate circuit with a variable voltage.

Um sicherzustellen, daß stets eine ausreichend hohe Kommutierungsspannung am Kommutierungskondensator zur Verfügung steht, ist es durch die eingangs erwähnte DE-OS 30 38 230 bekannt, die Nachladung des Kommutierungskondensators statt aus dem Zwischenkreis vorzunehmen, durch eine separate vom Potential des Gleichspannungszwischenkreises unabhängige Gleichspannungsquelle zu bewältigen, die aus einem Netz- Transformator, einem Gleichrichter und einem Kondensator besteht. Der Aufwand für eine derartige Nachladeeinrichtung ist jedoch bedeutend, da sie eine Gleichspannung bereitstellen muß, die noch höher ist, als die des Gleichspannungszwischenkreises des Umrichters. Da zudem die Nachladung ungesteuert erfolgt, müssen die Bauelemente des Kommutierungskreises entsprechend sicher und damit überdimensioniert ausgelegt werden.In order to ensure that a sufficiently high commutation voltage is always available at the commutation capacitor, it is known from the aforementioned DE-OS 30 38 230 that the commutation capacitor can be recharged using a separate DC voltage source that is independent of the potential of the DC voltage intermediate circuit and consists of a mains transformer, a rectifier and a capacitor, rather than from the intermediate circuit. However, the cost of such a recharging device is significant, since it must provide a DC voltage that is even higher than that of the DC voltage intermediate circuit of the converter. In addition, since the recharging is uncontrolled, the components of the commutation circuit must be designed to be safe and therefore oversized.

Aus der DE-AS 12 33 471 ist zwar bereits eine Nachladeeinrichtung bekannt, durch die über einen Thyristor die Spannung einer unabhängigen Gleichspannungsquelle gezielt zur Nachladung des Kommutierungskondensators eingesetzt wird, jedoch ist nicht sichergestellt, daß der Kommutierungskondensator stets auf die gleiche Spannung nachgeladen wird, so daß auch hier eine Überdimensionierung der Bauelemente erforderlich ist.A recharging device is already known from DE-AS 12 33 471, through which a thyristor the voltage of an independent DC voltage source is specifically used to recharge the commutation capacitor, but it is not guaranteed that the commutation capacitor is always recharged to the same voltage, so that over-dimensioning of the components is also necessary here.

In der US-PS 33 84 804 ist eine Reihenschaltung einer zusätzlichen Spannungsquelle mit der Quelle der Zwischenkreisspannung beschrieben. In diesem Falle muß jedoch die zusätzliche Spannungsquelle die volle Kommutierungsspannung liefern.US Patent No. 3,384,804 describes a series connection of an additional voltage source with the source of the intermediate circuit voltage. In this case, however, the additional voltage source must supply the full commutation voltage.

Aus der GB-PS 14 29 880 ist es an sich bekannt, daß eine zusätzliche Spannungsquelle bei einem Stromrichter durch einen primärseitig am den Stromrichter speisenden Netz angeschlossenen Transformator, einen Gleichrichter und einen Kondensator gebildet wird.It is known per se from GB-PS 14 29 880 that an additional voltage source in a power converter is formed by a transformer connected on the primary side to the network supplying the power converter, a rectifier and a capacitor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs angegebene Nachladeeinrichtung derart zu verbessern, daß mit geringem Aufwand eine gezielte Nachladung des Kommutierungskondensators auf eine die Kommutierung des Wechselrichters stets sicherstellende Spannung ermöglicht wird, ohne daß die Bauelemente des Kommutierungskreises überdimensioniert werden müssen.The invention is based on the object of improving the recharging device specified at the outset in such a way that a targeted recharging of the commutation capacitor to a voltage that always ensures the commutation of the inverter is possible with little effort, without the components of the commutation circuit having to be over-dimensioned.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.This object is achieved according to the invention by the features characterized in claim 1.

