DE3418020A1

DE3418020A1 - Schaltungsanordnung zur spannungsbegrenzung eines von einem stromeinpraegenden umrichter gespeisten motors

Info

Publication number: DE3418020A1
Application number: DE19843418020
Authority: DE
Inventors: Alfons Dipl.-Ing. 1000 Berlin Schräder
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1984-05-11
Filing date: 1984-05-11
Publication date: 1985-11-21
Also published as: SE457132B; DE3418020C2; FI851735L; FI851735A0; SE8502166L; SE8502166D0; CH668673A5

Description

Schaltungsanordnung zur Spannungsbegrenzung eines von einem
stromeinprägenden Umrichter gespeisten Motors Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs l. Eine solche Schaltungsanordnung ist durch die DE-PS 24 55 765 bekannt.
Diese bekannte Schaltung findet bei regelbaren Drehstromantrieben für Pumpen, Lüfter u. ä. Verwendung und dient der Reduzierung der spannungsmäßigen Beanspruchung des Umrichters und der Asynchronmaschine aufgrund von Überspannungen bei der Kommutierung, Kommutierung.
Zur Begrenzung der Klemmenspannung der Drehstrom-Asynchronmaschine ist bei der zuvor erwähnten Schaltungsanordnung eine Begrenzungseinrichtung vorgesehen, die aus einem an die Ausgangsklemmen des Wechselrichters angeschlossenen Gleichrichter, einem Drosselspulen aufweisenden Gleichst rom Zwischenkreis und einem weiteren gesteuerten, als Drehstrombrücke ausgebildeten Strom richter besteht, der die infolge der Überspannung auftretende Energie in das speisende Netz zurückspeist.
Damit muß der gesteuerte Eingangsgleichrichter für die Stromversorgung des Umrichters die gesamte Leistung, also einschließlich der zurückgespeisten, übertragen, so daß eine Überdimensionierung des netzgeführten Stromrichters unvermeidlich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs angegebene Schaltungsanordnung derart auszugestalten, daß in der Vielzahl der Fälle, in denen der netzgeführte Stromrichter lediglich im Gleichrichterbetrieb arbeitet, auf die zusätzliche gesteuerte Drehstrombrücke zur Energierückübertragung verzichtet werden kann und auch nicht die bei Überspannungen an den Klemmen der Asynchronmaschine auftretende überschüssige Energie über den netzgeführten Strom richter übertragen werden muß.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.
Die am Ausgang des Umrichters gewonnene Energie wird demnach ohne den netzgeführten Strom richter zu belasten und ohne den Aufwand einer gesteuerten Drehst rombrücke direkt in den Gleichstrom-Zwischenkreis eingespeist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Schaltungsanordnung nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Begrenzung der Klemmenspannung mit direktem Anschluß der Begrenzungseinrichtung an den Ausgang des Wechselrichters und Fig. 2 eine entsprechende Schaltungsanordnung mit galvanischer Trennung der Beg renzungseinrichtung vom Wechselrichter.
In Fig. 1 ist ein aus einem Drehstromnetz gespeister, netzgeführter steuerbarer Stromrichter 1 gezeigt, der lediglich im Gleichrichterbetrieb arbeitet und entsprechend seiner Aussteuerung Strom und Spannung eines Wechselrichters 2 über einen Gleichstrom-Zwischenkreis mit den stromeinprägenden Zwischenkreisdrosseln 3 bestimmt. Die Zwischenkreisdrosseln 3 können einen gemeinsamen Kern besitzen.
Die Aufteilung der Induktivität auf zwei Windungen bietet den Vorteil der besseren Strombegrenzung bei Erdschlüssen. An die Ausgangsklemmen des wie angedeutet mit Phasenfolgelöschung arbeitenden Wechselrichters 2 ist eine (nicht dargestellte) Drehstrom-Asynchronmaschine angeschlossen, die z. B. als Motor eines Lüfters dient.
Zur Begrenzung von bei der Kommutierung am Wechselrichter 2 auftretenden Überspannungen ist eine Begrenzungseinrichtung an die Ausgangsklemmen des Wechselrichters 2 angeschlossen. Diese Begrenzungseinrichtung besteht aus einer Gleichrichterbrücke 4, zwei Drosselspulen 6 sowie einem Gleichstromsteller 8. Die Klemmenspannung der Drehstrom-Asynchronmaschine, also die Ausgangsspannung des Wechselrichters 2 wird durch die Gleichrichterbrücke 4 gleichgerichtet und durch einen Kondensator 5 geglättet, wodurch eine Begrenzung der Spitzenspannung an der Maschine erfolgt.
Die infolge einer Überspannung auftretende überschüssige Energie wird gemäß der Erfindung über die Drosselspulen 6 und den Gleichstromsteller 8 in den Gleichstrom -Zwischenkreis zurückgespeist.
Durch 1 mpulsb reitenmodulation dieses Gleichst romstellers 8 kann der mittlere Stromfluß beliebig gesteuert werden. Zweckmäßigerweise wird dabei die Spannung am Kondensator 5 als Regelgröße verwendet.
Den Drosselspulen 6 sind Freilaufdioden 7 parallelgeschaltet, die dem Freilauf für den Drosselstrom dienen, wenn der Gleichstromsteller 8 ausgeschaltet ist.
In Abwandlung der in Fig. 1 gezeigten Schaltung kann gemäß Fig. 2 die Begrenzungseinrichtung über einen Transformator 9 an die Ausgangsklemmen des Wechselrichters 2 angekoppelt werden. Der Vorteil dieser Schaltung liegt in der galvanischen Trennung des Wechselrichters 2 von der Begrenzungseinrichtung und der Möglichkeit, die Spannung entsprechend anzupassen.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist nur geeignet bei positiver Gleichspannung im Gleichstrom-Zwischenkreis, d. h. bei einer Aussteuerung des netzgeführten Stromrichters 1 im Gleichrichterbetrieb. Diese Einschränkung der Anwendung der Schaltung stört in der Praxis nur in den ganz wenigen Fällen, in denen die Asynchronmaschine abgebremst werden muß und eine negative Eingangsspannung erforderlich ist.

