DE3508261C2

DE3508261C2 -

Info

Publication number: DE3508261C2
Application number: DE19853508261
Authority: DE
Inventors: Humbert 7433 Dettingen De Muenzing
Original assignee: BM-ELEKTRONIK HUMBERT MUENZING 7433 DETTINGEN DE
Current assignee: BM-ELEKTRONIK HUMBERT MUENZING 7433 DETTINGEN DE
Priority date: 1985-03-08
Filing date: 1985-03-08
Publication date: 1988-02-18
Also published as: DE3508261A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Zwischenkreisumrichterschaltung, wel che die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruches 1 aufweist.The invention relates to an intermediate circuit converter circuit, wel che has the features of the preamble of claim 1.

Mit einer bekannten Zwischenkreisumrichterschaltung dieser Art (DE-OS 23 48 157) läßt sich wegen der 12pulsigen Ausführung des den Motorstromrichters bildenden, selbstgeführten Stromrichters ein Motorstrom erzielen, dessen treppenförmiger Verlauf feinstu figer ist und damit einen höheren Grundschwingungsgehalt hat als bei einem 6pulsigem Motorstromrichter. Dieser verbesserte Ver lauf des Motorstroms ermöglicht eine wesentlich größere Nutzung der Motorenbaugröße und auch die Erzielung eines höheren Drehmo mentes im Stillstand. Auch die 6pulsige Ausführung des netzge führten Stromrichters dieser bekannten Umrichterschaltung ist in sofern vorteilhaft, als der Anschluß an das üblicherweise vorhan dene Netz ohne weiteres möglich ist. Infolge der Verwendung eines einzigen Netzstromrichters, der über zwei Gleichstromzwischen kreise die beiden 6pulsigen Motorstromrichter speist, ist es aber bei dieser vorbekannten Lösung unerläßlich, die gleichphasi gen Ausgänge der Motorstromrichter über je eine Drossel zu ver binden und den Motor an die Mittelanzapfungen dieser Drosseln an zuschließen. Dies hat zur Folge, daß die Induktivität dieser Drosseln in Reihe mit der Motorinduktivität liegt und demzu folge die Summe aus der Streuinduktivität des Motors und der Drosselinduktivität bei einer stromabhängigen Kommutierung wirksam ist, was wegen der hierdurch bedingten großen Spannungs zeitflächen während der Kommutierung zu erheblichen Problemen führt.With a known intermediate circuit converter circuit of this type (DE-OS 23 48 157) can be because of the 12-pulse version of the the self-commutated converter forming the motor converter achieve a motor current, the step-shaped course fine tuned figer and therefore has a higher fundamental vibration content than with a 6-pulse motor converter. This improved ver running the motor current allows a much greater use the motor size and also the achievement of a higher torque mentes at a standstill. Also the 6-pulse version of the network led converter of this known converter circuit is in if advantageous, as the connection to the usually existing whose network is easily possible. As a result of using a single line converter that has two direct current between circuits the two 6-pulse motor converters, it is but indispensable with this previously known solution, the same against outputs of the motor converters via a choke bind and connect the motor to the center taps of these chokes close. This has the consequence that the inductance of this Chokes are in series with the motor inductance and therefore follow the sum of the leakage inductance of the motor and the Choke inductance with a current-dependent commutation is effective, what because of the resulting great tension time areas during commutation to considerable problems leads.

Zwar sind Zwischenkreisumrichterschaltungen bekannt (DE-OS 23 48 157), welche derartige Drosseln nicht benötigen. Es sind je doch dann entweder voneinander galvanisch getrennte Netzstrom richter oder aber im Motor zwei räumlich versetzt angeordnete Wicklungssysteme notwendig, von denen jedes von einem der beiden Motorstromrichter gespeist wird. Beide Lösungen erfordern deshalb einen erhöhten Aufwand, wobei das Erfordernis von zwei Wick lungssystemen den Einsatz von Norm-Motoren ausschließt, was in vielen Fällen nicht akzeptabel ist.DC link converter circuits are known (DE-OS 23 48 157), which do not need such chokes. It is ever but then either galvanically isolated mains current judge or two spatially staggered in the engine Winding systems necessary, each of which is one of the two Motor converter is fed. Both solutions therefore require an increased effort, the requirement of two wick systems excludes the use of standard motors, which in is unacceptable in many cases.

