DE3704431A1 - Gleichstromversorgungsvorrichtung fuer einen wechselrichter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gleichstromversorgungsvorrich­ tung, die einen Wechselrichter mit Gleichstrom versorgt, der den Gleichstrom in einen Wechselstrom umwandelt, und insbesondere eine Gleichstromversorgungsvorrichtung, die beispielsweise aus einem Thyristorumformer, einer Zer­ hackerschaltung, einem Umformer mit hohem Leistungsfaktor oder ähnlichem gebildet ist.

Zum Versorgen der Lastseite mit Wechselstrom, der eine stabilisierte Frequenz- und Spannungscharakteristik hat, wird im allgemeinen ein Wechselrichter benutzt, der Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt. Die Gleich­ stromversorgungsvorrichtung für den Wechselrichter ist an der Eingangsseite des Wechselrichters vorgesehen, um dem Wechselrichter einen stabilisierten Ausgangsgleichstrom zu liefern.

Die bisher in weitem Umfang benutzten Gleichstromversor­ gungsvorrichtungen für Wechselrichter sind Thyristor­ gleichrichtervorrichtungen (Thyristorgleichrichter), von den als Beispiel der CA-Gleichrichter bekannt ist, der in "Technical Reference on GS CA type Thyristor Rectifier", S. 8-9 von Nippon Denchi K.K. (Japan Battery Co., Ltd.). beschrieben ist.

Die herkömmliche Gleichstromversorgungsvorrichtung besteht in der in Fig. 1 dargestellten Weise aus einer Thyristor­ gleichrichterschaltung als Vorwärtsumwandlungsvorrichtung, die einen Wechselstrom in einen Gleichstrom umwandelt, dessen Spannung (Strom) gleichzeitig gesteuert wird, beispielsweise einem Thyristorgleichrichter 1 vom obenbe­ schriebenen CA-Typ, einer Gleichstromdrossel 2, die an der Ausgangsseite des Thyristorgleichrichters 1 vorgesehen ist, um den pulsierenden Anteil im Gleichstrom am Ausgang des Thyristorgleichrichters 1 zu glätten, einer Akkumula­ torbatterie 3, die parallel zwischen die Gleichstromdros­ sel 2 und einen Wechselrichter als Rückwärtsumwandlungs­ vorrichtung (nicht dargestellt) geschaltet ist, einem Spannungsdetektor 4, der die Ausgangsspannung des Thyri­ storgleichrichters 1 wahrnimmt, einem Stromdetektor 5, der den Ausgangsstrom des Thyristorgleichrichters 1 wahrnimmt, einer einen oberen Grenzwert für den Ausgangsstrom erzeugenden Schaltung 6, die den oberen Grenzwert für den Ausgangsstrom des Thyristorgleichrichters 1 erzeugt, einer Stromabsenksteuerschaltung 7, die auf das Signal vom Stromdetektor 5 und das Sollsignal von der den oberen Grenzwert für den Ausgangsstrom erzeugenden Schaltung 6 ansprechend, den Ausgangsstrom des Thyristorgleichrichters 1 so steuert, daß dieser den oberen Grenzwert nicht überschreiten kann, einer Generatorschaltung 8, die einen Bezugswert der Ausgangsspannung des Thyristorgleichrich­ ters 1 erzeugt, einer Ausgangsspannungssteuerschaltung 9, die auf die Ausgangssignale des Spannungsdetektors 4, der Stromabsenksteuerschaltung 7 und der Bezugsspan­ nungsgeneratorschaltung 8 anspricht, um die Ausgangsspan­ nung des Thyristorgleichrichters 1 so zu steuern, daß sie konstant gehalten werden kann, und einer Steuer­ impulsgeneratorschaltung 10, die auf das Ausgangssignal der Ausgangsspannungssteuerschaltung 9 anspricht und einen bestimmten Steuerimpuls ausgibt.

Die Arbeitsweise dieser Schaltung wird im folgenden beschrieben. Die Ausgangsspannung und der Ausgangsstrom des Thyristorgleichrichters 1, der einen Eingangswechsel­ strom in einen Gleichstrom umwandelt, werden nach einer Glättung durch die Gleichstromdrossel 2 durch die jeweili­ gen Detektoren 4 und 5 wahrgenommen. Dann vergleicht die Ausgangsspannungssteuerschaltung 9 den wahrgenommenen Spannungswert vom Spannungsdetektor 4 mit dem Bezugswert von der Bezugsausgangsspannungsgeneratorschaltung 8 und liefert die Steuerschaltung 9 ein Signal der Steuerimpuls­ generatorschaltung 10, so daß die wahrgenommene Spannung und die Bezugsspannung gleich werden können.