Durch die zusätzliche Gleichspannungsquelle wird vorteilhafterweise ständig sichergestellt, daß der Kommutierungskondensator auf eine ausreichend hohe Spannung nachgeladen wird. Überraschenderweise ist der Aufwand für die zusätzliche Gleichspannungsquelle gering, da sie ja nur den Spannungshub bereitstellen muß, der über der ohnehin für die Nachladung vorhandenen Zwischenkreisgleichspannung liegt. Infolge des Meßwert-Umformers für die Kondensatorgleichspannung kann darüber hinaus auch die Nachladung so gezielt eingesetzt werden, daß stets nur bis zu einer bestimmten Spannung nachgeladen wird, wodurch alle Bauelemente des Kommutierungskreises lediglich im Hinblick auf diese Spannung bemessen sein müssen.The additional DC voltage source advantageously ensures that the commutation capacitor is constantly recharged to a sufficiently high voltage. Surprisingly, the cost of the additional DC voltage source is low, since it only has to provide the voltage swing that is above the intermediate circuit DC voltage that is already available for recharging. Thanks to the measured value converter for the capacitor DC voltage, recharging can also be used in such a targeted manner that recharging only takes place up to a certain voltage, meaning that all components in the commutation circuit only have to be dimensioned with regard to this voltage.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Nachladeeinrichtung nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Besonders vorteilhaft läßt sich die Nachladeeinrichtung dabei bei einem Umrichter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7 einsetzen, der aus der eingangs erwähnten DE-OS 30 38 230 bekannt ist.Advantageous embodiments of the recharging device according to the invention are characterized in the subclaims. The recharging device can be used particularly advantageously in a converter according to the preamble of claim 7, which is known from the DE-OS 30 38 230 mentioned at the beginning.

Die Erfindung soll im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert werden. Es zeigtThe invention will be explained below using an embodiment shown in the drawing. It shows

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild eines Zwischenkreis-Umrichters mit der Nachladeeinrichtung nach der Erfindung, und Fig. 1 is a schematic diagram of an intermediate circuit converter with the recharging device according to the invention, and

Fig. 2 die zeitlichen Zusammenhänge zwischen den Ansteuersignalen einzelner Thyristoren und dem Spannungs- und Stromkurvenverlauf am Kondensator der Kommutierungseinrichtung für den in Fig. 1 gezeigten Wechselrichter. Fig. 2 shows the temporal relationships between the control signals of individual thyristors and the voltage and current curves at the capacitor of the commutation device for the inverter shown in Fig. 1.

Gemäß Fig. 1 liegt ein Gleichspannungszwischenkreis-Umrichter zwischen einem speisenden Netz U 1, V 1, W 1 und einer (nicht dargestellten) Last an seinen Ausgangsklemmen U 2, V 2 , W 2. Dabei speist ein ungesteuerter Netzgleichrichter GR 1 aus dem dreiphasigen Netz U 1, V 1, W 1 einen ersten Gleichspannungszwischenkreis mit einer Glättungsdrossel L 1 und einem Stütz-Kondensator C 1. Die in diesem Zwischenkreis konstante Spannung U D 1 liegt am Eingang eines Choppers CH als einem Gleichspannungs-Stellglied, das einen zweiten Zwischenkreis mit variabler Spannung U D 2 speist. Der zweite Zwischenkreis weist eine Glättungsdrossel L 2 und einen Kondensator C 2 auf, an dessen Klemmen ein dreiphasiger Wechselrichter WR mit den Wechselrichter-Thyristoren V 6 bis V 11 in Drehstrom-Brückenschaltung angeschlossen ist. Antiparallel zu den Wechselrichter-Thyristoren V 6 bis V 11 sind Freilaufdioden V 12 bis V 17 geschaltet. Zwischen der negativen Klemme des Kondensators C 2 und dem Eingang des Wechselrichters WR liegt ein Entkopplungs-Thyristor V 3 mit antiparallelgeschalteter Löschdiode V 4, durch den der Gleichspannungszwischenkreis vom Wechselrichter WR vor der Löschung der Wechselrichter-Thyristoren V 6 bis V 11 abtrennbar ist. Durch den Einsatz des Entkopplungs-Thyristors V 3 wird ein Kurzschluß des Gleichspannungszwischenkreises während des Löschens der Wechselrichter-Thyristoren verhindert.According to Fig. 1, a DC intermediate circuit converter is located between a supply network U 1 , V 1 , W 1 and a load (not shown) at its output terminals U 2 , V 2 , W 2 . An uncontrolled mains rectifier GR 1 feeds a first DC intermediate circuit with a smoothing choke L 1 and a backup capacitor C 1 from the three-phase network U 1 , V 1 , W 1 . The constant voltage U D 1 in this intermediate circuit is at the input of a chopper CH as a DC actuator, which feeds a second intermediate circuit with variable voltage U D 2 . The second intermediate circuit has a smoothing choke L 2 and a capacitor C 2 , to the terminals of which a three-phase inverter WR with the inverter thyristors V 6 to V 11 is connected in a three-phase bridge circuit. Freewheeling diodes V 12 to V 17 are connected anti-parallel to the inverter thyristors V 6 to V 11. Between the negative terminal of the capacitor C 2 and the input of the inverter WR there is a decoupling thyristor V 3 with an anti-parallel-connected quenching diode V 4 , by means of which the DC intermediate circuit can be separated from the inverter WR before the inverter thyristors V 6 to V 11 are quenched. The use of the decoupling thyristor V 3 prevents a short circuit in the DC intermediate circuit during the quenching of the inverter thyristors.