Claims

Schaltungsanordnung zur Spannungsbegrenzung eines von einem stromeinprägenden Umrichter gespeisten Motors Patentanspruche 1. Schaltungsanordnung zur Begrenzung der Klemmenspannung einer Drehstrom -Asynchronmaschine, die aus einem Wechselstromnetz über einen einen netzgeführten Strom richter, einen Gleichstrom-Zwischenkreis mit eingeprägtem Strom und einen selbstgeführten Wechselrichter aufweisenden Umrichter gespeist ist, durch eine an die Ausgangsklemmen des Wechselrichters angeschlossene, einen Gleichrichter, Drosselspulen und steuerbare Halbleiterschalter aufweisende Begrenzungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Begrenzungseinrichtung (4 bis 8) die bei Überspannungen bei der Drehstrom-Asynchronmaschine auftretende Energie in den Gleichstrom-Zwischenkreis rückspeisbar ist Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungseinrichtung (4 bis 8) einen Gleichstromsteller (8) aufweisr, mitdem die rückzuspeisende Energie und die Spannungshöhe an den Klemmen der Drehstrom-Asynchronmaschine steuerbar sind.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung durch Jmpulsbreitenmodulation des Gleichstromstellers (8) in Abhängigkeit von der am Ausgang des Gleichrichters (4) der Begrenzungseinrichtung liegenden Spannung vorgesehen ist.
4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß den Drosselspulen (6) der Begrenzungseinrichtung Freilaufdioden (7) parallelgeschaltet sind.
5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Ausgangsklemmen des Wechselrichters (2) und die Begrenzungseinrichtung (4 bis 8) ein Transformator (9) geschaltet ist.