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Verfahren zur Ansteuerung eines selbstgeführten
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Wechselrichters Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren-zur Ansteuerung
eines selbstgeführten Wechselrichters-gemäß gemäßdem-Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein solches Verfahren zur Ansteuerung eines selbstgeführten Wechselrichters
ist aus R. Jötten, "Leistungselektronik", Band 1, Vieweg-Verlag, Braunschweig, 1977,
Seite 262, Bild 18.18 bekannt. Im bekannten Fall erfolgt die Löschung der steuerbaren
Halbleiterventile durch eigene Löschschaltungen (Kommutierungseinrichtungen).
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Bei Einsatz von über den Steuer-anschluß (Gatej abschaltbaren (turn
off) Thyristoren (GTO-Thyristoren) werden zwar besondere Kommutierungseinrichtungen
für den normalen Betrieb nicht mehr benötigt, jedoch sind die Schutzprobleme im
Fehlerfall noch schwieriger zu lösen als bei Thyristor-Wechselrichtern mit besonderen
-Kommutierungseinrichtungen, weil die Durchlaßverluste der GTO-Thyristoren prinzipiell
höher sind als bei nicht
abschaltbaren Thyristoren.
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Der schwerwiegendste Störungsfall ist die sogenannte Durchzündung,
wenn die Hauptthyristoren ungewollt gleichzeitig leiten und dadurch den Gleichspannungskreis
kurzschließen. Als Folge eines solchen Kurzschlusses entwickelt eine als Last an
den selbst geführten Wechselrichter angeschlossene Asynchronmaschine kurzzeitig
über die zu den Hauptthyristoren antiparallel liegenden Dioden einen dreipoligen
Kurzschlußstrom. In Betriebspunkten mit vollem Maschinenfluß muß bei leistungsstarken
Anlagen die Höhe dieses Stoßkurzschlußstromes durch Vordrosseln begrenzt werden,
um mechanische Schäden am Antrieb zu vermeiden. Die Vordrosseln verringern außerdem
bei Betrieb mit vollem Maschinenfluß in gewünschter Weise die durch die Pulsmodulation
der Wechselrichterspannung bedingten höheren Harmonischen des Motorstromes.
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Im normalen Betrieb mit höchster Wechselrichterspannung ist dagegen
die von der Vordrossel verursachte strom-und frequenzproportionale Verringerung
der Spannungsgrundschwingung an der Asynchronmaschine an und für sich unerwünscht,
weil sie eine starke Abnahme des Kippmomentes bewirkt. Deshalb muß entweder die
Induktivität der zwischen zwei Ventilpaaren angeordneten Vordrosseln klein im Verhältnis
zur Lastinduktivität ausgelegt werden - was jedoch für den betrachteten Störungsfall
der Durchzündung von Nachteil ist, da die Anstiegssteilheit des sich ausbildenden
Kurzschlußstromes nur unzureichend begrenzt wird - oder zusätzliche Wechselstrom-Vordrosseln
werden bei Betrieb im Feldschwächbereich über Schalter kurzgeschlossen, sobald der
Maschinenfluß soweit verringert ist, daß der im beschriebenen Störungsfall auftretende
Stoßkurzschlußstrom auch ohne Vordrossel den zulässigen Wert nicht mehr übersteigen
kann.
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Derartige Schalter sind jedoch aufwendig und einem Ver-
schleim
unterworfen.
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Der Erfindung liegt davon ausgehend die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zur Ansteuerung eines selbstgeführten Wechselrichters der eingangs genannten Art
anzugeben, das eine geringe Störungsbeeinflussung bzw. einen guten Störungsschutz
der Halbleiterventile und der Last ohne den aufwendigen Einsatz zusätzlicher Schalter
gewährleistet, wobei allein durch Steuerungsmaßnahmen und ohne Kommutierungseinrichtungen
löschbare Halbleiterventile vorzusehen sind.
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Diese Aufgabe wird durch im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.