Zur Löschung der Wechselrichter-Thyristoren V 6 bis V 11 sowie des Entkopplungs-Thyristors V 3 ist eine Summenlöscheinrichtung vorgesehen, die aus einem eine Drosselspule L 3 und einem Kommutierungskondensator C 3 aufweisenden Schwingkreis und einem ersten Schwingkreis- Thyristor V 1 sowie einem zweiten Schwingkreis-Thyristor V 2 gebildet ist.To extinguish the inverter thyristors V 6 to V 11 and the decoupling thyristor V 3 , a total extinguishing device is provided which is formed from an oscillating circuit having a choke coil L 3 and a commutation capacitor C 3 and a first oscillating circuit thyristor V 1 and a second oscillating circuit thyristor V 2 .

Aus der variablen Zwischenkreis-Gleichspannung U D 2 wird mit Hilfe der Thyristoren V 6 bis V 11 des Wechselrichters und der ihnen antiparallelgeschalteten Freilaufdioden V 12 bis V 17 ein Drehstromsystem erzeugt, das an den Klemmen U 2, V 2, W 2 für die (nicht dargestellte) Last zur Verfügung steht. Die sechs Thyristoren V 6 bis V 11 des Wechselrichters WR werden dazu jeweils ≤ 180° el einer Periode der Ausgangswechselspannung gezündet und in bekannter Weise nach jeweils 60° el durch die Summenlöscheinrichtung gelöscht.A three-phase system is generated from the variable intermediate circuit DC voltage U D 2 with the help of the inverter's thyristors V 6 to V 11 and the freewheeling diodes V 12 to V 17 connected in anti-parallel to them, which is available at the terminals U 2 , V 2 , W 2 for the load (not shown). The six thyristors V 6 to V 11 of the inverter WR are each fired ≤ 180° el of a period of the output AC voltage and are extinguished in a known manner after every 60° el by the sum extinguishing device.

Zu Beginn jeder Löschphase wird durch kurzzeitiges Zünden des zweiten Schwingkreis-Thyristors V 2 der Schwingkreis angeregt, dessen Umschwingvorgang den bisher leitenden Entkopplungs-Thyristor V 3 sperrt. Nach Ablauf der Schonzeit des zweiten Schwingkreis-Thyristors V 2 und Zünden des ersten Schwingkreis-Thyristors V 1 erfolgt ein erneuter Umschwingvorgang, dessen Strom über die Freilaufdioden V 12 bis V 17 des Wechselrichters fließt und damit die bis dahin leitenden Wechselrichter- Thyristoren V 6 bis V 11 sperrtAt the beginning of each extinguishing phase, the second oscillating circuit thyristor V 2 is briefly fired to excite the oscillating circuit, and its oscillation process blocks the previously conductive decoupling thyristor V 3. After the grace period of the second oscillating circuit thyristor V 2 has expired and the first oscillating circuit thyristor V 1 is fired, another oscillation process takes place, the current from which flows through the inverter's freewheeling diodes V 12 to V 17 , thereby blocking the inverter thyristors V 6 to V 11 , which had been conductive until then.

Nach Ablauf des gesamten Umschwingvorgangs besitzt der Kommutierungskondensator C 3 die gleiche Polarität wie zu Beginn des Löschvorganges.After the entire oscillation process has been completed, the commutation capacitor C 3 has the same polarity as at the beginning of the quenching process.

