DE3418020C2

DE3418020C2 - Schaltungsanordnung zur Spannungsbegrenzung eines von einem stromeinprägenden Umrichter gespeisten Motors

Info

Publication number: DE3418020C2
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: 1986-09-18
Also published as: FI851735L; CH668673A5; DE3418020A1; SE8502166D0; SE457132B; FI851735A0; SE8502166L

Abstract

Zur Begrenzung der Klemmenspannung einer Drehstrom-Asynchronmaschine, die aus einem Wechselstromnetz über einen einen netzgeführten Stromrichter (1), einen Gleichstrom-Zwischenkreis mit eingeprägtem Strom und einem selbstgeführten Wechselrichter (2) aufweisenden Umrichter gespeist ist, ist eine Begrenzungseinrichtung (4 bis 8) vorgesehen, die die bei Überspannungen bei der Drehstrom-Asynchronmaschine auftretende Energie in den Gleichstrom-Zwischenkreis rückspeist. Die Begrenzungseinrichtung ist durch einen an die Ausgangsklemmen des Wechselrichters (2) angeschlossenen Gleichrichter (4), Drosselspulen (6) sowie einen an den Zwischenkreis angeschlossenen Gleichstromsteller (8) gebildet, mit dem die rückzuspeisende Energie und die Spannungshöhe an den Klemmen der Drehstrom-Asynchronmaschine steuerbar sind.

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Schaltungsanordnung ist durch die DE-PS 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 Oberspannungen bei der Kornmutierung.

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 Gleichstrom-Zwischen- ^!kreis und einem weiteren gesteuerten, als Drehstrombrücke ausgebildeten Stromrichter besteht, der die infolge der Überspannung auftretende Energie in das speisende Netz zurückspeist. Damit muß der als gesteuerter Eingangsgleichrichter wirkende netzgeführte Netzstromrichter für die Stromversorgung des Umrichters die gesamte Leistung, also einschließlich des zurückgespeisten, übertragen, so daß eine Überdimensionierung des netzgeführten Netzstromrichters unvermeidlich ist

Außerdem ist aus der DE-OS 27 57 293 eine Stromrichterschaltung zur stufenlosen Drehzahlsteuerung einer Drehstrom-Asynchronmaschine über einen selbstgeführten Umrichter bekannt, wobei eine Spannungsbegrenzung durch Rückspeisung der Überschußenergie in eine den Wechselrichter speisende Gleichspannungsquelle durchgeführt wird. Hierzu ist zwischen den Ausgangsklemmen des Wechselrichters und die Begrenzungseinrichtung ein Transformator geschaltet Die Begrenzungsschaltung selbst weist einen als dreiphasige Brüekenschaltung ausgebildeten Gleichrichter auf, der aus Dioden aufgebaut sein kann. Außerdem ist ein Kondensator vorgesehen, der als Spannungsbegrenzer dient Dieser Kondensator ist über eine Drosselspule mit der Gleichspannungsquelle verbunden. Die Begrenzungseinrichtung ist im Falle der Verwendung eines mit Dioden ausgerüsteten Gleichrichters nur sinnvoll einsetzbar, sofern die Gieichspannungsqueiie eine definierte konstante Spannung aufweist, nicht aber bei einer Schaltungsanordnung, die einen gesteuerten Netzgleichrichter aufweist, der die Spannung im Gleichstrom-Zwischenkreis verstellt

Bekannt ist durch die DE-AS 12 38 989 eb Wechselrichter, bei dem zwecks Drehzahlregelung die Rücklieferung von Energie aus einem Asynchronmotor über einen Transformator erfolgt, der mittels eines Gleichstromstellers über eins Induktivität kurzgeschlossen wird, wobei die in der Induktivität gespeicherte Energie nach dem Löschen des Stellers in eine Batterie gespeist wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs angegebene Schaltungsanordnung unter der Voraussetzung einer variablen Gleichspannung im Gicichstrom-Zwischenkreis derart auszugestalten, daß in der Vielzahl der Fälle, in denen der netzgeführte Netzstromrichter lediglich im Gleichrichterbcirieb 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 Stromrichter 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 Netzstromrichter zu belasten und ohne den Aufwand einer gesteuerten Drehstrombrücke 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 zu Begrenzung der Klemmenspannung mit direktem Anschluß der Begrenzungseinrichtung an den Aus^rgang des Wechselrichters und

Fig.2 eine entsprechende Schaltungsanordnung mit galvanischer Trennung der Begrenzungseinrichtung Vom Wechselrichter.

In F i g. 1 ist ein aus einem Drehstromnetz gespeister, netzgeführter steuerbarer Netzstromrichter 1 gez.eigt,

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 to 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 Di osselspulen 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 Oberspannung auftretende überschüssige Energie wird gemäß der Erfindung über die Drosselspulen 6 und den Gleichstromsteller 8 in den Gleichstrom-Zwischenkreis zurückgespeist

Durch Impulsbreitenmodulation dieses Gleichstromstellers 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 neizgeführten Ketzsiromrichters 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 Einga./gsspannung erforderlich ist

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Begrenzung der Klemmenspannung einer Drehstrom-Asynchronmaschine, die aus einem Wechselstromnetz über einen einen netzgeführten Netzstromrichter, einen Gleichstrom-Zwischenkreis mit eingeprägtem Strom und einen selbstgeführten Wechselrichter aufweisenden Umrichter gespeist ist, durch eine Begrenzungseinrichtung, die aus einem wechselspannungsseitig an die Ausgangsklemmen des Wechselrichters und gleichspannungsseitig an einen Kondensator angeschlossenen, ungesteuerten Gleichrichter sowie aus einem steuerbaren, über eine Drosselspule an den Kondensator gelegten Stromrichter gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der steuerbare Stromrichter der Begrenzungseinrichtung (4 bis S) pls ein die Spannungshöhe an den Klemmen der Drehstrom-Asynchronmaschine steuernder, an die Gleichspan&ungsseite des Netzstromrichters angeschlossener Gleichstromsteller (S) ausgebildet ist, über den die bei Oberspannungen an den Klemmen der Drehstrom-Asynchronmaschine auftretende Energie in den Gleichstrom-Zwischenkreis als Spannungsquelle veränderlicher Spannungshöhe rückspeisbar ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung durch Impulsbreitenmodulation des Gleichstromstellers (8) in Abhängigkeit von der am Ausgang des Gleichrichters (4) der Begrenzungseinrichtung liegenden Spannung vorgesehen ist.

3. Schaltungsanordnung npch einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichne' daß den Drosseispulen (6) der Begrenzungseinrichtung Freilauf-

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4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Ausgangsklemmen des Wechselrichters (2) und die Begrenzungseinrichtung (4 bis 8) ein Transformator (9) geschaltet ist.