DE4235223C1 - Operating and braking circuit for several AC motors coupled via load - has single brake switch connecting braking resistance bridged by free-running diode across DC voltage rail pair supplying all motors - Google Patents
Operating and braking circuit for several AC motors coupled via load - has single brake switch connecting braking resistance bridged by free-running diode across DC voltage rail pair supplying all motorsInfo
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Abstract
Description
Schaltunganordnung zum Betreiben und gemeinsamen Bremsen von mehreren, kraftschlüssig über eine Last verbundenen, einzeln an Gleichspannungszwischenkreis-Umrichter angeschlossenen Drehstrommotoren.Circuit arrangement for operating and joint braking of several, non-positively via one Load connected, individually to DC link converter connected three-phase motors.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Schaltungsanordnung ist durch die DE 25 21 940 C2 bekannt.The invention relates to a circuit arrangement according to the preamble Such a circuit arrangement is described in DE 25 21 940 C2 known.
Mehrere umrichtergespeiste Drehstrommotoren werden also im Verbundbetrieb eingesetzt, um innerhalb eines Technologieprozesses Material zu transportieren. Die Motoren sind somit kraftschlüssig miteinander verbunden. Dabei ist es aber durchaus möglich, daß die Motoren und damit auch die mit ihnen verbundenen Gleichspannungszwischenkreis-Umrichter unterschiedliche Nennleistungen aufweisen.Several converter-fed three-phase motors are therefore in network operation used to transport material within a technology process. The motors are thus non-positively connected to one another. But it is quite possible that the motors and therefore also those connected with them DC link converters have different ratings.
Abhängig von der zu betreibenden Last, also z. B. dem zu transportierenden Material, treten Betriebszustände ein, bei denen einer oder einige der Drehstrommotoren aufgrund der kraftschlüssigen Verbindung untereinander durch die übrigen Motoren gezogen werden, so daß sie als Generatoren arbeiten. Während des Betriebes kann also zwischen dem einzelnen Gleichspannungszwischenkreis- Umrichter und dem ihm zugeordneten Drehstrommotor durchaus die Energierichtung wechseln. In derartigen Fällen ist es sinnvoll, die von den generatorisch betriebenen Drehstrommotoren zum jeweiligen Umrichter zurückgespeiste Energie den (weiterhin) motorisch betriebenen Motoren zur Verfügung zu stellen.Depending on the load to be operated, e.g. B. the one to be transported Material, operating conditions occur in which one or some of the three-phase motors due to the positive connection with each other the remaining motors are pulled so that they work as generators. During operation, it is therefore possible to Converter and the three-phase motor assigned to it change the energy direction. In such cases it makes sense to use the regenerative three-phase motors fed back to the respective converter Energy is available to the (still) motor-operated motors deliver.
Bei der eingangs angegebenen Anordnung nach DE 25 21 940 C2 ist zu diesem Zweck ein Gleichspannungs-Ausgleichsschienenpaar vorgesehen, an das die Gleichspannungszwischenkreise der einzelnen Umrichter jeweils über eine durch einen Widerstand oder durch antiparallel geschaltete Dioden gebildete Koppeleinrichtung angeschlossen sind. Bei der Ankopplung über die Widerstände wird ein Teil der Ausgleichsenergie in den Widerständen jedoch in (Verlust-) Wärme umgesetzt, während bei der Ankopplung über die Dioden keine Begrenzungen der Ausgleichsströme erfolgt.In the arrangement specified at the outset according to DE 25 21 940 C2 is too for this purpose, a DC voltage compensation rail pair is provided to the the DC voltage intermediate circuits of the individual inverters each via one formed by a resistor or by anti-parallel diodes Coupling device are connected. When connecting via the resistors part of the balancing energy in the resistors is, however, in (loss) Heat converted, while there are no limits when coupling via the diodes the equalizing currents take place.
Außerdem ist es aber nötig, die Gesamtheit der im Verbund arbeitenden Drehstrommotoren gemeinsam abbremsen zu können. In einem solchen Fall wirken sämtliche Drehstrommotoren als Generatoren. Die in den einzelnen Gleichspannungszwischenkreis-Umrichter von den Drehstrommotoren eingespeiste Energie muß dann aufgefangen werden.In addition, however, it is necessary to use all of the three-phase motors working together to be able to brake together. In such a case act all three-phase motors as generators. The three-phase motors fed into the individual DC link converter Energy must then be collected.