Bedingt durch die Verluste während der Löschphase und dem Energieaustausch mit (nicht gezeigten) Beschaltungselementen der Leistungshalbleiter erreicht der Kommutierungskondensator C 3 seine Spannungsamplitude wie zu Anfang der Kommutierungsphase nicht mehr.Due to the losses during the quenching phase and the energy exchange with (not shown) circuit elements of the power semiconductors, the commutation capacitor C 3 no longer reaches its voltage amplitude as at the beginning of the commutation phase.

Um den Spannungsverlust auszugleichen, ist in bekannter Weise der Kommutierungskondensator C 3 mit dem ersten Zwischenkreis konstanter Gleichspannung U D 1 des Umrichters über einen Ladewiderstand R 1 verbunden. Diese Nachladung reicht jedoch nicht aus, um eine ausreichend hohe Kommutierungsspannung zu jedem Betriebsaugenblick und unter allen Lastverhältnissen bereitzustellen.In order to compensate for the voltage loss, the commutation capacitor C 3 is connected in a known manner to the first intermediate circuit of constant direct voltage U D 1 of the converter via a charging resistor R 1. However, this recharging is not sufficient to provide a sufficiently high commutation voltage at all operating times and under all load conditions.

Gemäß der Erfindung ist deshalb eine zusätzliche, potentialfreie Gleichspannungsquelle U 3 vorgesehen, die durch einen durch eine Steuereinrichtung ST betätigbaren Halbleiterschalter HS an den Kommutierungskondensator C 3 gelegt wird. Zusätzlich ist ein Meßwertumformer MV vorgesehen, durch den die Spannung U C am Kommutierungskondensator C 3 erfaßt wird. Durch den Meßwertumformer wird die Steuereinrichtung ST derart beeinflußt, daß sie den Halbleiterschalter HS so lange und nur so lange schließt, bis der Kommutierungskondensator C 3 auf eine definierte Spannung aufgeladen ist.According to the invention, an additional, potential-free direct voltage source U 3 is therefore provided, which is connected to the commutation capacitor C 3 by a semiconductor switch HS that can be actuated by a control device ST . In addition, a measuring transducer MV is provided, by which the voltage U C at the commutation capacitor C 3 is recorded. The control device ST is influenced by the measuring transducer in such a way that it closes the semiconductor switch HS for as long and only as long as the commutation capacitor C 3 is charged to a defined voltage.

Die zusätzliche potentialfreie Gleichspannungsquelle U 3 wird dabei durch die Hintereinanderschaltung eines primärseitig an dem den Umrichter speisenden Netz U 1, V 1, W 1 zweiphasig anliegenden Transformators T 1, eines Gleichrichters GR 2 und eines Kondensators C 4 gebildet. Eine Sicherung im Primärkreis des Transformators T 1 ist mit F 1 bezeichnet. Der Aufwand für die zusätzliche Gleichspannungsquelle ist gering, denn der Transformator T 1 kann als Teil- bzw. Hilfswicklung eines Transformators für die Steuerspannung des Umrichters oder für andere Hilfsversorgungen ausgebildet sein. Als Ladewiderstand dient aus der zusätzlichen Gleichspannungsquelle der Widerstand R 1.The additional potential-free direct voltage source U 3 is formed by the series connection of a transformer T 1 , a rectifier GR 2 and a capacitor C 4 , which is connected in two phases on the primary side of the network U 1 , V 1 , W 1 that supplies the converter. A fuse in the primary circuit of the transformer T 1 is designated F 1 . The cost of the additional direct voltage source is low, because the transformer T 1 can be designed as a partial or auxiliary winding of a transformer for the control voltage of the converter or for other auxiliary supplies. The resistor R 1 from the additional direct voltage source serves as the charging resistor.

Der Halbleiterschalter HS kann ein Thyristor mit Umschwingschaltung, ein GTO-Thyristor oder ein Leistungstransistor mit Treiberstufe sein.The semiconductor switch HS can be a thyristor with a reversing circuit, a GTO thyristor or a power transistor with a driver stage.

Durch Schließen des Halbleiterschalters HS vor jedem erneuten Löschvorgang ist gewährleistet, daß der Kommutierungskondensator C 3 stets auf eine definierte Spannung aufgeladen ist. Diese Spannung ist höher zu wählen, als die maximale Zwischenkreisspannung des zweiten Zwischenkreises U D 2. Unter allen Lastverhältnissen tritt die gleiche Beanspruchung der Elemente im Löschkreis auf.By closing the semiconductor switch HS before each new quenching process, it is ensured that the commutation capacitor C 3 is always charged to a defined voltage. This voltage must be higher than the maximum intermediate circuit voltage of the second intermediate circuit U D 2 . The same stress on the elements in the quenching circuit occurs under all load conditions.