In der Zwischenzeit legt die Stromabsenksteuerschaltung 7 ein Signal an die Ausgangsspannungssteuerschaltung 9, so daß der Ausgangsstrom herabgesetzt werden kann, wenn der wahrgenommene Stromwert den Bezugswert von der den oberen Grenzwert für den Ausgangsstrom erzeugenden Schaltung 6 überschreitet.

Dann erzeugt die Steuerimpulsgeneratorschaltung 10 einen Steuerimpuls, dessen Phase durch diese Schaltung auf das Signal von der Ausgangsspannungssteuerschaltung 9 anspre­ chend gesteuert wird. Dieser Steuerimpuls liegt am Thyristorgleichrichter 1, so daß die Ausgangsspannung des Thyristorgleichrichters 1 konstant und sein Ausgangsstrom unter dem oberen Grenzwert gehalten wird.

Bei einem Ausfall der Stromversorgung kommt die Gleich­ spannung von der Akkumulatorbatterie 3.

Aufgrund des Aufbaus der oben beschriebenen Gleichstrom­ versorgungsvorrichtung für einen Wechselrichter ergeben sich dann Schwierigkeiten, wenn er als Energiequelle eines Wechselrichters für eine nicht unterbrechbare Apparatur ohne ähnliches verwandt wird, wie es im folgenden beschrieben wird.

• 1) Da der Eingangsgleichstrom für einen Wechselrichter einen Welligkeitsanteil enthält, der dem Ausgangsstrom der Stromversorgungsvorrichtung entspricht, ist im allgemeinen ein sog. elektrolytischer Kondensator als Glättungskonden­ sator vorgesehen, um den Welligkeitsanteil hindurchzufüh­ ren. Da der sog. elektrolytische Kondensator jedoch nur eine Lebensdauer von 7 bis 8 Jahren hat, muß er relativ häufig ausgetauscht werden, was mit einem hohen Arbeits­ und Kostenaufwand verbunden ist.
• 2) Wenn statt des sog. elektrolytischen Kondensators ein sog. Schichtkondensator verwandt wird, beträgt die Kapazi­ tät im Hinblick auf die erreichbare Wirtschaftlichkeit und den eingenommenen Platz nur noch ein Zehntel oder weniger, so daß der Welligkeitsanteil der Gleichspannung größer wird. Wenn daher eine nicht unterbrechbare Apparatur mit einer Batterie versehen ist, die parallel geschaltet ist, fließt dieser Welligkeitsanteil des Stromes für den Wechselrichter in die Batterie, was darin zu einem Temperaturanstieg führt oder die Dauerhaftigkeit der Batterie beeinträchtigt.
• 3) Wenn der Wechselrichter ein Einphasenwechselrichter oder ein Dreiphasenwechselrichter mit unsymmetrischer Last ist, wird der Welligkeitsanteil des Eingangsgleichstromes für den Wechselrichter wesentlich größer als im Fall eines Dreiphasenwechselrichters mit symmetrischer Last und wird die Frequenz des Welligkeitsanteils 2 f. Wenn ein Schicht­ kondensator verwandt wird, wird natürlich aufgrund der nur ein Zehntel oder weniger betragenden Kapazität der Welligkeitsanteil größer. Damit nicht ein zu hoher Strom in die Batterie fließt, muß die Kapazität des Schichtkon­ densators auf Kosten der Wirtschaftlichkeit größer gemacht werden oder muß eine Drossel in Reihe mit der Batterie vorgesehen werden, was die Schaltung kompliziert.
• 4) Bei einem Spannungswechselrichter ist es grundsätzlich ideal, wenn der Gleichstrom von einer Gleichstromquelle mit niedriger Impedanz kommt. Wenn jedoch statt eines elektrolytischen Kondensators ein Schichtkondensator ver­ wandt wird, wird die Impedanz der Gleichstromquelle höher und wird auch die Impedanz gesehen von der Ausgangsseite aus höher, so daß die absolute Spannungsänderung des Wechselrichters größer wird. Es stellt insbesondere ein Problem bei einem Dreiphasenwechselrichter dar, daß seine Spannungsunsymmetrie größer wird, wenn er mit einer unsymmetrischen Last verbunden ist.