Bei der bekannten Anordnung nach der DE 25 21 940 C2 ist dazu für jeden Gleichspannungszwischenkreis eine Zusatzeinrichtung vorgesehen, die durch Beeinflussung der Wechselrichterfrequenz des Umrichters sicherstellt, daß eine vorgegebene Spannung im Zwischenkreis beim Bremsbetrieb nicht überschritten wird. Damit ist jedoch ein beliebig schnelles Abbremsen der Gesamtheit der Drehstrommotoren nicht möglich, da dann die beim Bremsen generierte Energie auch in den Ständer- und Läuferwiderständen der Drehstrommotoren - allerdings nur soweit belastungsmäßig zulässig - in Wärme umgesetzt wird.In the known arrangement according to DE 25 21 940 C2, this is for everyone DC voltage an additional device provided by Influencing the inverter frequency of the converter ensures that a specified voltage in the DC link during braking operation is not exceeded becomes. However, this is an arbitrarily rapid braking of the whole of the Three-phase motors are not possible because the energy generated during braking also in the stator and rotor resistances of the three-phase motors - however only as far as permissible under load - is converted into heat.
Bei einer Schaltungsanordnung nach der DE 38 24 259 C2 wird für ein Bremsbetrieb eines Motors, der jedoch lediglich im Einzelbetrieb an einen Gleichspannungszwischenkreis- Umrichter angeschlossen ist, die Spannung am Zwischenkreiskondensator überwacht und für den Fall einer Spannungserhöhung im Zwischenkreis als Indiz für das Abbremsen des Drehstrommotors über einen Thyristorschalter ein Bremswiderstand in den Zwischenkreis geschaltet, an dem die überschüssige Energie in Wärme umgesetzt wird.In a circuit arrangement according to DE 38 24 259 C2 is for braking operation of a motor, which, however, is only connected to a DC link Inverter is connected, the voltage at the intermediate circuit capacitor monitored and in the event of a voltage increase in the DC link as an indication of braking the three-phase motor via a thyristor switch a braking resistor in the intermediate circuit, on which the excess energy is converted into heat.
Durch die DE 37 17 119 A1 ist es bekannt, die Erfassung der Spannungserhöhung im Zwischenkreis eines Gleichspannungszwischenkreis-Umrichters durch einen Komparator festzustellen. Dieser Komparator vergleicht die Spannung am Zwischenkreiskondensator mit der Spannung an einem zweiten Kondensator in einem zweiten unbelasteten (Hilfs-)Gleichspannungskreis, der durch einen zweiten, ebenfalls an das Wechselspannungsnetz wie der Gleichspannungszwischenkreis- Umrichter angeschlossenen Stromrichter gespeist wird. Am Ausgang des Komparators steht dann bei einer Spannungserhöhung durch das Abbremsen des Motors ein Steuersignal für einen parallel zum Zwischenkreiskondensator angeordneten Bremssteller an.From DE 37 17 119 A1 it is known to detect the voltage increase in the DC link of a DC link converter by a Determine comparator. This comparator compares the voltage on the intermediate circuit capacitor with the voltage on a second capacitor in one second unloaded (auxiliary) DC voltage circuit, which is replaced by a second, also to the AC network such as the DC link Connected to the converter. At the output of the comparator is then at a voltage increase by braking the Motors a control signal for a parallel to the DC link capacitor Brake actuator.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs angegebenen Art derart auszugestalten, daß der Energieausgleich zwischen den einzelnen Umrichtern weitgehend verlustfrei, jedoch mit begrenzten Strömen erfolgen kann und ein beliebiges dynamisches gemeinsames Abbremsen sämtlicher Drehstrommotoren ohne Überspannungen in den Zwischenkreisen der Umrichter bei nur geringem Aufwand erreichbar ist.The invention has for its object a circuit arrangement of type specified in such a way that the energy balance between the individual converters largely lossless, but with limited currents and any dynamic common Braking of all three-phase motors without overvoltages in the intermediate circuits the converter can be reached with little effort.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die in den Ansprüchen 1, 2, 5 oder 7 gekennzeichneten Merkmale gelöst.This object is achieved according to the invention by the in claims 1, 2, 5 or 7 marked features solved.