Bekannt sind ferner Gleichrichtersysteme (Hütte IV A, Elektro technik, 28. Auflage, Seiten 593, 598, 599, 601, 604), bei denen zur Erhöhung der Pulszahl zwei phasenversetzt getaktete Gleich richter vorgesehen sind, die über Saugdrosseln im Gleichstrom kreis parallel arbeiten.Rectifier systems (Hut IV A, Elektro technik, 28th edition, pages 593, 598, 599, 601, 604), in which to increase the number of pulses two phase-shifted equals judges are provided via suction throttles in direct current work in parallel.

Weiterhin ist für den Anschluß einer Last in Form eines Blind leistung abgebenden Zweipols ein Zwischenkreisumrichter bekannt (DE-OS 29 01 793), bei dem an den Ausgang des einzigen Wechsel richters eine zur Last parallel liegende Saugdrossel angeschlos sen ist, durch deren beide Hälften je der halbe Strom des Zwischenkreises fließt, da die Mittelanzapfung dieser Saugdrossel über eine Glättungsdrossel mit dem einen Pol des Netzstromrich ters verbunden ist.Furthermore, for the connection of a load in the form of a blind an intermediate circuit converter is known (DE-OS 29 01 793), in which at the exit of the only change richters connected a suction throttle parallel to the load sen, through the two halves of which half the current of the DC link flows because the center tap of this suction throttle via a smoothing choke with one pole of the power supply ters is connected.

Schließlich ist es bekannt (US-PS 37 53 062), die beiden An schlüsse einer Drosselspule, deren Mittelanzapfung mit dem einen Pol einer Gleichstromquelle verbunden ist, mit einer ersten Gruppe von Teilwicklungen bzw. einer zweiten Gruppe von Teilwicklungen einer Mehrphasenmaschine zu verbinden, deren Teilwicklungen in Reihe mit je einem Wechselrichter geschaltet sind, wodurch eine symmetrische Verteilung der gegenüber dem im Gleichstromkreis fließenden Strom rhythmisch schwankenden Teilströme erfolgt und eine Unterdrückung der dritten Oberwelle erreicht werden soll.Finally, it is known (US-PS 37 53 062), the two An concludes a choke coil, the center tap with the one pole of a DC power source is connected to one first group of partial windings or a second group to connect partial windings of a multi-phase machine whose Partial windings connected in series with one inverter each are, which creates a symmetrical distribution of the current flowing rhythmically fluctuating in the direct current circuit Partial flows and a suppression of the third harmonic should be achieved.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zwischenkreisum richterschaltung zu schaffen, die kostengünstiger als die bekann ten Lösungen den Einsatz eines 12pulsigen Motorstromrichters mit 3phasigem Ausgang ermöglicht. Diese Aufgabe löst eine Zwischen kreisumrichterschaltung mit den Merkmalen des Anspruches 1.The invention has for its object an intermediate circle to create a judge circuit that could cost less than that solutions using a 12-pulse motor converter 3-phase output enables. This task solves an intermediate Circular converter circuit with the features of claim 1.

Da bei der erfindungsgemäßen Lösung die kreisstromvermindernden Drosseln im Zwischenkreis liegen, die Drehfeldmaschine also direkt an den 3phasigen Aus gang der Umrichterschaltung angeschlossen werden kann, sind diese Drosseln nicht im Kommutierungskreis wirksam. Die Kommutierung ist hierdurch problemlos, und außerdem sind die sich in der Ma schinenspannung ausprägenden Kommutierungsspitzen so klein, daß die Isolation der Maschine keine besondere Ausgestaltung aufzu weisen braucht. Durch die Verwendung eines einzigen Zwischenkrei ses ergibt sich ferner der Vorteil, daß die im Zwischenkreis lie gende Glättungsdrossel 12pulsig belastet wird und deshalb klei ner dimensioniert werden kann als die beiden Glättungsdrosseln, die bei zwei getrennten Zwischenkreisen in diesen angeordnet sind und jeweils nur 6pulsig belastet werden.Since in the solution according to the invention the circuit current reducing chokes in the intermediate circuit lie, the induction machine directly on the 3-phase off can be connected to the converter circuit, these are Chokes not effective in the commutation circuit. The commutation is thereby problem-free, and besides, they are in the measure shine voltage commutation tips so small that the insulation of the machine has no special design needs to show. By using a single intermediate circuit This also gives the advantage that the lie in the intermediate circuit the smoothing choke is loaded with 12 pulses and is therefore small can be dimensioned smaller than the two smoothing chokes, which are arranged in two separate intermediate circuits and are only loaded with 6 pulses each.