Durch die Erfindung sollen die oben beschriebenen Schwie­ rigkeiten beseitigt werden und soll eine Gleich­ stromversorgungsvorrichtung für einen Wechselrichter, d.h. eine Vorwärtsleistungsumwandlungsvorrichtung wie bei­ spielsweise eine Thyristorgleichrichterschaltung geschaf­ fen werden, die auf der Eingangsseite eines Wechselrich­ ters vorzusehen ist, wobei ihr Ausgangsstrom nach Maßgabe der Pulsierungen im Eingangsstrom für den Wechselrichter so gesteuert werden kann, daß der Welligkeitsanteil, der in der Gleichspannung des Glättungskondensators enthalten ist, verringert werden kann und es dadurch möglich wird, den sog. elektrolytischen Kondensator als Glättungskonden­ sator, der parallel zum Gleichstromkreis geschaltet ist, durch einen anderen Kondensator mit hoher Lebensdauer und niedrigen Kosten zu ersetzen, was die Wartungsarbeit effektiver macht und die Wartungskosten herabsetzt.

Durch die Erfindung soll insbesondere eine Gleichstrom­ versorgungsvorrichtung für einen Wechselrichter geschaffen werden, bei der aufgrund der oben erwähnten Möglichkeit der Steuerung zum Verringern des Welligkeitsanteils in der Gleichspannung des Glättungskondensators der Welligkeits­ strom in der Gleichstromschaltung daran gehindert wird, beispielsweise in die Batterie einer nicht unterbrechbaren Apparatur zu fließen, selbst wenn die Kapazität des Glättungskondensators auf ein Zehntel oder weniger der bisher benutzten Kapazität herabgesetzt wird, so daß die Batterie oder eine ähnliche Einrichtung nicht beeinträch­ tigt oder durch einen Temperaturanstieg beschädigt wird.

Durch die Erfindung soll insbesondere eine Gleichstrom­ versorgungsvorrichtung für einen Wechselrichter geschaffen werden, bei der aufgrund der obigen Tatsachen, d.h. aufgrund der Verringerung des Welligkeitsanteils in der Gleichspannung und der Vermeidung einer Beeinträchtigung der Batterie als Folge der Verringerung des Welligkeitsan­ teils der Schaltungsaufbau dadurch vereinfacht wird, daß es nicht mehr notwendig ist, die Kapazität des Glättungs­ kondensators zu erhöhen, eine in Reihe geschaltete Drossel zur Batterie oder einer ähnlichen Einrichtung einer nicht unterbrechbaren Apparatur vorzusehen usw.

Durch die Erfindung soll schließlich eine Gleichstromver­ sorgungsvorrichtung für einen Wechselrichter geschaffen werden, bei der ein Anstieg der Impedanz der Gleichstrom­ quelle selbst dann vermieden wird, wenn ein Kondensator, der eine kleine Kapazität hat und mit geringen Kosten verbunden ist, beispielsweise ein sog. Schichtkondensator, als Glättungskondensator verwandt wird, und bei der insbesondere dann, wenn sie bei einem Dreiphasenwech­ selrichter verwandt wird, der mit einer unsymmetrischen Last verbunden ist, das Auftreten eines Spannungsungleich­ gewichtes oder einer Spannungsunsymmetrie vermieden ist.

Dazu ist die erfindungsgemäße Gleichstromversorgungsvor­ richtung für einen Wechselrichter so ausgebildet, daß ein Wechselstromanteil, der virtuell mit dem Wechsel­ stromanteil im Eingangsgleichstrom für den Wechselrichter gleichphasig ist, vom Leistungsgleichrichter dadurch geliefert wird, daß der Eingangsgleichstrom für den Wechselrichter oder ein dazu äquivalentes Signal erfaßt wird und das erfaßte Signal einer Ausgangsspannungs­ steuereinrichtung der Vorwärtsleistungsumwandlungsvorrich­ tung als Vorkopplungssignal geliefert wird.