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Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß die Induktivität der zwischen zwei Ventilpaaren angeordneten Drosselspulen nicht
mehr klein gegenüber der Lastinduktivität sein muß. In Verbindung mit dem neuen
Steuerverfahren kann die Induktivität der Vordrosseln im Gegenteil beliebig groß
gewählt werden, so daß z.B. im Störungsfall keine zusätzlichen Wechselstrom-Vordrosseln
zur Begrenzung der Last-StoRkurzschlußströme mehr benötigt werden. Durch das neue
Steuerverfahren wird weiter erreicht, daß im Feldschwächbereich keine unerwünschten
frequenz- und stromproportionale, die Lastspannung vermindernde Spannungsfälle an
diesen Drosseln auftreten, so daß die bisher benötigten Schalter zum Kurzschließen
der Drosseln entfallen können.
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Die durch den Einsatz von allein durch SteuerungsmaBnahmen löschbaren
Halbleiterventilen bewirkten Einsparungen werden vorteilhaft nicht durch einen -Mehraufwand
bei den Schutzreinrichtungen aufgezehrt.
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Allein durch steuerungstechnische Maßnahmen wird im Normalbetrieb
die Wirksamkeit der Vordrosselinduktivität vorteilhaft stetig vom vollen Wert bis
auf Null so verändert, daß einerseits die höheren Harmonischen der Lastströme so
weit wie möglich begrenzt werden und daß andererseits eine zusätzliche Verringerung
des Kippmomentes der Asynchronmaschine bei starker Feldschwächung vermieden wird.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand des in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispieles erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 einen selbstgeführten Drehstromwechselrichter, Fig.
2 die Zeitverläufe der wichtigsten elektrischen Größen eines Stranges des Drehstromwechselrichters
bei Grundfrequenztaktung.
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In Fig. 1 ist ein selbstgeführter Drehstromwechselrichter dargestellt.
Der Wechselrichter weist zünd- und löschbare gesteuerte Halbleiterventile la, 1b,
ic, 1d, le, if, beispielsweise GTO-Thyristoren, sowie ungesteuerte Halbleiterventile
2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f, beispielsweise Gleichrichterdioden, auf. Die Halbleiterventile
la...lf sind allein durch Steuerungsmaßnahmen und ohne Kommutierungseinrichtungen
ein- und ausschaltbar.
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Im einzelnen sind die Kathoden der beiden Ventile la,2a miteinander
verbunden und bilden einen Anschlußpunkt A.
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Die zusammengeschalteten Anoden der Ventile lb,2b bilden einen Anschlußpunkt
B, die verbundenen Kathoden der Ventile lc,2c einen Anschlußpunkt C und die zusammengeschalteten
Anoden der Ventile ld,2d bilden einen Anschlußpunkt D. Die verbundenen Kathoden
der Ventile
e,2e bilden einen Anschlußpunkt E und die Anoden der
Ventile lf,2f einen Anschlußpunkt F.
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Zwischen den beiden Anschlußpunkten A und B ist eine Vordrossel 3r
angeschlossen. In gleicher Weise liegen zwischen den Anschlußpunkten C und D eine
Vordrossel 3s sowie zwischen den Anschlußpunkten E und F eine Vordrossel 3t. Diese
Vordrosseln 3r bzw. 3s bzw. 3t weisen jeweils eine Mittenanzapfung auf, die die
Drosseln jeweils in zwei Hälften, nämlich Teilwicklungen 3a, 3b bzw. 3c, 3d bzw.
3e, 3f aufteilen. Die Induktivität dieser Teilwicklungen 3a...3f beträgt jeweils
L.
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Die Anoden der Ventile la, ic, le sind mit den Kathoden der Ventile
2b, 2d, 2f verbunden und liegen gemeinsam am Pluspol P einer speisenden Gleichspannungsquelle
4. An den Minuspol M dieser Gleichspannungsquelle 4 sind die Kathoden der Ventile
1b, 1d, if sowie die Anoden der Ventile 2a, 2c, 2e angeschlossen.
