DE3304207A1

DE3304207A1 - Zwei- oder mehrphasiger spannungszwischenkreisumrichter

Info

Publication number: DE3304207A1
Application number: DE19833304207
Authority: DE
Inventors: Hermann Dipl.-Ing. 1060 Wien Agis; Karl Dipl.-Ing. Dr. 1040 Wien Schiftner
Original assignee: Andritz Hydro GmbH Austria
Current assignee: Andritz Hydro GmbH Austria
Priority date: 1982-02-19
Filing date: 1983-02-08
Publication date: 1983-09-01
Also published as: CH660432A5; AT374311B; ATA63982A

Description

"Zwei- oder mehrphasiger Spannungszwischenkreisumrichter"
Die Erfindurg betrifft einen zwei- oder mehrphasigen Spannungszwischenkreisumrichter bestehend aus einem netzseitigen ungesteuerten Gleichrichter, an dessen Ausgangsklemmen ein Glättungskondensator parallel geschaltet ist und einem lastseitigen Wechselrichter.
Für drehzahlstellbare Antriebe mittlerer Leistung werden in steigendem Maß wartungsarme Drehstrorkäfigläufermotoren mit Umrichterspeisung verwendet. Stand der Technik sind Stromzwischenkreisumrichter mit Phasenfolgelöschung oder Spannungszwischenkreisumrichter. Es sind Spannungszwischenkreisumrichterschaltungen bekannt, welche aus einem ungesteuerten Drehstrombrückengleichrichter mit Glättungskondensator bestehen sowie einem zwangskommutierbaren Thyristorschalter im Längskreis und einer zugehörigen Freilaufdiode zur Spannungsstellung und einer dem Wechselrichter parallelliegenden Stromlöscheinrichtung für den eigentlichen Wechselrichter, der aus sechs steuerbaren Ventilen mit jeweils antiparallel geschalteten Dioden besteht. Speziell bei kleinen bis mittleren Ausgangsleistungen ist der hohe Bauteileaufwand des zwangskommutierbaren Thyristorschalters, der Freilaufdiode und einer separaten Stromlöscheinrichtung wegen der hohen Montage-und Bauteilekosten nachteilig.
Aufgabe der Erfindung ist es einige Bauteile sowohl für den Spannungssteller- als auch den Wechselrichterbetrieb doppelt zu verwenden, um eine Verminderung des Aufwandes zu erzielen.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daS zwischen dem positiven Ausgang des Gleichrichters und der positiven Anspeiseklemme des Wechselrichters eine Kommutierungsdrossel und ein Hauptthyristor in Serie geschaltet sind und daß parallel zu Hauptthyristor eine antiparallel geschaltete Diode angeordnet ist, und daß an die positive Anspeiseklemme des Wechselrichters sowohl die Kathode des Hauptthyristor als auch die Anode eines Löschthyristors geschaltet sind und daß die Kathode des Löschthyristors über die Serienschaltung einer Kommutierungsdrossel und eines Kommutierungskondensators an die negative Anspeiseklemme des Wechselrichters geschaltet ist und daß parallel zum Löschthyristor eine anti parallel geschaltete Diode angeordnet ist.
Vorteilhaft ist die geringe Anzahl von Bauteilen, wodurch Bauteil-, Bestückungs-, Montage- und Kühlkörperkosten gesenkt werden und eine höhere Zuverlässigkeit erzielt wird. Ein weiterer Vorteil insbesondere bei kleineren Leistungen, ist die Möglichkeit rückwärtsleitende Thyristoren sowohl für den Gleichspannungssteller als auch die Stromlöscheinrichtung verwenden zu können, was eine weitere Kostensenkung und Vereinfachung des Aufbaus erlaubt.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist, daß die parallel zum Löschthyristor angeordnete und antiparallel geschaltete Löschdiode als Thyristor ausgebildet ist.
Vorteilhaft ist die Möglichkeit den Kommutierungsstrom in Abhängigkeit vom Laststrom verändern zu können wodurch insbesondere die Kommutierungsverluste bei Entlastung verringert werden und der Wirkungsgrad verbessert wird.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist zwischen der positiven und negativen Anspeiseklemme eine Serienschaltung eines Brernswiderstandes und eines Bremsthyristors geschaltet, dessen Anode zur positven Anspeiseklemme des Wechselrichters hingeschaltet ist.
Durch den steuerbaren Bremskreis wird trotz der nicht ruckspeisefahigen netzseitigen Gleichrichterbrücke die Möglichkeit geschaffen,den Antrieb vorteilhaft gezielt abbremsen zu können.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist, daß die eine Kommutierungsdrossel mit der anderen Kommutierungsdrossel magnetisch gekoppelt ist.
Die Verkoppelung beider Kommutierungsdrosseln erlaubt vorteilhaft die Verringerung der Gesamtabmessungen der beiden Kommutierungsdrosseln.
Die nähere Erläuterung der Erfindung erfolgt an Hand der Figurenbeschreibung, bei der Fig. 1 die Grundschaltung und Fig. 2 eine erweiterte Version zeigt.
In Fig. 1 speist das hier dreiphasig gezeichnete Netz L 1, L 2, L3 eine ungesteuerte Drehstromgleichrichterbrücke 2 mit Glättungskondensator, wobei an Klemme 21 die positive Ausgangsspannung anliegt. In Serie dazu liegt eine Kommutierungsdrossel und ein Hauptthyristor 4 mit antiparalleler Diode 5. Parallel zu den Eingangsklemmen (31, 32) des Wechselrichters 3 liegt der Summenlöschkreis bestehend aus der Serienschaltung des Löschthyristors 6 mit antiparalleler Diode 7 und eine Komznutierungsdrossel 8 sowie der Kommutierungskondensator 9.
Die Summenlöscheinrichtung dient zum Löschen sowohl des Hauptthyristor 4 als auch des Wechselrichters 3. Der Wechselrichter 3 speist in diesem Schaltbeispiel einen dreiphasigen Motor, vorzugsweise einen Kurzschluß läuferasynchronmotor.
Für den Betrieb induktiver Verbraucher wird meist im Bereich konstanten Flusses gearbeitet, was eine frequenzproportionale Wechselrichterspannung bedingt.
Zur Beschreibung der Wirkungsweise des Kommutierungskreises wird vom Zustand treibender Spannung an der Last ausgegangen, d. h. de der Hauptthyristor 4 gezündet ist und die Wechselrichterausgangsklemmen auf unterschiedlichen Potentialen liegen. Der Kommutierungsvorgang wird durch Zünden des Löschthyristors 6 eingeleitet. Es setzt ein Schwingvorgang über die beiden Kommutierungsdrosseln 1 und 8 den Sommutierungskondensator 9 den Glättungskondensator und den Hauptthyristor 4 ein, bei dem der Hauptthyristor 4 gelöscht wird. In Abhängigkeit von der am Kommutierungskondensator 9 anliegenden Spannung (und dem über den Kommutierungskondensator 9 fließenden Strom) wird ein zweiter Kommutierungsvorgang über den Wechselrichter 3 durch Zünden von Wechselrichterthyristoren bewirkt, bei dem der Freilaufzustand, d. h. der Klemmenkurzschluß der Wechselrichterausgangsklemmen erzwungen wird. Dieser Schaltzustand wird durch Zünden des Löschthyristor6 6 und durch Vorgabe von Zündimpulsen an jenen Wechselrichterventilen, die nach der Kommutierung Strom führen sollen, aufgehoben. Durch erneutes Zünden des Hauptthyristors 4 wird die gewünschte treibende Spannung an die ausgewählten Ausgangsklemmen gelegt. Somit wird der Löschthyristor 6 sowohl zur Abkopplung der Zwischenkreisspannung vom Wechselrichter 3 wie auch zur eigentlichen Wechselrichterkommutierung verwendet.
Fig. 2 zeigt alle möglichen, erfindungsgemäßen Erweiterungen.
Die Ausbildung der Löschdiode 7 als Thyristor 10 erlaubt die Auf- und Absteuerung der Kommutierungskreise und damit die Verminderung der Kommutierungsverluste bei Teillast.
Die Aufsteuerung wird durch geeigneter Wahl des Zündzeitpunktes der Wechselrichterthyristoren bei Einleitung des Freilaufzustandes bz. des Hauptthyristors 4 bei Kommutierung auf treibende Spannung bewirkt.
Die Anordnung des Bremskreises, bestehend aus Bremsthyristor 11 und Bremswiderstand 12 erlaubt die gezielte Abbremsung von Antrieben. Der Bremsthyristor 11 wird bei Überspannung am Zwischenkreiskondensator gezündet und wird im Zuge des Wechselrichterkommutierungsvorganges gelöscht.