Damit ist jederzeit über das Ausgleichsschienenpaar während des Betriebes ein Energieaustausch zwischen den Gleichspannungszwischenkreis-Umrichter mit generatorisch und motorisch betriebenen Drehstromantrieben durch die Drosseln als Koppeleinrichtung strombegrenzt aber nahezu verlustfrei möglich. Außerdem ist durch die Art der Ankopplung und Ansteuerung des bzw. der Bremswiderstände ein gemeinsames, dynamisch schnelles Abbremsen aller Drehstrommotoren gewährleistet, ohne daß eine Gefahr einer Spannungsüberhöhung in den Gleichspannungszwischenkreisen besteht. Undefinierte Überspannungen beim Abschalten des Bremsschalters können ebenfalls nicht auftreten. Auf vorteilhafte Weise ist es möglich, leistungsmäßig und ausstattungsmäßig Standardgeräte je nach Leistungsanforderung innerhalb des Verbundes als Gleichspannungszwischenkreis- Umrichter zu verwenden. Kostengünstig ist der Einsatz der beanspruchten Schaltungsanordnung insbesondere, wenn nicht mehr als fünf Antriebe innerhalb des Verbundes benötigt werden.This means that the compensating rail pair is always on during operation Energy exchange between the DC link converter generator and motor operated three-phase drives through the chokes as a coupling device current-limited but almost loss-free possible. Furthermore is due to the type of coupling and control of the braking resistor (s) a common, dynamic, fast braking of all three-phase motors guaranteed without any risk of a voltage surge in the DC voltage intermediate circuits consists. Undefined overvoltages when switching off the brake switch cannot occur either. Advantageously it is possible in terms of performance and equipment depending on standard devices Power requirement within the network as a DC link Inverter. The use of the claimed circuit arrangement is inexpensive especially if not more than five drives within the Verbund are needed.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen gekennzeichnet.Advantageous embodiments of the invention are in the remaining claims featured.
Die Erfindung soll im folgenden anhand der Zeichnung für einige Ausführungsbeispiele erläutert werden. Die Fig. 1 bis 4 zeigen jeweils fünf Gleichspannungszwisschenkreis- Umrichter, bei denen ein Energieaustausch zwischen generatorisch und motorisch arbeitenden Antrieben sowie ein gemeinsames Abbremsen durch die beanspruchten Lösungen gewährleistet ist.The invention will be explained below with reference to the drawing for some embodiments. Figs. 1 to 4 show five Gleichspannungszwisschenkreis- inverter, in which an energy exchange is ensured between a generator and motor operating drives and a common braking by the claimed solution.
In den Fig. 1 bis 4 sind - jeweils gleich beziffert - die fünf Gleichspannungszwischenkreis- Umrichter mit 1.0, 2.0 . . . 5.0 bezeichnet. Diese gegebenenfalls auch für unterschiedliche Nennleistungen ausgelegten, vorteilhafterweise als Standardgeräte erwerbbaren Gleichspannungszwischenkreis-Umrichter 1.0 . . . 5.0 liegen an einem gemeinsamen dreiphasigen Wechselspannungsnetz 1. Eingangsseitig weisen die Umrichter Netzdrosseln 1.1, 2.1 . . . 5.1 auf, die zwischen das Wechselspannungsnetz 1 und ungesteuerte, in dreiphasiger Brückenschaltung aufgebaute Netzstromrichter 1.2, 2.2 . . . 5.2 geschaltet sind. Eine Energierückspeisung aus dem jeweiligen Gleichspannungszwischenkreis-Umrichter 1.0 . . . 5.0 ist somit wegen des Aufbaus der Netzstromrichter 1.2 . . . 5.2 nicht möglich.In FIGS. 1 to 4 are - each numbered the same - the five Gleichspannungszwischenkreis- inverter with 1.0, 2.0. . . Called 5.0 . These DC voltage intermediate circuit converters 1.0 , which may also be designed for different nominal powers and can advantageously be acquired as standard devices . . . 5.0 are connected to a common three-phase AC network 1 . On the input side, the converters have line reactors 1.1, 2.1. . . 5.1 on the between the AC voltage network 1 and uncontrolled, in three-phase bridge circuit power converter 1.2, 2.2. . . 5.2 are switched. Energy recovery from the respective DC link converter 1.0. . . 5.0 is therefore 1.2 because of the structure of the mains converter . . . 5.2 not possible.