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Bei den jeweils rechts liegenden Wicklungsenden der Vordrosseln 3r,
3s, 3t sind die damit verbundenen gesteuerten Ventile la, ic und le also so angeschlossen,
daß sie Ströme vom Pluspol P der speisenden Gleichspannungsquelle 4 zu den Vordrosseln
durchlassen können. Die zugehörigen ungesteuerten Ventile 2a, 2c, 2e sind dagegen
so mit dem Minuspol M der speisenden Gleichspannungsquelle 4 verbunden, daß nach
Ausschaltung der zugeordneten gesteuerten Ventile den Vordrosseln zufließende Ströme
vom Minuspol M her weiterfließen können. Bei den jeweils links liegenden Wicklungsenden
der Vordrosseln 3r, 3s, 3t sind dagegen die gesteuerten Ventile 1b, 1d, if mit dem
Minuspol M und die ungesteuerten Ventile 2b, 2d, 2f mit dem Pluspol P der speisenden
Gleichspannungsquelle 4 verbunden.
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Die Speisegleichspannung der Spannungsquelle 4 beträgt 2E. Das Mittenpotential
der Spannungsquelle 4 ist mit N bezeichnet. Zwischen den beiden Gleichspannungsanschlüssen
P und M der Quelle 4 liegt ein Glättungskondensator 5 mit der Kapazität C.
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Zwischen Pluspol P und Minuspol M ist desweiteren eine Serienschaltung
bestehend aus einem Kurzschlußschutzthyristor 6, einem Schutzwiderstand 7 und einer
Schutzdrossel 8 angeordnet. Die Induktivität der Drossel 8 beträgt LS und der ohmsche
Widerstandswert des Schutzwiderstandes 7 ist mit R7 bezeichnet.
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Dieser Parallel-Kurzschlußweg dient zur Begrenzung der Kurzschlußstrombeanspruchung
der zünd- und löschbar gesteuerten Halbleiterventile la...?f, z.B. bei gleichzeitig
gezündeten Ventilen im Kurzschlußfall. Die Schutzdrossel 8 beschränkt die Anstiegssteilheit
des Stromes im Schutzthyristor 6, der Widerstand 7 sorgt für eine fast aperiodische
Dämpfung der Kurzschlußvorgänge.
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-en Die Mittenanzapfung der Vordrosseln 3r, 3s, 3t bilden jeweils
Lastanschlußpunkte R, S, T einer Last 9. Als Last 9 dient im Ausführungsbeispiel
ein dreiphasiger Asynchronmotor. Das Verhalten dieses Motors kann vereinfacht durch
die Reihenschaltung jeweils einer Wechselspannungsquelle 10r, 10s, 10t mit jeweils
einer Lastdrossel 11r, lis, ilt pro Strang beschrieben werden. Die drei Stränge
sind in Sternschaltung miteinander verbunden, wobei der dadurch gebildete Laststernpunkt
mit 0 bezeichnet ist. Die Induktivität der Lastdrosseln beträgt jeweils Lv. Die
inneren Gegenspannungen der Wechselspannungsquellen 1ohr, lOs, 10t sind mit eR,
es, eT bezeichnet.
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Der über den Lastanschlußpunkt R in die Last 9 fließende
Laststrom
beträgt 2iq, sein Scheitelwert 2iq. Der über den anschlußpunkt A in die Vordrossel
3r fließende Strom ist mit id + iq bezeichnet, wobei id der Vordrossel-Magnetisierungsstrom
und id dessen Mittelwert ist.
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Der aus der Vordrossel 3r in den Anschlußpunkt B fließende Strom beträgt
id - iq.
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Zur ansteuerung der Halbleiterventile 1a...1f, d.h. zu deren Zündung
und Löschung, ist eine Steuereinrichtung 12 vorgesehen, die eingangsseitig durch
einen Gleichstromregler 13 beeinflußbar ist. Das Eingangssignal des Reglers 13 wird
mit Hilfe einer Vergleichsstelle 14 gebildet, die die Differenz zwischen einem vorgegebenen
Stromsollwert i5011 und einem Stromistwert iist ermittelt.
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Zur Erfassung der Stromwerte id + iq bzw. id - iq sind Stromerfassungseinrichtungen
15a, 15b, 15c, 15d, 15e, 15f jeweils zwischen den Anschlußpunkten A, B, C, D, E,
F und den zugehörigen Vordrosseln 3r, 3s, 3t vorgesehen.
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Als Stromistwert iist für die Regelung wird die Summe aus den gemessenen
Strömen id + iq und id - iq herangezogen, als Stromsollwert i5011 dient eine dem
Scheitelwert 24q des Laststromes entsprechende Gleichgröße.