Ein höherer Sicherheitsabstand zur minimalen negativen Sperrspannung für den zweiten Schwingkreis-Thyristor V 2 nach der ersten Hälfte der Umschwingperiode des Schwingkreises L 3 bis C 3 über die Löschdiode V 4 ist ebenfalls gewährleistet. Dieser Betriebspunkt ist besonders wichtig, sobald als Last am Wechselrichter WR ein Drehstrommotor angeschlossen ist, der bedingt durch sein Gegenmoment bzw. seine Schwungmasse im Generatorbetrieb arbeitet und seine Energie an den Kondensator C 2 im zweiten Zwischenkreis abgibt, so daß die Zwischenkreisspannung U D 2 über ihren zulässigen Betriebswert angehoben wird.A greater safety margin to the minimum negative blocking voltage for the second oscillating circuit thyristor V 2 after the first half of the reversal period of the oscillating circuit L 3 to C 3 via the quenching diode V 4 is also ensured. This operating point is particularly important as soon as a three-phase motor is connected as a load to the inverter WR , which operates in generator mode due to its counter torque or its flywheel and transfers its energy to the capacitor C 2 in the second intermediate circuit, so that the intermediate circuit voltage U D 2 is raised above its permissible operating value.

Zur Entlastung des Halbleiterschalters HS und zur Aufladung des Kommutierungskondensators C 3 beim ersten Einschaltaugenblick wird im Zuge der Verbindung des Kommutierungskondensators C 3 mit dem Zwischenkreis konstanter Gleichspannung U D 1 eine in Richtung auf den Kommutierungskondensator C 3 gepolte Diode V 5 angeordnet.In order to relieve the load on the semiconductor switch HS and to charge the commutation capacitor C 3 at the first moment of switch-on, a diode V 5 polarized in the direction of the commutation capacitor C 3 is arranged in the course of the connection of the commutation capacitor C 3 to the intermediate circuit of constant direct voltage U D 1 .

Über die Steuereinrichtung ST ist sicherzustellen, daß der Entkopplungs- Thyristor V 3 gleichzeitig mit dem Halbleiterschalter HS angesteuert wird.The control device ST must ensure that the decoupling thyristor V 3 is controlled simultaneously with the semiconductor switch HS .

Die Fig. 2 zeigt den zeitlichen Verlauf der Spannung U C und des Stromes I C am Kommutierungskondensator C 3, während des Löschvorgangs der Wechselrichter-Thyristoren V 6 bis V 11 sowie des Entkopplungs-Thyristors V 3. Fig. 2 shows the time course of the voltage U C and the current I C at the commutation capacitor C 3 , during the quenching process of the inverter thyristors V 6 to V 11 and the decoupling thyristor V 3 .

Vor Beginn der Löschphase durch Zünden des zweiten Schwingkreis-Thyristors V 2 ist der Entkopplungs-Thyristor V 3 gezündet, die Spannung U C des Kommutierungskondensators C 3 steht auf der gewünschten Höhe und der Kondensatorstrom I C ist Null. Der Umschwingvorgang beginnt mit Zünden des zweiten Umschwing-Thyristors V 2, wodurch der Entkopplungs-Thyristor V 3 gelöscht wird. Der Kondensator C 3 entlädt sich mit ansteigendem Strom I C und lädt sich anschließend auf negative Spannung um. Durch Zünden des ersten Schwingkreis-Thyristors V 1 entlädt sich danach der Kommutierungskondensator C 3 unter Abgabe eines negativen Stromes I C in umgekehrter Richtung.Before the start of the extinguishing phase by firing the second resonant circuit thyristor V 2 , the decoupling thyristor V 3 is fired, the voltage U C of the commutation capacitor C 3 is at the desired level and the capacitor current I C is zero. The oscillation process begins with firing the second resonant circuit thyristor V 2 , which quenches the decoupling thyristor V 3 . The capacitor C 3 discharges with increasing current I C and then charges to a negative voltage. By firing the first resonant circuit thyristor V 1 , the commutation capacitor C 3 then discharges in the opposite direction, releasing a negative current I C.