Die erfindungsgemäße Zwischenkreisumrichterschaltung ergibt einen sinusförmigen Netzstrom, einen hohen Netzleistungsfaktor sowie einen hohen Gesamtwirkungsgrad durch die kleineren Umschwingver luste im 12pulsigen Motorstromrichter und die kleineren Motor verluste durch die Reduzierung der Verluste infolge Oberwellen. Die angeschlossene Maschine entwickelt durch die Absenkung der Oberschwingungen ein geringeres Geräusch. Durch den 12pulsigen Betrieb lassen sich ein hohes strombezogenes Anzugsmoment, ein großer Drehzahlstellbereich sowie kleine Pendelmomente erreichen und ferner ist die Isolationsbeanspruchung der Maschine vermin dert.The intermediate circuit converter circuit according to the invention results in a sinusoidal grid current, a high grid power factor as well a high overall efficiency due to the smaller swinging luste in the 12-pulse motor converter and the smaller motor losses by reducing losses due to harmonics. The connected machine developed by lowering the Harmonics a lower noise. By the 12-pulse Operation can be a high current-related torque achieve a large speed setting range and small pendulum torques and furthermore the insulation stress on the machine is reduced different.

Die Schaltungsanordnung der Drosseln ist vorzugsweise so gewählt, daß die beiden gleichpoligen Eingänge der beiden Maschinen- Stromrichter über je eine der Saugdrosseln miteinander verbunden sind, deren Mittelanzapfung über je eine Glättungsdrossel mit dem gleichpoligen Ausgang des netzgeführten Stromrichters verbunden ist.The circuit arrangement of the chokes is preferably selected so that the two same-pole inputs of the two machine Converters are connected to each other via one of the suction chokes, their tapping into the middle via a smoothing choke with the same-pole output of the mains-operated converter is connected.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist jedem Eingang des Netz-Stromrichters je eine Netzdrossel vorgeschaltet, an de ren Verbindungen mit dem Netz-Stromrichter Filterkreise angeschlossen sind, die vorzugsweise auf die fünfte und siebte Oberschwingung abgestimmt sind. Dadurch erreicht man erheblich reduzierte Oberschwingungsströme und verbessert außerdem den Netz leistungsfaktor.In a preferred embodiment, each input of the Mains converter upstream of a line choke, de connections with the mains converter filter circuits are connected, preferably to the fifth and seventh Harmonics are matched. This way you can achieve a lot reduced harmonic currents and also improves the network power factor.

Im folgenden ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dar gestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert.In the following the invention with reference to one in the drawing illustrated embodiment explained in detail.

Die einzige Figur zeigt ein Blockschaltbild des Ausführungsbeispiels.The single figure shows a block diagram of the embodiment.