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Zur Erklärung der Wirkungsweise von Schaltung und Steuerverfahren
sind in Fig. 2 für den beispielhaften Fall L/Lv = 0,5 die Zeitverläufe der wichtigsten
elektrischen Größen eines Stranges der dreiphasigen Anordnung bei sogenannter Grundfrequenztaktung
beispielhaft dargestellt.
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Kennzeichnend für den Betriebszustand der Grundfrequenztaktung ist,
daß die beiden einem Strang zugeordneten gesteuerten Ventile, z.B. la und lb, wechselweise
nur einmal pro Spannungshalbschwingung ein- und ausgeschaltet werden.
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Unter Vernachlässigung von Spannungsfällen an den Vordrossel-Teilwicklungen
3a, 3b hat die gegen das Mittenpotential N gemessene Spannung UiRN des Lastanschlußpunktes
R den in Fig. 2 gestrichelt dargestellten rechteckförmigen Zeitverlauf. Nach Abzug
des sogenannten Nullsystems dieser Spannung ergibt sich in bezug auf den Lastanschlußpunkt
0 die ausgezogen dargestellte treppenförmige ideelle Lastspannung UiRO. Die mit
eR bezeichnete Kurve stellt die sinusförmig verlaufende innere Gegenspannung der
Last dar.
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Die Differenz zwischen den beiden Spannungen UiRO und eR bestimmt
den Verlauf des Laststromes 2iq, dessen halber Wert mit beiden Vorzeichen ebenfalls
in Fig. 2 dargestellt ist. Bei den gewählten Zählrichtungen der Maschenströme teilt
sich der Laststrom 2iq formal gleichmäßig auf die beiden Teilwicklungen 3a und 3b
der Vordrossel 3r auf, so daß resultierend keine magnetisierende Durchflutung entsteht.
Diese Funktion übernimmt allein der formal eingeführte Vordrossel-Magnetisierungsstrom
id, der ebenfalls mit beiden Vorzeichen gepunktet dargestellt ist. Diese besondere
Auswahl von unabhängigen Maschenströmen des Netzwerkes gestattet eine einfache Darstellung
aller Ventilströme ila, ilb, i2a, i2b als Differenzen der Größen * iq und i id.
Die Ventilströme ila, ilb, i2a, i2b sind dabei jeweils in unterschiedlicher Schraffur
dargestellt.
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Bei t = tO liegt die Mitte der positiven Halbschwingung der ideellen
Lastspannung UiRO (Scheitelwert + 4/3E).
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Der Laststrom 2iq ist positiv und die Ventile lb und 2b sind stromlos,
woraus folgt, daß in diesem Zustand id = iq gilt. Das eingeschaltete Ventil la führt
den Strom id + iq = 2iq (= Ventilstrom via), d.h. den vollen Laststrom. Der Anstieg
der gleichen Ströme id und iq wird durch den Überschuß der ideellen Lastspannung
UiRO
über die innere Gegenspannung eR bewirkt. Die Steilheit des
Stromanstieges wird durch die Summe der Induktivitäten Lv und L bestimmt. Der Strom
fließt über den Weg: P - la -3a - R.
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Zum Zeitpunkt t1 wird die ideelle Lastspannung UiRO infolge einer
Schaltung im zum Lastanschlußpunkt S gehörigen Strang kleiner als die innere Gegenspannung
eR und der Laststrom 2iq beginnt abzunehmen (UiRO = E). Die Steilheit des Stromabfalls
wird allein durch die Induktivität Lv bestimmt, weil wegen des Ventils 2b die Spannung
an der Vordrossel 3r ihr Vorzeichen nicht wechseln kann. Der Vordrossel-Magnetisierungsstrom
id bleibt deshalb ab t1 konstant und die Stromdifferenz id - iq (= Ventilstrom i2b)
fließt über das Ventil 2b. Die Vordrossel 3r befindet sich im sogenannten Kreisstrom-Freilaufbetrieb.
Die Spannungsänderung von UiRO bei t2 (UiRO = 2/3E) wird ebenfalls durch eine Schaltung
im zum Lastanschlußpunkt S gehörigen Strang verursacht. Der Strom fließt über den
Weg: P - la - 3a - R; der Kreisstrom über: la - 3r - 2b.