Die Zwischenkreise der Umrichter weisen jeweils einen Zwischenkreiskondensator 1.3, 2.3 . . . 5.3 auf, die durch die Netzgleichrichter 1.2 . . . 1.5 auf eine Gleichspannung Ud.1, Ud.2 . . . Ud.5 aufgeladen sind. Die Zwischenkreiskondensatoren 1.3 . . . 5.3 sind jeweils mit einem Wechselrichter 1.4, 2.4 . . . 5.4 verbunden. Diese (hier in dreiphasiger Brückenschaltung mit Freilaufdioden aufgebauten) Wechselrichter arbeiten vorzugsweise als Pulswechselrichter. Die steuerbaren Schaltelemente der Wechselrichter sind hier als über ihren Steueranschluß abschaltbare Thyristoren, also die GTO-Thyristoren dargestellt. Ausgangsseitig ist an die Wechselrichter 1.4 . . . 5.4 jeweils ein dreiphasiger Drehstrommotor angeschlossen, wobei hier aus Übersichtsgründen lediglich der Drehstrommotor 1.9 für den Gleichspannungszwischenkreis-Umrichter 1.0 gezeigt ist.The intermediate circuits of the converters each have an intermediate circuit capacitor 1.3, 2.3. . . 5.3 on the line rectifier 1.2. . . 1.5 to a DC voltage Ud.1, Ud.2. . . Ud.5 are charged. The intermediate circuit capacitors 1.3. . . 5.3 are each with an inverter 1.4, 2.4. . . 5.4 connected. These inverters (here constructed in three-phase bridge circuit with free-wheeling diodes) preferably work as pulse inverters. The controllable switching elements of the inverters are shown here as thyristors that can be switched off via their control connection, that is to say the GTO thyristors. On the output side is 1.4. . . 5.4 a three-phase three-phase motor is connected, only the three-phase motor 1.9 for the DC link converter 1.0 being shown here for reasons of clarity.
Die so jeweils am Ausgang der Wechselrichter 1.4 . . . 5.4 der Gleichspannungszwischenkreis- Umrichter 1.0 . . . 5.0 liegenden Drehstrommotoren sind ihrerseits kraftschlüssig über ihre Last miteinander verbunden. Sie dienen z. B. dem Antrieb eines Material-Transportsystems innerhalb eines Technologieprozesses.The so each at the output of the inverter 1.4. . . 5.4 the DC link converter 1.0. . . 5.0 lying three-phase motors are in turn connected to each other by their load. They serve z. B. the drive of a material transport system within a technology process.
Je nach Lastanforderungen an den einzelnen Drehstrommotor innerhalb des Verbundes kann die Betriebsart verschieden sein, d. h. einer oder mehrere der Motoren arbeiten im motorischen Betrieb, während ein anderer oder mehrere andere Motoren von den ersten gezogen werden und damit als Generator wirken.Depending on the load requirements of the individual three-phase motor within the The operating mode can be different, i. H. one or more of the motors work in motor mode while another or several other motors are pulled from the first and thus as Act generator.
Die Rückspeisung der Energie der im generatorischen Betrieb betriebenen Motoren in den zugehörigen Gleichspannungszwischenkreis-Umrichter 1.0 bis 5.0 macht Schwierigkeiten, weil eine Weiterspeisung dieser Energie in das Wechselspannungsnetz 1 wegen der ungesteuerten Netzstromrichter 1.2 bis 5.2 nicht möglich ist und damit eine Erhöhung der Zwischenkreisspannung Ud.1 bis Ud.5 am jeweiligen Zwischenkreiskondensator 1.3 bis 5.3 auftritt. Damit diese generatorische Energie nicht jeweils in bekannter Form über einen Bremssteller im Zwischenkreis an einem ohmschen Widerstand in nutzlose Wärme umgesetzt werden muß, sieht die Erfindung einen Ausgleich der von den generatorisch arbeitenden Drehstrommaschinen gelieferten Energie von den ihnen zugehörigen Gleichspannungszwischenkreis-Umrichtern zu den übrigen, mit motorisch arbeitenden Drehstrommaschinen verbundenen Gleichspannungszwischenkreis- Umrichtern vor.The recovery of the energy of the motors operated in generator mode in the associated DC link converter 1.0 to 5.0 causes difficulties because it is not possible to feed this energy back into the AC network 1 due to the uncontrolled line converter 1.2 to 5.2 and thus an increase in the DC link voltage Ud.1 to Ud.5 occurs on the respective intermediate circuit capacitor 1.3 to 5.3 . So that this generator energy does not have to be converted into useless heat in a known form via a brake actuator in the intermediate circuit at an ohmic resistor, the invention provides for a compensation of the energy supplied by the generator-working three-phase machines from the associated DC voltage converter converters to the others motor-operated three-phase machines connected to DC link converters.