Im folgenden werden anhand der Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungs­ gemäßen Gleichstromversorgungsvorrichtung für einen Wech­ selrichter näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 in einem Blockschaltbild ein Ausführungsbei­ spiel einer bekannten Thyristorgleichrichter­ vorrichtung als Gleichstromversorgungsvorrich­ tung für einen Wechselrichter,

Fig. 2 in einem Blockschaltbild den Gesamtaufbau eines ersten Ausführungsbeispiels der erfin­ dungsgemäßen Gleichstromversorgungsvorrichtung für einen Wechselrichter, wobei die Verbindun­ gen zwischen einer Vorwärtslei­ stungsumwandlungsvorrichtung, die einen Thyri­ storgleichrichter verwendet, einer Ausgangs­ spannungsteuerschaltung für diese Vorrichtung, einem Wechselrichter und einer Vorkopplungs­ steuerschaltung dargestellt sind,

Fig. 3 in einem Blockschaltbild die Steuerung für die in Fig. 2 dargestellte Gleichstrom­ versorgungsvorrichtung für einen Wechselrich­ ter, wobei diese Steuerung aus der Ausgangs­ spannungssteuerschaltung für Vorwärtslei­ stungsumwandlungsvorrichtung und der Vorkopp­ lungssteuerschaltung aufgebaut ist,

Fig. 4 in einem Vektordiagramm die Phasenbeziehung zwischen dem Eingangsstrom für den Wechsel­ richter und dem Ausgangsgleichstrom der Vor­ wärtsleistungsumwandlungsvorrichtung bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel,

Fig. 5 ein Kennliniendiagramm, das den Übertragungs­ faktor der Filterschaltung der Vorwärtslei­ stungsumwandlungsvorrichtung bei dem ersten in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel dar­ stellt,

Fig. 6 in einem Blockschaltbild ein zweites Ausfüh­ rungsbeispiel der erfindungsgemäßen Gleich­ stromversorgungsvorrichtung für einen Wechsel­ richter,

Fig. 7 in einem Blockschaltbild ein drittes Ausfüh­ rungsbeispiel der erfindungsgemäßen Gleich­ stromversorgungsvorrichtung für einen Wechsel­ richter und

Fig. 8 in einem Blockschaltbild ein viertes Ausfüh­ rungsbeispiel der erfindungsgemäßen Gleich­ stromversorgungsvorrichtung für einen Wechsel­ richter.

Im folgenden wird anhand der Fig. 2 bis 5 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben. Bauteile in Fig. 2 und 3, die den Bauteilen der bekannten Vorrichtung in Fig. 1 entsprechen und mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, werden nicht nochmals beschrieben.

Wie es in Fig. 2 dargestellt ist, ist ein Wechselrichter 11 mit der Ausgangsseite einer Vorwärtsleistungsumwand­ lungsvorrichtung verbunden, die aus einem Thyristorgleich­ richter 1, einer Gleichstromdrossel 2 usw. aufgebaut ist, und ist ein Glättungskondensator 12 parallel zur Eingangs­ seite des Inverters 11 geschaltet. Zwischen den Punkten, mit denen der Kondensator 12 und die Batterie 3 verbunden sind, ist parallel ein zweiter Spannungsdetektor 14 geschaltet, der die Spannung an der Eingangsseite des Wechselrichters 11 aufnimmt und das aufgenommene Signal an eine zweite Spannungssteuerschaltung 13 abgibt, die auf ein Ausgangssignal der Bezugsspannungsgeneratorschaltung 8 anspricht, um die Eingangsspannung für den Wechselrichter 11 zu steuern. Zwischen dem Kondensator 12 und dem Wechselrichter 11 ist ein zweiter Stromdetektor 15 vorgesehen, mit dem eine Phasenverzögerungsschaltung 16 als Filterschaltung zum Verzögern der Phasen verbunden ist, wobei mit dieser Phasenverzögerungsschaltung 16 eine Streichwerteinstellschaltung 17 verbunden ist, die ein Ausgangssignal der ersten Spannungssteuerschaltung 9 liefert. Der zweite Stromdetektor 15, die Phasenverzöge­ rungsschaltung 16 und die Streichwerteinstellschaltung 17 bilden eine Vorkopplungssteuerung, die die Abgabe der Vorwärtsleistungsumwandlungsvorrichtung, die vom Thyri­ storgleichrichter 1 gebildet wird, auf der Grundlage des Eingangsstromes für den Wechselrichter 11 über die erste Spannungssteuerschaltung 9 und den Steuerimpulsgenerator 10 steuert.