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Zum Zeitpunkt t3 wird das Ventil la durch die Steuereinrichtung 12
abgeschaltet, sein Strom id + iq = iq - (-id) geht auf das ungesteuerte Ventil 2a
über (= Ventilstrom i2a). In Fig. 2 ist der vom Vordros-Sel-Anschlußpunkt A in die
Vordrossel 3r fließende Strom als Stromdifferenz iq - (-id) schraffiert dargestellt.
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Infolge der Stromunterbrechung im gesteuerten Ventil la springt die
Spannung am Vordrossel-Anschlußpunkt A vom Potential des Pluspoles P der Spannungsquelle
4 zum Potential des Minuspoles M. Der Vordrossel-Anschlußpunkt B bleibt dagegen
über das Ventil 2b weiterhin mit dem Pluspol P verbunden, so daß nun die Spannung
2E für einen schnellen Abbau des Magnetisierungsstromes id der Vordrossel 3r sorgt.
Die Geschwindigkeit der Stromände-
rung wird durch die gekoppelte
Induktivität 4L der Vordrossel bestimmt. Der Lastanschlußpunkt R weist das Mittenpotential
N der Gleichspannungsquelle 4 auf (UiRO= O). Die Vordrossel 3r gibt jetzt im sogenannten
Entmagnetisierungsbetrieb einen Teil ihrer magnetischen Energie zurück an die speisende
Spannungsquelle 4. Der Strom fließt über den Weg: M - 2a - 3a - R; der Entmagnetisierungsstrom
über: 3r - 2b - P.
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Zum Zeitpunkt tg erreicht die Stromdifferenz id - iq den Wert 0. Die
Diode 2b wird stromlos und der Entmagnetisierungsbetrieb ist beendet. Die ideelle
Lastspannung UiRO springt auf den Wert -(2/3)E. Um einen erneuten Kreisstrom-Freilaufbetrieb
zu vermeiden, wird zunächst die Einschaltung des gesteuerten Ventils Ib bis zum
Zeitpunkt t5 verzögert. Bis zum Zeitpunkt t5 führt allein das Ventil 2a den Strom
iq - (-id) = 2iq (= Ventilstrom i2a). Die Steilheit der Abnahme des Laststromes
wird wiederum durch die Summe der Induktivitäten L und Lv bestimmt. Der Strom fließt
über den Weg: M - 2a - 3a - R.
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Wird vor dem Nulldurchgang des Laststromes 2iq bei t6 zum Zeitpunkt
t5 das gesteuerte Ventil lb eingeschaltet, so kann ab diesem Zeitpunkt t5 der Magnetisierungsstrom
id der Drossel 3r nicht weiter abnehmen und die Stromdifferenz id - iq wird vom
eingeschalteten Ventil Ib geführt (Ventilstrom alb). Die zum Lastanschlußpunkt R
gehörige Vordrossel 3r befindet sich jetzt wiederum im Kreisstrom-Freilaufbetrieb
und die Geschwindigkeit der Laststromänderung wird wieder allein durch die Induktivität
Lv bestimmt. Der Strom fließt über den Weg: M - 2a - 3a - R; der Kreisstrom über:
2a - 3r - lb.
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Zum Zeitpunkt t7 erreicht die Stromdifferenz iq - (-id) den Wert 0
und das Ventil 2a wird stromlos. Ab diesem
Zeitpunkt t7 gilt id
= iq und das eingeschaltete Ventil lb führt allein den jetzt negativen Laststrom
id - iq = -2iq (= Ventilstrom lb). Die Geschwindigkeit der Stromänderung wird wiederum
durch die Summe der Induktivitäten L und Lv sowie die Spannungsdifferenz UiRO -
eR bestimmt. Der Strom fließt über den Weg: R - 3b - ib - M.
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Die Änderungen der ideellen Lastspannung UiRO zu den Zeitpunkten t8
und tg ergeben sich infolge von Schaltungen im zum Lastanschlußpunkt T gehörigen
Strang (UiRO = -E ab t8; UiRO =-(4/3)E ab tg). Ab tO + T/2 (T = Periodendauer) verlaufen
alle beschriebenen Vorgänge bei geänderten Vorzeichen der Schaltungsgrößen analog
zu den vorstehend beschriebenen.