Wie zu erkennen ist, erreicht die Spannung U C nicht mehr die Amplitude zu Beginn der Löschphase. Hier nun setzt die Nachladung für die zusätzliche Gleichspannungsquelle ein. Die Steuereinrichtung ST erhält einen Impuls NL, wodurch der Halbleiterschalter HS geschlossen wird. Gleichzeitig wird auch der Entkopplungs-Thyristor V 3 erneut gezündet. Damit kann der Kommutierungskondensator C 3 nachgeladen werden, bis über den Meßwertumformer ein Signal MV abgegeben wird, das signalisiert, daß die gewünschte Spannungsamplitude wieder erreicht ist. Die Steuereinrichtung ST öffnet daraufhin den Halbleiterschalter HS. Der Kommutierungskondensator C 3 steht mit einer definierten Kommutierungsspannung für den nächsten Löschvorgang zur Verfügung.As can be seen, the voltage U C no longer reaches the amplitude at the beginning of the erasing phase. This is where the recharging for the additional DC voltage source begins. The control device ST receives a pulse NL , which closes the semiconductor switch HS . At the same time, the decoupling thyristor V 3 is fired again. This allows the commutation capacitor C 3 to be recharged until a signal MV is emitted via the transducer, which signals that the desired voltage amplitude has been reached again. The control device ST then opens the semiconductor switch HS . The commutation capacitor C 3 is available with a defined commutation voltage for the next erasing process.

Claims (8)