Ein Bezugswert von der Bezugsspannungsgeneratorschaltung 8 und die Eingangsspannung für den Wechselrichter 11, die vom zweiten Spannungsdetektor 14 aufgenommen wird, liegen an der zweiten Spannungssteuerschaltung 13, so daß die Eingangsspannung für den Wechselrichter 11 so gesteuert wird, daß sie konstant bleibt. Das Ausgangssignal der zweiten Spannungssteuerschaltung 13 liegt als Strombe­ fehlswert zusammen mit dem wahrgenommenen Wert des Gleichstromes vom Stromdetektor 5 an der Stromsteuerschal­ tung 7, um den Gleichstrom zu steuern.

Das Ausgangssignal der Stromsteuerschaltung 7 liegt zusammen mit dem wahrgenommenen Wert des Eingangsstromes für den Wechselrichter 11, der durch die Phasenverzöge­ rungsschaltung 16 und die Streichwerteinstellschaltung 17 hindurchgegangen ist, an der ersten Spannungssteuer­ schaltung 9, um die Ausgangsspannung des Thyristorgleich­ richters 1 zu steuern, wodurch die Phase des Steuerimpuls­ generators 10 so gesteuert wird, daß die Ausgangsspannung des Thyristorgleichrichters 1 gesteuert werden kann.

Wie es in Fig. 4 dargestellt ist, wird in diesem Fall der Eingangsstrom i ₁ (wahrgenommener Wert) für den Wechsel­ richter 11, der durch den zweiten Stromdetektor 15 wahrgenommen wird, in ein Signal v ₁ durch die Phasen­ verzögerungsschaltung 16 umgewandelt, die die in Fig. 3 dargestellte Übertragungsfunktion hat, und durch Umkehr in ein Signal v _cref umgewandelt. Das Signal V _cref wird einer Übertragungseinstellung durch die Streichwerteinstell­ schaltung 10 unterworfen und liegt an der ersten Span­ nungssteuerschaltung 9, um die Ausgangsspannung des Thyristorgleichrichters 1 zu steuern. Dadurch wird das Signal v _c erzeugt, das um 90° in seiner Phase dem Eingangsstrom i ₁ vorläuft und notwendig ist, damit der Eingangsstrom i ₁ hindurchgeht. Wenn als Beispiel der Fall betrachtet wird, in dem der Wechselrichter 11 ein Einphasenwechselrichter mit einer Ausgangsfrequenz von 60 Hz ist, so hat der unterste harmonische Anteil im Eingangsstrom 120 Hz.

Die Übertragungscharakteristik der Phasenverzögerungs­ schaltung 16 hat dann den in Fig. 5 dargestellten Verlauf, wobei T ₃=10 Hz ist und Ω_c=120 Hz ist.

Der Zähler T ₁s der Übertragungsfunktion der Phasenverzö­ gerungsschaltung 16 bewirkt, daß der Gleichstromanteil des Eingangsstromes i ₁ entfernt wird, während der Nenner (1+T ₂ s)×(1+T ₃s) als Phasenverzögerungsanteil bei 120 Hz wirkt.

Das Ansprechvermögen der Ausgangsspannungssteuerung für den Thyristorgleichrichter 1 liegt bei etwa 1000 Rad, wohingegen das Ansprechvermögen der Ausgangsstromsteuerung für den Thyristorgleichrichter 1 bei etwa 200 Rad liegt.

Bei der oben beschriebenen Anordnung wird der 120 Hz Anteil i ₁ des Eingangsstromes für den Wechselrichter 11 um virtuell 90° verzögert und in V ₁ umgewandelt, indem er durch die Phasenverzögerungsschaltung 16 geleitet wird, wie es im Vektordiagramm von Fig. 4 dargestellt ist, sowie in seiner Phase in v _cref umgekehrt und an die erste Spannungssteuerschaltung 9 gelegt. Da die erste Spannungs­ steuerschaltung 9 ein Ansprechvermögen mit sehr hoher Geschwindigkeit hat, gibt der Thyristorgleichrichter 1 die Spannung V _c des 120 Hz Anteils nur um einen sehr kleinen Winkel α° gegenüber V _cref verzögert aus. Wenn angenommen wird, daß der Widerstandsteil der Gleichstromdrossel 2 ausreichend niedrig ist, fließt ein Strom i ₂ durch die Gleichstromdrossel 2, der um 90° gegenüber der Ausgangs­ spannung v _c verzögert ist. Da dieser Strom i ₂ virtuell gleichphasig mit dem Eingangsstrom i ₁ ist, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, wird es möglich, den gesamten 120 Hz Anteil des Eingangsstromes i ₁ dem Wechselrichter 11 vom Thyristorgleichrichter 1 zu liefern, indem der Übertra­ gungsfaktor K in der Streichwerteinstellschaltung 17 eingestellt wird, so daß es dadurch möglich ist, den mit 120 Hz pulsierenden Anteil nicht durch den Kondensator 12 oder die Akkumulatorbatterie 3 gehen zu lassen. Das hat zur Folge, daß durch den Kondensator 12 nur der Eingangs­ stromanteil für den Wechselrichter 11 der Harmonischen mit 240 Hz oder mehr und der Ausgangswelligkeitsanteil des Thyristorgleichrichters 1 hindurchgehen, so daß keine Schwierigkeiten dann auftreten, wenn die Kapazität des Kondensators kleiner ist, und ein Schichtkondensators statt eines elektrolytischen Kondensators verwandt werden kann.

