DE4013171C2

DE4013171C2 -

Info

Publication number: DE4013171C2
Application number: DE4013171A
Authority: DE
Inventors: Joji Kobe Hyogo Jp Kawai
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-04-27
Filing date: 1990-04-25
Publication date: 1992-01-23
Also published as: JPH02290168A; JPH0777516B2; KR900017263A; DE4013171A1; US5091842A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Beseitigung von Gleichspannungskomponenten aus den Ausgangsspannungen eines Mehrphasen-Wechselrichters.

Aus der US-PS 48 03 611, insbesondere Fig. 2 ist eine Einrichtung zur Beseitigung von Gleichspannungskomponenten aus der Ausgangsspannung eines Einphasen-Wechselrichters, der eine Gleichspannung in eine Wechselspannung umwandelt und eine Spannungsregelung aufweist, bekannt, wobei ein Detektor zur Erfassung der Gleichspannungskomponenten vorgesehen ist und wobei der Detektor zwischen die beiden Ausgangsleiter des Wechselrichters geschaltet ist und die Ausgangssignale des Detektors die Regelabweichung der Ausgangsspannung derart korrigieren, daß die Gleichspannungskomponenten zu Null gemacht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine möglichst einfache Lösung anzugeben mit der die Beseitigung der Gleichspannungskomponenten bei einem Mehrphasen-Wechselrichter gelingt.

Dies wird erfindungsgemäß mit einer Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 und 3 angegeben. Da diese ebenfalls aus der genannten US-PS 48 03 611 bekannt sind, wird für sie nur Schutz in Verbindung mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 nachgesucht.

Anhand eines Ausführungsbeispiels sei die Erfindung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines 3-Phasen-Wechselrichters mit der erfindungsgemäßen Beseitigung von Gleichspannungskomponenten;

Fig. 2 und 3 schematische Darstellungen zur Erläuterung der Wirkungsweise der Ausführungsform gemäß Fig. 1;

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist eine Gleichspannungsversorgung 2 an einen 3-Phasen-Wechselrichter 1 angeschlossen, der sechs Schaltelemente aufweist. Das eine Ende einer Ausgangsleitung 41 der ersten Phase ist über ein Filter 3 an die Verbindung zwischen den Schaltelementen UP und UN der ersten Phase des Wechselrichters 1 angeschlossen. In gleicher Weise ist das eine Ende einer Ausgangsleitung 42 der zweiten Phase über das Filter 3 an die Verbindung zwischen den Schaltelementen VP und VN des Wechselrichters 1 angeschlossen, während das eine Ende einer Ausgangs leitung 43 der dritten Phase über das Filter 3 an die Verbindung zwischen den Schaltelementen WP und WN der dritten Phase des Wechselrichters 1 angeschlossen ist. Die anderen Enden die ser Ausgangsleitungen 41, 42 und 43 sind an einen Ausgangs transformator 4 angeschlossen. Ein Potentialtrenntransformator 5 zur Messung der Spannungen der jeweiligen Phasen ist an den Ausgangstransformator 4 mit den entsprechenden Leitungen an geschlossen.

Ein erster Gleichspannungskomponentendetektor 6 ist zwischen die Ausgangsleitungen 41 und 42 der ersten und der zweiten Phase des Wechselrichters 1 geschaltet. In gleicher Weise ist ein zweiter Gleichspannungskomponentendetektor 7 zwischen die Ausgangsleitungen 41 und 43 der ersten und der dritten Phase geschaltet.

Der Ausgang der ersten Phase des Potentialtrenntransformators 5 ist mit einem Additionspunkt 18a einer ersten Steuerschaltung 11 verbunden. Ein erster Referenzsinuswellengenerator 10 ist ebenfalls an den Additionspunkt 18a angeschlossen. Der Additionspunkt 18a ist mit einer Steuerung 13 verbunden, die über einen Additionspunkt 18b an den ersten Eingang eines Komparators 15 angeschlossen ist.

Zur gleichen Zeit ist ein Dreieckträgerwellengenerator 14 an den zweiten Eingang des Komparators 15 angeschlossen. Der Ausgang des Komparators 15 ist über einen Treiber 16 mit dem Schaltelement UP des Inverters 1 verbunden und außerdem über einen Invertierverstärker 19 und einen Treiber 17 an das Schaltelement UN des Wechselrichters 1 angeschlossen.

Eine zweite Steuerschaltung 21 hat den gleichen Aufbau wie die erste Steuerschaltung 11. Sie enthält Additionspunkte 28a und 28b, eine Steuerung 23, einen Dreieckträgerwellengenerator 24, einen Komparator 25, Treiber 26 und 27 sowie einen Invertier verstärker 29. Der Ausgang der zweiten Phase des Potentialtrenn transformators 5 und ein zweiter Referenzsinuswellengenerator 20 sind an den Additionspunkt 28a der zweiten Steuerschaltung 21 angeschlossen. Der erste Gleichspannungskomponentendetektor 6 ist über einen Integrierer 22 an den Additionspunkt 28b angeschlossen.