1. Nachladeeinrichtung für einen Kommutierungskondensator eines Wechselrichters in einem Umrichter mit Gleichspannungszwischenkreis mit konstanter und/oder variabler Zwischenkreisspannung, bei der der Kommutierungskondensator entweder aus dem Zwischenkreis oder über eine zusätzliche potentialfreie Gleichspannungsquelle nachgeladen wird, dadurch gekennzeichnet, daß
- zwecks Aufwandverminderung die zusätzliche potentialfreie Gleichspannungsquelle (T 1, GR 2, C 4) eine im Vergleich zur konstanten Zwischenkreisspannung (U D 1) nur geringe Spannung (U 3) aufweist und in Reihe zur konstanten Zwischenkreisspannung (U D 1) geschaltet ist und diese Reihenschaltung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Kommutierungsvorgängen durch einen durch eine Steuereinrichtung (ST) betätigbaren Halbleiterschalter (HS) über einen Ladewiderstand (R 1) an den Kommutierungskondensator (C 3) gelegt wird, und - ein Meßwert-Umformer (MV) vorgesehen ist, durch den die Spannung (U C ) am Kommutierungskondensator (C 3) erfaßt wird und der über die Steuereinrichtung (ST) den Halbleiterschalter (HS) solange geschlossen hält, bis der Kommutierungskondensator (C 3) auf eine definierte Spannung aufgeladen ist.
1. Recharging device for a commutation capacitor of an inverter in a converter with a DC link with constant and/or variable DC link voltage, in which the commutation capacitor is recharged either from the DC link or via an additional potential-free DC voltage source, characterized in that
- in order to reduce the cost, the additional potential-free direct voltage source (T 1 , GR 2 , C 4 ) has a voltage (U 3 ) which is only low compared to the constant intermediate circuit voltage (U D 1 ) and is connected in series with the constant intermediate circuit voltage (U D 1 ) and this series connection is connected to the commutation capacitor (C 3 ) between two successive commutation processes by a semiconductor switch (HS) which can be actuated by a control device (ST) via a charging resistor (R 1 ), and - a measuring value converter (MV) is provided, by which the voltage (U C ) at the commutation capacitor (C 3 ) is detected and which keeps the semiconductor switch (HS) closed via the control device (ST) until the commutation capacitor (C 3 ) is charged to a defined voltage.
2. Nachladeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche potentialfreie Gleichspannungsquelle (T 1, GR 2, C 4) durch die Hintereinanderschaltung eines primärseitig an dem den Umrichter speisenden Netz (U 1, V 1, W 1) liegenden Transformators (T 1), eines Gleichrichters (GR 2) und eines Kondensators (C 4) gebildet ist. 2. Recharging device according to claim 1, characterized in that the additional potential-free direct voltage source (T 1 , GR 2 , C 4 ) is formed by the series connection of a transformer (T 1 ) located on the primary side of the network feeding the converter (U 1 , V 1 , W 1 ), a rectifier (GR 2 ) and a capacitor (C 4 ). 3. Nachladeeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator (T 1) als Teil- bzw. Hilfswicklung eines Transformators für die Hilfsversorgung des Umrichters (Steuertransformator) ausgebildet ist. 3. Recharging device according to claim 2, characterized in that the transformer (T 1 ) is designed as a partial or auxiliary winding of a transformer for the auxiliary supply of the converter (control transformer). 4. Nachladeeinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator (T 1) der zusätzlichen Gleichspannungsquelle (T 1, GR 2, C 4) einphasig an das speisende Netz (U 1, V 1, W 1) angeschlossen ist. 4. Recharging device according to claim 2 or 3, characterized in that the transformer (T 1 ) of the additional direct voltage source (T 1 , GR 2 , C 4 ) is connected in single phase to the supply network (U 1 , V 1 , W 1 ). 5. Nachladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine in Durchlaßrichtung auf den Kommutierungskondensator (C 3) gepolte Diode (V 5) parallel zur Reihenschaltung aus der zusätzlichen Gleichspannungsquelle (T 1, GR 2, C 4) und dem Halbleiterschalter (HS) liegt. 5. Recharging device according to one of claims 1 to 4, characterized in that a diode (V 5 ) polarized in the forward direction on the commutation capacitor (C 3 ) is parallel to the series connection of the additional direct voltage source (T 1 , GR 2 , C 4 ) and the semiconductor switch (HS) . 6. Nachladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterschalter (HS) als Thyristor mit Umschwingschaltung, als gateabschaltbarer Thyristor (GTO) oder als Leistungstransistor mit Treiberstufe ausgebildet ist. 6. Recharging device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the semiconductor switch (HS) is designed as a thyristor with oscillation circuit, as a gate-turn-off thyristor (GTO) or as a power transistor with driver stage. 7. Nachladeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der der Kommutierungskondensator Teil einer Summenlöscheinrichtung für Thyristoren des Wechselrichters in einem Umrichter ist,
- der aus der Hintereinanderschaltung eines Netzgleichrichters, eines ersten Zwischenkreises mit konstanter Gleichspannung, eines Gleichspannungsstellgliedes, eines zweiten Zwischenkreises mit variabler Zwischenkreisspannung und des Wechselrichters aufgebaut ist, - bei dem die Thyristoren des Wechselrichters und diesen antiparallel geschaltete Freilaufdioden in Brückenschaltung angeordnet sind, - bei dem die Summenlöscheinrichtung aus einem eine Drosselspule und den Kommutierungskondensator aufweisenden Schwingkreis und einem ersten sowie einem zweiten Schwingkreis- Thyristor gebildet ist, und - bei dem der Schwingkreis und der gezündete zweite Schwingkreis- Thyristor über eine Löschdiode einen antiparallel zu ihr angeordneten Entkopplungsthyristor löschen sowie den Kommutierungskondensator umladen, worauf anschließend der gezündete erste Schwingkreis- Thyristor den umgeladenen Schwingkreis an die variable Zwischenspannung legt,
7. Recharging device according to one of claims 1 to 6, in which the commutation capacitor is part of a total quenching device for thyristors of the inverter in a converter,
- which is constructed from the series connection of a mains rectifier, a first intermediate circuit with constant DC voltage, a DC voltage actuator, a second intermediate circuit with variable intermediate circuit voltage and the inverter, - in which the thyristors of the inverter and the freewheeling diodes connected in antiparallel to them are arranged in a bridge circuit, - in which the sum quenching device is formed from an oscillating circuit having a choke coil and the commutation capacitor and a first and a second oscillating circuit thyristor, and - in which the oscillating circuit and the triggered second oscillating circuit thyristor quench a decoupling thyristor arranged antiparallel to it via a quenching diode and recharge the commutation capacitor, whereupon the triggered first oscillating circuit thyristor subsequently applies the recharged oscillating circuit to the variable intermediate voltage,
dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterschalter (HS) gleichzeitig mit einem Ansteuersignal für den Entkopplungsthyristor (V 3) geschlossen wird. characterized in that the semiconductor switch (HS) is closed simultaneously with a control signal for the decoupling thyristor (V 3 ).
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