Bei dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Welligkeitsanteil des Eingangsstromes zum Wechselrichter 11 nicht zur Stromsteuerschaltung 7 rückgekoppelt, sondern als Vorkopplungssignal an die erste Spannungssteuerschaltung 9 gelegt, da die Stromsteuer­ schaltung 7 nur ein Ansprechvermögen von 200 Rad/sec. oder so ähnlich hat und auf 120 Hz nicht ansprechen kann. Wie es bei dem zweiten Ausführungsbeispiel von Fig. 6 dargestellt ist, kann die pulsierende Komponente des Eingangsstromes i ₁ zum Wechselrichter 11, die durch den zweiten Stromdetektor 15 wahrgenommen wird, ebenso über eine Filterschaltung 26 mit einer geeigneten Phasencharak­ teristik und eine Streichwerteinstellschaltung 27 der Stromsteuerschaltung 7 als Eingangssignal geliefert wer­ den, wodurch es möglich wird, daß der Strom i ₂ mit der pulsierenden Komponente im Eingangsstrom i ₁ vom Thyristor­ gleichrichter 1 gleichphasig ist. Wenn in diesem Fall die Phasenverzögerung bei 120 Hz in der Stromschleife mit ⌀₁ bezeichnet wird, ist es unter Verwendung der Übertragungs­ funktion G(S), d.h. entweder a) einer Übertragungsfunktion mit Voreilungscharakteristik um ⌀₁ bei 120 Hz oder b) einer Übertragungsfunktion mit Verzögerungscharakteristik um (180° -⌀₁) bei 120 Hz und einer anschließenden Phasenumkehr von 180° möglich, daß der Strom i ₂ mit dem pulsierenden Anteil im Eingangsstrom i ₁ vom Thyristor­ gleichrichter 1 gleichphasig ist.

Wenn das, was oben beschrieben wurde, etwas verallgemei­ nert wird, so läßt sich sagen, daß ein ähnlicher Effekt erhalten werden kann, wenn das Signal vom zweiten Stromdetektor 15 eine geeignete Übertragungsfunktion durchläuft, bevor es an der ersten Spannungssteuerschal­ tung 9 der Steuerschleife von Fig. 2 liegt.

Obwohl bei dem obigen Ausführungsbeispiel der Eingangs­ strom zum Wechselrichter 11 aufgenommen wird und ein entsprechendes Signal dieses Eingangsstromes an die Steuerung für die Gleichstromquelle gelegt wird, kann die Ausführung auch derart sein, wie es in Fig. 7 beim dritten Ausführungsbeispiel dargestellt ist, so daß der Ausgangs­ strom des Wechselrichters 11 statt des Eingangsstromes aufgenommen wird und gleichzeitig auf der Grundlage des Schaltsignals für den Wechselrichter gleichgerichtet wird, um ein Signal zu erhalten, das dem Eingangsstrom für den Wechselrichter 11 äquivalent ist, und dieses an die Steuerung für die Gleichstromquelle zu legen. Die Ausfüh­ rung kann weiterhin so sein, wie es beim vierten Ausführungsbeispiel von Fig. 8 dargestellt ist, bei dem der Strom oder die Spannung durch den Kondensator 12 im Gleichstromkreis für den Wechselrichter 11 über einen dritten Stromdetektor 25 aufgenommen wird und ein dem Eingangsstrom des Wechselrichters 11 äquivalentes Signal auf der Grundlage des obigen aufgenommenen Signals und des Ausgangsstromes der Gleichstromquelle ermittelt werden kann. Gleiche Bezugszeichen bei dem zweiten bis vierten Ausführungsbeispiel in Fig. 6 bis 8 bezeichnen gleiche oder entsprechende Bauteile wie beim ersten Ausführungs­ beispiel von Fig. 2.