Ein Zwischenkreisumrichter zum Anschließen einer 3phasigen Dreh feldmaschine, beispielsweise einer Norm-Asynchronmaschine mit Kurzschlußläufer, die im Stator ein einziges Wicklungssystem hat, weist einen netzgeführten, 6pulsigen Netz-Stromrichter 1 auf, welcher über je eine Netzdrossel 2 in jeder Phase an ein 3phasiges Netz angeschlossen wird. Im Ausführungsbeispiel ist zwischen der Netz drossel 2 und dem Netz ein Stromwandler 3 angeordnet, der eine Messung des nahezu sinusförmigen Netzstromes ermöglicht. An die beiden gleichstromseitigen Ausgangsklemmen des Netz- Stromrichters 1 ist je eine Glättungsdrosselhälfte 4 angeschlos sen. Andererseits sind die beiden Glättungsdrosselhälften 4 mit der Mittelanzapfung einer ersten bzw. einer zweiten Saugdrossel 5 verbunden. Im Prinzip handelt es sich nur um eine einzige Glät tungsdrossel. Die beiden Glättungsdrosselhälften, deren Spulen auf einem gemeinsamen, in der Figur mit einer gestrichelten Linie angedeutet, Kern angeordnet sind, haben jedoch den Vorteil, daß die Isolationsbeanspruchung des Motors symmetrisch erfolgt und demzufolge kleiner wird.An intermediate circuit converter for connecting a 3-phase rotary field machine, for example a standard asynchronous machine with squirrel-cage rotor, which has a single winding system in the stator, has a line-guided, 6-pulse line converter 1 , which is connected via a line reactor 2 in each phase to a 3-phase line becomes. In the exemplary embodiment, a current transformer 3 is arranged between the line choke 2 and the line, which enables a measurement of the almost sinusoidal line current. At the two DC output terminals of the power converter 1 , a smoothing choke half 4 is ruled out. On the other hand, the two smoothing throttle halves 4 are connected to the center tap of a first and a second suction throttle 5 . In principle, it is only a single smoothing choke. However, the two smoothing choke halves, the coils of which are arranged on a common core, indicated by a dashed line in the figure, have the advantage that the insulation stress on the motor is symmetrical and consequently becomes smaller.

Wie die Figur zeigt, sind über die beiden Saugdrosseln 5 die gleichpoligen Eingänge von zwei gleich ausgebildeten, 6pulsigen, selbstgeführten Maschinen-Stromrichtern 6 verbunden. Durch die Saugdrossel 5 werden im Gleichstrom zwischenkreis sowohl der positive als auch der negative Strom sym metrisch auf die beiden Maschinen-Stromrichter 6 aufgeteilt.As the figure shows, the same-pole inputs of two identically designed, 6-pulse, self-commutated machine power converters 6 are connected via the two suction throttles 5 . Through the suction throttle 5 , both the positive and the negative current are symmetrically divided between the two machine power converters 6 in the DC link.

Die phasengleichen Ausgänge der beiden Maschinen-Stromrich ter 6, bei denen es sich um je eine 3phasige Thyristor-Dreh strombrücke mit Phasenlöschung handelt, sind direkt miteinander verbunden. Der Umrichter hat daher einen 3phasigen Aus gang. Wegen der 6pulsigen Ausbildung jeder der beiden Maschinen-Stromrichter 6 und einer um 30° elektrisch versetzten Taktung dieser Stromrichter ist der Ausgang des Umrichters, an dem im Ausführungsbeispiel ein 3phasiger Drehstrom-Asynchronmotor 7 angeschlossen ist, 12pulsig.The in-phase outputs of the two machine power converters 6 , each of which is a three-phase thyristor three-phase current bridge with phase cancellation, are directly connected to one another. The converter therefore has a 3-phase output. Because of the 6-pulse design of each of the two machine power converters 6 and the clocking of these power converters electrically offset by 30 °, the output of the converter, to which a 3-phase three-phase asynchronous motor 7 is connected in the exemplary embodiment, is 12-pulse.

An die Verbindungsleitungen, die von der Netzdrossel 2 zum Netz-Stromrichter 1 führen, sind Filterkreise 8 angeschlos sen, welche auf die fünfte und siebte Oberschwingung abgestimmt sind. Hierdurch werden die Oberschwingungsströme erheblich redu ziert und durch die Kompensationswirkung der Filterkreise 8 der Netzleistungsfaktor verbessert.Filter circuits 8 are connected to the connecting lines leading from the line reactor 2 to the line converter 1 , and are matched to the fifth and seventh harmonics. As a result, the harmonic currents are considerably reduced and the network power factor is improved by the compensation effect of the filter circuits 8 .