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Ob ein mehr oder weniger großer Teil der Induktität L im normalen
Betrieb die Lastspannung UiRO beeinflußt, wird durch die Wahl des Einschaltzeitpunktes
des gesteuerten Ventils lb zum Zeitpunkt t = t5 bestimmt. Erfolgt im Grenzfall die
Einschaltung erst im Stromnulldurchgang des Laststromes 21q zum Zeitpunkt t6, so
ergibt sich kein zweiter Kreisstrom-Freilaufbetrieb. In der nächsten Stromhalbschwingung
muß dann die Vordrossel ausgehend vom unmagnetisierten Zustand bis zum Scheitelwert
des Laststromes 2 . lq voll aufmagnetisiert werden und die wirksame Induktivität
hat ihren größtmöglichen Wert.
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Erfolgt im weiteren Grenzfall die Einschaltung des gesteuerten Ventils
lb bereits zum Zeitpunkt ts = t4, so folgt der zweite Kreisstrom-Freilaufbetrieb
ohne Zwischenpause auf den Entmagnetisierungsbetrieb. Zu Beginn der nächsten Stromhalbschwingung
hat dann die Vordrossel noch eine große magnetische Energie und zur vollen Aufmagnetisierung
mit dem Scheitelwert Aq des Laststromes wird erheblich weniger Speicherenergie als
im zuvor be-
trachteten Grenzfall benötigt. Die wirksame Induktivität
ist dementsprechend kleiner.
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Eine weitere Verringerung der wirksamen Induktivität ergibt sich,
wenn das gesteuerte Ventil lb noch vor dem Abschluß des Entmagnetisierungsbetriebes
bei t4 eingeschaltet wird. Dann verringert sich die Breite der Spannungsstufen zwischen
den Zeitpunkten t1 und t2, t3 und t4 sowie t8 und tg, um im Grenzfall t5 = t3 den
Wert O zu erreichen. Unter Vernachlässigung der Verluste in der Kreisstrommasche
würde dann der der Magnetisierungsstrom ,k.
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id über die ganze Periode T den konstanten Wert id = 1q haben und
die wirksame Induktivität der nun spannungslosen Vordrossel hätte den Wert 0. Wegen
der unvermeidlichen Verluste sinkt jedoch ab t1 der Strom id langsam, so daß der
Zeitpunkt t7 nicht bei t1 + T/2 liegen würde.
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Um dies doch zu ermöglichen, wird in diesem Grenzfall das gesteuerte
Ventil ib um eine kurze Zeitspanne = t = t3 - t5 vor der Ausschaltung des gesteuerten
Ventils la eingeschaltet. Die Zeitspanne 8 t wird so gewählt, daß der innerhalb
dieses Intervalls sich ergebende Stromanstieg iN id = (2E/4L) At b t so groß ist,
daß id = iq nicht vor dem Zeitpunkt t1 + T/2 auftritt.
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Die zur Veränderung der wirksamen Vordrosselinduktivität notwendige
Phasenverschiebung des Einschaltaugenblicks t5 des gesteuerten Ventils lb kann z.B.
mit Hilfe einer Regelung des Strommittelwertes id leicht verwirklicht werden. Mit
Rücksicht auf möglichst kleine Stromwärmeverluste und Oberschwingungen des Laststromes
ist es zweckmäßig, die wirksame Vordrossel-Induktivität möglichst groß zu machen.
Nur wenn bei Betrieb mit starker Feldschwächung das abgebbare Drehmoment des Asynchronmotors
nicht mehr ausreicht, wird die wirksame Induktivität wie beschrieben verringert,
im Grenzfall bis zum
Wert 0.
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Auf die Schutzwirkung der Vordrossel im Störungsfall, doh. bei Kurzschluß
der Spannungsquelle 4, hat die beschriebene Steuerung der bei periodischem Betrieb
wirksamen Induktivität keinen Einfluß. Bei gleichzeitiger Einschaltung beider einem
Strang zugeordneter steuerbarer Ventile ist immer die Induktivität 4L wirksam. Wird
die Größe der Induktivität L durch die Forderung bestimmt, den Stoßkurzschlußstrom
der Asynchronmaschine zu verringern, so ist die Steilheit des Stromanstiegs im Durchzündungsfall
in der Regel um mehr als eine Größenordnung geringer als infolge der bei bekannten
Schaltungen zwischen entsprechenden Schaltungspunkten eingeschalteten Schutzdrosseln.