Claims

Patentansprüche ö) Zwei- oder mehrphasiger Spannungszwischenkreisumrichter bestehend aus einem netzsaitigen ungesteuerten Gleichrichter, an dessen Ausgangskle:nmen ein Glättungskondensator parallel geschaltet ist und einem lastseitigen \stechselrichter, dadurch gekennzeichnet, dar: zwischen der positiven Ausgang des Gleichrichters (21) und der positiven Anspeiseklemme des Wechseirichters (@1) eine Kommutierungsdrossel (1) und ein Hauptthyristor (4) in Serie geschaltet sind und daß parallel zur. Hauptthyristor (4) eine antiparallel geschaltete Diode (5) angeordnet ist, und daß an die positive Anspeiseklemme (31) des Wechselrichters sowohl die Kathode des Hauptthyristor (4) als auch die Anode eines Löschthyristors (6) geschaltet sind und daß die Kathode des Löschthyristors (6) über die Serienschaltung einer Kommutierungsdrossel (8) und eines Kommutierungskondensators (9) an die negative Anspeiseklemme (32) des Wechselrichters (3) geschaltet ist und daß parallel zum Löschthyristor (6) eine antiparallel geschaltete Diode (7) angeordnet ist.
2. Spannungszwischenkreisurichter nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die parallel zum Löschthyristor (6) angeordnete und antiparallel geschaltete Löschdiode (7) als Thyristor (10) ausgebildet ist.
3. Spannungszwischenkreisumrichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daD zwischen der positiven und negativen Anspeiseklemme (1, 32) eine Serienschaltung eines Bremswiderstandes (12) und eines Bremsthyristors (11) geschaltet ist, dessen anode zur positiven Anspe seklerve ( des Wechselrichters (3) hingeschaltet ist.
4. Spannungszwischenkreisumrichter nach eine der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommutierungsdrossel (1) mit der Kommutierungsdrossel (8) magnetisch gekoppelt ist.