Obwohl bei dem obigen ersten bis vierten Ausführungsbei­ spiel die Gleichstromquelle als Thyristorgleichrichter 1 beschrieben wurde, ist die erfindungsgemäße Ausbildung natürlich auf jede Art einer Gleichstromquelle, beispiels­ weise eine Zerhackerschaltung, einen Gleichstrom/Gleich­ stromwandler und Wandler mit hohem Leistungsfaktor anwend­ bar.

Die erfindungsgemäße Gleichstromversorgungsvorrichtung für einen Wechselrichter, wie sie oben im einzelnen beschrie­ ben wurde, ist somit so ausgebildet, daß der Eingangs­ gleichstrom für den Wechselrichter aufgenommen wird und ein entsprechendes Signal als Vorkopplungssignal an eine Steuervorrichtung gelegt wird, die die Ausgangsspannung einer Vorwärtsleistungsumwandlungsvorrichtung beispiels­ weise eines Thyristorgleichrichters steuert, um schnell auf den Welligkeitsanteil im Eingangsstrom für den Wechselrichter anzusprechen und daher den Welligkeitsan­ teil in der Gleichspannung herabzusetzen. Der Glättungs­ kondensator, der parallel zum Gleichstromkreis und dem Wechselrichter geschaltet ist, kann durch einen Typ mit langer Lebensdauer und niedrigen Kosten beispielsweise durch einen sog. Schichtkondensator ersetzt werden, und es kann eine Verbesserung in der Effektivität der Wartungsar­ beit und eine Herabsetzung der Wartungskosten erzielt werden.

Infolge des unterdrückten Welligkeitsanteils in der Gleichspannung wird verhindert, daß ein Stromwelligkeits­ anteil in eine Batterie fließt, selbst wenn eine geringere Kapazität verwandt wird, so daß somit eine Beeinträch­ tigung oder Beschädigung der Batterie aufgrund eines darin erfolgenden Temperaturanstiegs verhindert werden kann.

Da weiterhin keine Notwendigkeit eines komplizierten Schaltungsaufbaus zum Verringern des Welligkeitsanteils in der Gleichspannung besteht und eine Beeinträchtigung der Batterie verhindert ist, kann eine Vereinfachung des Schaltungsaufbaus erreicht werden.

Selbst wenn nur ein Kondensator mit kleiner Kapazität verwandt wird, kann darüber hinaus eine Zunahme in der Impedanz der Gleichstromquelle vermieden werden, so daß sich eine Gleichstromversorgungsvorrichtung für einen Wechselrichter, insbesondere für einen Dreipha­ senwechselrichter für eine unsymmetrische Last ergibt.

Claims (10)