Das anfangs erwähnte Ziel, die Kurzschlußbeanspruchung der steuerbaren Halbleiterventile
gegenüber bekannten Schaltungen erheblich zu senken, ist daher voll erreicht. Durch
die beschriebenen Steuerungsmaßnahmen kann auch in solchen Fällen, in denen keine
Vordrosseln erforderlich sind, die Induktivität L der Drosseln 3r, 3s, 3t ohne die
bisherigen Nachteile beliebig groß gemacht werden bzw. so groß gewählt, daß sich
ingesamt ein Minimum des Aufwandes an Schaltungselementen ergibt.
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Der Stoßkurzschlußstrom der Asynchronmaschine kann im Störungsfall
mit großer Geschwindigkeit höchstens auf den Wert 2id, d.h. auf den doppelten Magnetisierungsstrom
ansteigen. Nach dem dann erfolgten Abschluß des Kreisstrom-Freilaufbetriebes ist
die volle Induktivität L immer zusätzlich zur Lastinduktivität Lv für die Begrenzung
des weiteren Stromanstiegs wirksam.
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Bei Pulsmodulation der Ausgangsspannung des Wechselrichters wird das
zum Zeitpunkt t3 abgeschaltete gesteuerte Ventil eines Stranges am Ende der Pulsperiode
wieder
eingeschaltet, bevor der Laststrom dieses Stranges sein
Vorzeichen wechselt. Bezeichnet man in diesem Fall das Ende der Pulsperiode mit
t6, dann bleiben alle vorstehend erläuterten Regeln zur Steuerung der wirksamen
Induktivität erhalten, wenn das zu einem Zeitpunkt t5 eingeschaltete komplementäre
Ventil zum Zeitpunkt t6 wieder ausgeschaltet wird. Keine Einschaltung des komplementären
gesteuerten Ventils vor dem bei t6 liegenden Ende einer Pulsperiode bedeutet größtmögliche
wirksame Induktivität der Vordrossel. Einschaltung des komplementären Ventils um
eine Zeitspanne n t = ts - t3 vor der von t3 biszum Ende der Taktperiode dauernden
Abschaltung des seit Beginn dieser Taktperiode eingeschalteten Ventils ergibt den
Wert O für die wirksame Induktivität der Vordrossel.
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Wird auf die beschriebene Weise z.B. bei der Grundfrequenz-Taktung
der größtmögliche Wert der wirksamen Vordrossel-Induktivität eingestellt, so kann
für die Dreifachtaktung gleicher Grundfrequenz ein kleinerer wirksamer Induktivitätswert
eingestellt werden. Der bei bekannten Steuerverfahren unvermeidliche Sprung in der
Motorspannung-Grundschwingung tritt bei richtiger Wahl des reduzierten Induktivitätswertes
dann nicht mehr auf.
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Die Induktivität L der Teilwicklungen der Vordrosseln 3r, 3s, 3t wird
größer gewählt als das Produkt aus der Spannung 2E der speisenden Gleichspannungsquelle
4 und der Zeitspanne, die vom Eintritt eines Kurzschlusses zwischen einem Lastanschluß
und einem Pol der speisenden Gleichspannungsquelle 4 bis zur Löschung eines gesteuerten
Halbleiterventils la...lf vergeht, dividiert durch den Strom, der gleich der Differenz
aus dem größten von den gesteuerten Halbleiterventilen la...lf noch abschaltbaren
Strom und dem im Normalbetrieb größten Laststrom ist. Alternativ hierzu kann die
Induktivität L
einer Vordrossel 3r, 3s, 3t auch so groß gewählt
werden wie der Induktivitätswert, der notwendig ist, um den Stoßkurzschlußwechselstrom
einer angeschlossenen Wechselstromlast 9 auf den für diese Last zulässigen Wert
zu begrenzen. Der größere der beiden so ermittelten Induktivitätswerte ist dabei
bei der Auslegung der Vordrosseln 3r, 3s, 3t heranzuziehen.