Eine dritte Steuerschaltung 31 hat den gleichen Aufbau wie die erste Steuerschaltung 11. Sie umfaßt nämlich Additionspunkte 38a und 38b, eine Steuerung 33, einen Dreieckträger wellengenerator 34, einen Komparator 35, Treiber 36 und 37 sowie einen Invertierverstärker 39. Der Ausgang der dritten Phase des Potentialtransformators 5 und ein dritter Referenz sinuswellengenerator 30 sind an den Additionspunkt 38a der dritten Steuerschaltung 31 angeschlossen. Der zweite Gleichspannungskomponentendetektor 7 ist über einen Integrierer 32 an den Additionspunkt 38b angeschlossen.

Die ersten, zweiten und dritten Referenzsinuswellengeneratoren 10, 20 und 30 erzeugen Sinuswellenspannungen mit einer Phasen differenz von 120°.

Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform ist folgende:
Die von der Gleichspannungsversorgung 2 gelieferte Gleichspannung wird vom Wechselrichter 1 in eine 3-Phasen-Wechselspannung umgewandelt und der Primärwicklung des Ausgangstransformators 4 über die Ausgangsleitungen 41, 42 und 43 für die erste Phase, die zweite Phase und die dritte Phase zugeführt. Die Spannungen der jeweiligen Phasen, die in der Sekundärwicklung erzeugt werden, werden über den Potentialtrenntransformator 5 gemessen.

Das Ausgangssignal der ersten Phase, das vom Potentialtrenntransformator 5 gemessen wird, wird dem Additionspunkt 18a der ersten Steuerschaltung 11 zugeführt, bei dem eine Differenz zwischen dem Ausgangssignal der ersten Phase und der Referenz sinuswellenform der ersten Phase, erzeugt von dem ersten Referenz sinuswellengenerator 10, bestimmt wird. Diese Differenz wird von der Steuerung 13 verstärkt und im Komparator 15 mit der Dreieckträgerwelle verglichen, die von dem Dreieckträger wellengenerator 14 geliefert wird.

Die Schaltelemente UP und UN der ersten Phase des Wechselrichters 1 werden kann über die Treiber 16 und 17 in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal vom Komparator 15 betätigt. Somit werden die Schaltelemente UP und UN abwechselnd eingeschaltet und ausgeschaltet, und zwar derart, daß eine Koinzidenz zwischen dem Ausgangssignal der ersten Phase, gemessen vom Potentialtrenn transformator 5, und der Referenzsinuswellenspannung der ersten Phase erhalten wird.

In gleicher Weise wird das Ausgangssignal der zweiten Phase, gemessen vom Potentialtrenntransformator 5, dem Additionspunkt 28a der zweiten Steuerschaltung 21 zugeführt. Die zweite Steuerschaltung 21 führt eine Steuerung der Schaltelemente VP und VN der zweiten Phase durch, um sie abwechselnd einzuschalten und auszuschalten, und zwar in der Weise, daß das Ausgangssignal der zweiten Phase eine Koinzidenz mit der Referenzwellen formspannung der zweiten Phase, erzeugt vom zweiten Referenz sinuswellenformgenerator 20, hat.

Inzwischen mißt der erste Gleichspannungskomponentendetektor 6 die Gleichspannungskomponente in der Spannung zwischen der Ausgangsleitung 41 der ersten Phase und der Ausgangsleitung 42 der zweiten Phase des Wechselrichters 1. Die so festgestellte Gleichspannungskomponente wird von dem Integrierer 22 integriert, und der Integrationswert wird dem Additionspunkt 28b der zweiten Steuerschaltung 21 zugeführt.

Infolgedessen wird ein Wert, entsprechend dem vom Integrierer 22 erhaltenen Integrationswert, von dem Ausgangssignal der Steuerung 23 subtrahiert. Mit anderen Worten, es wird eine Korrektur durchgeführt, um die Gleichspannungskomponente zu beseitigen. Infolgedessen wird die Ausgangsspannung der zweiten Phase so geregelt, daß die Gleichspannungskomponente der Spannung zwischen der ersten und der zweiten Phase vom Wechselrichter 1 zu Null gemacht wird.

Eine ähnliche Regelung wird auch mit dem Ausgangssignal der dritten Phase vom Wechselrichter 1 durchgeführt, so daß die Gleichspannungskomponente der Spannung zwischen der ersten Phase und der dritten Phase des Wechselrichters 1 Null ist. Es werden nämlich die Schaltelemente WP und WN der dritten Phase des Inverters 1 abwechselnd in der Weise ein geschaltet und ausgeschaltet, daß ein Koinzidenz erhalten wird zwischen der Ausgangsspannung der dritten Phase vom Poten tialtrenntransformator 5 und der Referenzsinuswellenspannung der dritten Phase, erzeugt vom dritten Referenzsinuswellenformge nerator 30.

Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß der zweite Gleichspannungskomponenten detektor 7 die Gleichspannungskomponente der Spannung zwischen der Ausgangsleitung 41 der ersten Phase und der Ausgangsleitung 43 der dritten Phase des Wechselrichters 1 mißt, und daß die gemessene Gleichspannungskomponente von dem Integrierer 32 integriert wird, wobei das Signal, welches den Integrationswert repräsentiert, dem Additionspunkt 38b zugeführt wird, so daß eine Korrektur hinsichtlich der Gleichspannungskomponente vorgenommen wird.

Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform wird hinsichtlich weiterer Einzelheiten unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 erläutert. Die Fig. 2 zeigt ein Ersatzschaltbild für die 3- Phasen-Ausgangsspannungen vom Wechselrichter 1. In dieser Fig. 2 sind die Wechselspannung an einem imaginären neutralen Punkt N des Wechselrichters 1 und die Wechselspannungen der ersten, zweiten und dritten Phasen mit VA0, VA1, VA2 bzw. VA3 bezeichnet. Die Gleichspannungskomponente an dem imaginären neutralen Punkt N und die Gleichspannungskomponenten der ersten, zweiten und dritten Phasen sind jeweils mit VD0, VD1, VD2 bzw. VD3 bezeichnet.

Im Hinblick auf die Gleichspannungserregung des Ausgangstrans formators 4 genügt es, die Ausgangsspannungen zwischen den Ausgangsleitungen zu berücksichtigen. Fig. 3 zeigt ein Er satzschaltbild, das man erhält, wenn man das Schaltbild gemäß Fig. 2 unter Berücksichtigung der Gleichspannungskomponente der ersten Phase transformiert.

In dieser Fig. 3 bezeichnet VD2-VD1 die Gleichspannungskomponente der Spannung zwischen der Ausgangsleitung 42 der zweiten Phase und der Ausgangsleitung 41 der ersten Phase des Wechselrichters, während VD3-VD1 die Gleichspannungskomponente der Spannung zwischen der Ausgangsleitung 43 der dritten Phase und der Ausgangsleitung 41 der ersten Phase des Wechselrichters 1 repräsentiert.

Diese Gleichspannungskomponenten werden jeweils von den ersten und zweiten Gleichspannungskomponenten der Detektoren 6 und 7 gemessen und jeweils von den Integrierern 22 und 32 integriert. Durch Korrigieren im Regelkreis der Ausgangsleitungen des Wechselrichters 1 unter Berücksichtigung der von den Integrierern 22 und 32 gelieferten Integrationswerte ist es möglich, die Gleichspannungskomponenten VD2-VD1 und VD3-VD1 stets auf Null zu halten.

Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, ist es möglich, die Gleichspannungskomponenten der Spannungen zwischen der Ausgangsspannung der ersten Phase und der Ausgangsspannung der zweiten Phase des Wechselrichters sowie zwischen der Ausgangsspannung der ersten Phase und der Ausgangsspannung der dritten Phase des Wechselrichters 1 zu eliminieren, indem man das Ausgangssignal der ersten Phase des Wechselrichters 1 als Referenz- oder Basissignal verwendet. Somit ist es in vorteilhafter Weise möglich, die Gleichspannungskomponenten der 3-Phasen-Ausgangssignale des 3-Phasen-Wechselrichters in effektiver Weise zu beseitigen, indem man die Spannungen von zwei Phasen dieser drei Phasen regelt. Außerdem findet keine gegenseitige Störung zwischen den verschiedenen Phasen statt.

Die Gleichspannungskomponentendetektoren 6 und 7 können isolierte Differenzverstärker aufweisen; es kann auch ein Detektor von der Bauform verwendet werden, wie er in der US-PS 48 03 611 beschrieben ist, wobei eine sättigbare Drosselspule verwendet wird.

Obwohl vorstehend ein 3-Phasen-Wechselrichter im einzelnen erläutert worden ist, ist die Erfindung keinesfalls darauf beschränkt und kann in entsprechender Weise bei verschiedenen Arten von Mehrphasen-Wechselrichtern zum Einsatz gelangen.

Claims

1. Einrichtung zur Beseitigung von Gleichspannungskomponenten aus den Ausgangsspannungen eines Mehrphasen-Wechselrichters, der eine Gleichspannung in eine Wechselspannung mit N-Phasen umwandelt und für jede Phase eine Spannungsregelung aufweist, wobei N-1 Detektoren (6, 7) zur Erfassung der Gleichspannungskomponenten vorgesehen sind und wobei jeder Detektor (6, 7) jeweils zwischen die erste und die entsprechende weitere Phase geschaltet ist und die Ausgangssignale der Detektoren (6, 7) die Regelabweichungen der Aus gangsspannungen der zweiten bis N-ten Phase derart korrigieren, daß die Gleichspannungskomponenten zu Null gemacht worden.

2. Einrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale der Detektoren (6, 7) über Integrierer (22, 32) wirksam werden.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoren (6, 7) isolierte Differenzverstärker aufweisen.