1. Gleichstromversorgungsvorrichtung für einen Wechsel­ richter, gekennzeichnet durch eine Vorwärtsleistungs­ umwandlungseinrichtung (1) zum Versorgen des Wechsel­ richters (11), eine Ausgangsspannungssteuereinrichtung zum Steuern der Ausgangsspannung der Vorwärtslei­ stungsumwandlungseinrichtung (1) und eine Vorkopp­ lungssteuereinrichtung (15, 16, 17, 26, 27), die zwischen die Eingangsseite des Wechselrichters (11) und die Spannungssteuereinrichtung geschaltet ist, den Eingangsgleichstrom des Inverters wahrnimmt und auf der Grundlage des Signals für den wahrgenommenen Eingangsstrom eine Steuerung derart ausführt, daß ein Wechselstromanteil, der mit dem Wechselstromanteil im Eingangsgleichstrom für den Wechselrichter (11) gleichphasig ist, direkt von der Vorwärtsleistungs­ umwandlungseinrichtung (1) abgeleitet werden kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärtsleistungsumwandlungseinrichtung (1) aus einer Thyristorgleichrichterschaltung besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannungssteuereinrichtung einen ersten Stromdetektor (5), der den Ausgangsgleichstrom der Vorwärtsleistungsumwandlungseinrichtung (1) wahr­ nimmt, eine Stromsteuerschaltung (7), die auf das Wahrnehmungssignal des ersten Stromdetektors (5) anspricht und den Ausgangsstromwert der Vorwärts­ leistungsumwandlungseinrichtung (1) steuert, einen ersten Spannungsdetektor (4), der die Gleichspannung der Vorwärtsleistungsumwandlungseinrichtung (1) wahr­ nimmt, eine erste untergeordnete Spannungssteuer­ schaltung (9), die auf die Ausgangssignale des ersten Spannungsdetektors (4), der Stromsteuerschaltung (7) und der Vorkopplungssteuereinrichtung (15, 16, 17, 26, 27) anspricht und ein Spannungssteuersignal der untergeordneten Schleife ausgibt, und eine Steuerim­ pulsgeneratorschaltung (10) umfaßt, die auf das Ausgangssignal der ersten untergeordneten Spannungs­ steuerschaltung (9) anspricht und einen Steuerimpuls mit einer gesteuerten Phase der Vorwärts­ leistungsumwandlungseinrichtung (1) ausgibt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungssteuereinrichtung einen zweiten Spannungsdetektor (14), der die Eingangsgleichspannung für den Wechselrichter (11) wahrnimmt, eine Bezugs­ spannungsgeneratorschaltung (8), die eine Bezugsspan­ nung erzeugt, die durch die Vorwärtsleistungsumwand­ lungseinrichtung (1) auszugeben ist, und eine zweite Spannungssteuerschaltung (13) umfaßt, die über einen Vergleich der Ausgangssignale des zweiten Spannungs­ detektors (14) und der Bezugsspannungsgeneratorschal­ tung (8) eine Steuerung ausführt, um ein Signal der Stromsteuerschaltung (7) auszugeben.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorkopplungssteuereinrichtung (15, 16, 17) mit der ersten Spannungssteuerschaltung (9) verbunden ist, die die Spannungssteuereinrichtung bildet, und ein Vorkopplungssteuersignal auf der Grundlage, des Ein­ gangsgleichstromes für den Gleichrichter (11) ausgibt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorkopplungssteuereinrichtung (15, 26, 27) mit der Stromsteuerschaltung (7) verbunden ist, die die Ausgangsspannungssteuereinrichtung bildet, und ein Vorkopplungssteuersignal auf der Grundlage des Ein­ gangsgleichstromes für den Wechselrichter (11) der Stromsteuerschaltung (7) ausgibt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorkopplungssteuereinrichtung (15, 16, 17) einen zweiten Stromdetektor (15), der den Eingangs­ strom für den Wechselrichter (11) wahrnimmt, eine Filterschaltung (16) zum Filtern des Wahrnehmungssig­ nals des zweiten Stromdetektors (15) und eine Streich­ werteinstellschaltung (17) zum Einstellen des Streich­ wertes auf der Grundlage des Ausgangssignals der Filterschaltung (16) umfaßt, um dadurch ein Signal der Spannungssteuereinrichtung (9) auszugeben.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterschaltung (16) von einer Phasenverzöge­ rungsschaltung gebildet ist, die die Phase des Wahrnehmungssignals des zweiten Stromdetektors (15) um einen vorbestimmten Wert verzögert.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Stromdetektor (25) vorgesehen ist, der den Gleichstrom in einem parallelen Schaltkreis wahrnimmt, der einen Kondensator (12) enthält, wobei ein Vorkopplungssteuersignal der Vorkopplungssteuer­ schaltung (15, 16, 17) auf der Grundlage des Unter­ schiedes zwischen dem Wahrnehmungssignal des zweiten Stromdetektors (15) zum Wahrnehmen des Ausgangsstromes der Vorwärtsleistungsumwandlungseinrichtung (1) und dem Wahrnehmungssignal des dritten Stromdetektors (25) für die Ausgangsspannungssteuereinrichtung verwandt wird.

10. Gleichstromversorgungsvorrichtung für einen Wechsel­ richter, gekennzeichnet durch eine Vorwärtsleistungs­ umwandlungseinrichtung zum Versorgen des Wechsel­ richters, eine Spannungssteuereinrichtung zum Steuern der Ausgangsspannung der Vorwärtsleistungs­ umwandlungseinrichtung und eine Vorkopplungssteuer­ einrichtung, die den Stromwert des Ausgangswechsel­ stromes des Wechselrichters wahrnimmt und synchron diesen Ausgangsstrom auf der Grundlage des Schalt­ signals für den Wechselrichter gleichrichtet, um ein Signal zu liefern, das dem Eingangsstrom für den Wechselrichter äquivalent ist, und dieses äquivalente Signal der Spannungssteuereinrichtung zu liefern und dadurch die Ausgangsgleichspannung der Vorwärts­ leistungsumwandlungseinrichtung zu steuern.