Der Betrieb des Zwischenkreisumrichters erfolgt in der Weise, daß auf die Zündschaltung 9 des Netz-Stromrichters 1 ein Regler 10 einwirkt, auf den sowohl die Ausgangsgröße eines Soll- Istwert-Vergleiches des über einen Gleichrichter 11 erfaßten Ma schinenstromes als auch die Ausgangsgröße eines Soll-Istwert- Vergleiches der induzierten Maschinenspannung des Drehstrom-Asyn chronmotors 7 aufgeschaltet ist. Die induzierte Maschinenspan nung wird hierbei mittels eines Gleichrichters 12 erfaßt. Durch diese Regelung des Netz-Stromrichters 1 ist gewährlei stet, daß sich der dem Drehstrom-Asynchronmotor 7 eingeprägte Strom bis zur Stromgrenze nur auf den Wert aufbaut, der für die Induktion der vorgewählten Maschinenspannung erforderlich ist. Der Netz-Stromrichter 1 regelt somit unterhalb der Strom grenze die Motorspannung und begrenzt den Motorstrom.The operation of the intermediate circuit converter takes place in such a way that a controller 10 acts on the ignition circuit 9 of the mains converter 1 , on which both the output variable of a setpoint / actual value comparison of the machine current detected via a rectifier 11 and the output variable of a setpoint Actual value comparison of the induced machine voltage of the three-phase asynchronous chronomotor 7 is switched on. The induced machine voltage is detected here by means of a rectifier 12 . This regulation of the power converter 1 ensures that the three-phase asynchronous motor 7 impresses the current up to the current limit only to the value required for the induction of the preselected machine voltage. The mains converter 1 thus regulates the motor voltage below the current limit and limits the motor current.

Den beiden Maschinen-Stromrichtern 6 wird über eine Zünd schaltung 13, welche für die beiden Maschinen-Stromrichter um 30° el versetzte Zündimpulse erzeugt, und einen Spannungs- Frequenz-Umsetzer 14 die drehzahlbestimmende Frequenz eines Reglers 15 vorgegeben. Zusätzlich ist der Eingang des Umsetzers 14 mit dem Ausgang eines Wirkstrombewerters 16 verbunden, was ei ne Stabilisierung des Antriebs bei Lastwechseln bewirkt. Der Reg ler 15 erhält den Wert der Motorspannung als eine Eingangsgröße. Die Drehzahl des Motors stellt sich somit der Maschinenspannung proportional ein. The two machine converters 6 via an ignition circuit 13 , which generates ignition pulses offset by 30 ° el for the two machine converters, and a voltage-frequency converter 14, the speed-determining frequency of a controller 15 . In addition, the input of the converter 14 is connected to the output of an active current evaluator 16 , which causes ei ne stabilization of the drive during load changes. The regulator 15 receives the value of the motor voltage as an input variable. The speed of the motor is therefore proportional to the machine voltage.

Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten sowie auch die nur allein aus der Zeichnung entnehmbaren Merkmale sind als wei tere Ausgestaltungen Bestandteile der Erfindung, auch wenn sie nicht besonders hervorgehoben und insbesondere nicht in den An sprüchen erwähnt sind.All mentioned in the above description as well as the only characteristics that can be inferred from the drawing are white tere embodiments of the invention, even if they not particularly emphasized and especially not in the An sayings are mentioned.

Claims

1. DC link converter circuit for the connection of a single winding system of a 3-phase induction machine, with a mains converter, two 6-phase machine converters connected to the latter with the interposition of at least one smoothing choke, clocked by 30 ° el, whose outputs are connected in phase to a 3-phase circuit output, and with circuit current-reducing chokes, characterized in that the outputs of the machine power converters ( 6 ) are connected directly to one another and to the circuit output, and that their inputs are connected to a single DC intermediate circuit emanating from the mains converter ( 1 ), in which the circuit current-reducing chokes in one of the direct current on both machines converter ( 6 ) symmetrically dividing circuit arrangement as suction throttles ( 5 ).

2. DC link converter circuit according to claim 1, characterized in that the same-pole inputs of the machine converter ( 6 ) are each connected via one of the suction chokes ( 5 ), the center tap via a smoothing choke ( 4 ) with the same-pole output of the power converter, converter ( 1 ) is connected.

3. DC link converter circuit according to claim 1 or 2, characterized in that each input of the power converter ( 1 ) is connected upstream of a line reactor ( 2 ), at the connection of which to the line converter ( 1 ) at least one filter circuit ( 8 ) connected.

4. DC link converter according to claim 3, characterized in that the filter circuits ( 8 ) are matched to the fifth and seventh harmonic.