Zu diesem Zweck ist jeder Zwischenkreiskondensator 1.3 bis 5.3 mit seinem positiven Anschluß jeweils über eine Drosselspule 1.5 bis 5.5 an eine erste gemeinsame Ausgleichsschiene 14 und mit seinem negativen Anschluß jeweils über eine weitere Drosselspule 1.6 bis 5.6 an eine zweite gemeinsame Ausgleichsschiene 15 angeschlossen.For this purpose, each intermediate circuit capacitor 1.3 to 5.3 is connected with its positive connection in each case via a choke coil 1.5 to 5.5 to a first common compensation rail 14 and with its negative connection in each case via a further choke coil 1.6 to 5.6 to a second common compensation rail 15 .
Beim gemeinsamen Abbremsen der Drehstrommotoren speisen diese sämtliche Energie in die Gleichspannungszwischenkreis-Umrichter 1.0 bis 5.0 zurück. In diesen muß die Energie (da die Möglichkeit der Rückspeisung in das gemeinsame Wechselspannungsnetz nicht besteht) in einem Bremswiderstand in Wärme umgesetzt werden.When the three-phase motors are braked together, they feed all energy back into the DC link converter 1.0 to 5.0 . In these, the energy (since there is no possibility of feeding it back into the common AC network) must be converted into heat in a braking resistor.
In den Fig. 1 bis 4 sind nun unterschiedliche Möglichkeiten der Ankopplung von Bremswiderständen an das mit dem Ausgleichsschienenpaar 14, 15 versehene, zuvor beschriebene System der Gleichspannungszwischenkreis-Umrichter 1.0 bis 5.0 dargestellt.In FIGS. 1 to 4 show different ways of coupling of braking resistors to the compensation provided with the pair of rails 14, 15, previously described system of the DC voltage intermediate-circuit converter are now represented 1.0 to 5.0.
In Fig. 1 ist ein Bremsschalter 12 gezeigt, durch den zwischen das Ausgleichsschienenpaar 14, 15 ein durch eine Freilaufdiode 11 überbrückter Bremswiderstand 10 schaltbar ist.In Fig. 1, a brake switch 12 is shown switchable by the balance between the pair of rails 14, 15 a bridged by a free-wheeling diode 11 braking resistor 10.
Der Bremsschalter 12 muß sinnvollerweise dann angesteuert werden, wenn zumindest eine der Zwischenkreisspannungen U d1 bis U d5 höher wird als ein für den Zwischenkreis noch zulässiger oberer Spannungs-Grenzwert (z. B. 50 V oberhalb der Netzspannung).The brake switch 12 must be activated expediently if at least one of the intermediate circuit voltages U d1 to U d5 becomes higher than an upper voltage limit value (eg 50 V above the mains voltage) which is still permissible for the intermediate circuit.
Zur Überwachung der zulässigen Höhe der Zwischenkreisspannungen Ud.1 bis Ud.5 ist ein Hilfskondensator 6 vorgesehen, der mit seinen Polen einerseits über Sperrdioden 4, 5 und einem (Hilfs-)Netzgleichrichter 3 (sowie Netzsicherungen 2) an das gemeinsame Wechselspannungsnetz 1 geschaltet ist und andererseits jeweils über einzelne Diodenpaare 1.14, 1.15 bis 5.14, 5.15 sowie Bemessungswiderstände 7, 8 an die Zwischenkreiskondensatoren 1.3 bis 5.3 (mit den Anschlüssen A, B; C, D; E . . . bis K, L) angeschlossen ist.To monitor the permissible level of the intermediate circuit voltages Ud.1 to Ud.5, an auxiliary capacitor 6 is provided, the poles of which are connected to the common AC voltage network 1 via blocking diodes 4, 5 and an (auxiliary) line rectifier 3 (as well as line fuses 2 ) and on the other hand each via individual diode pairs 1.14, 1.15 to 5.14, 5.15 and rated resistors 7, 8 to the intermediate circuit capacitors 1.3 to 5.3 (with the connections A, B; C, D; E ... to K, L).
Ein Komparator 9 vergleicht die Spannung am Hilfskondensator 6 mit einer Referenzspannung UREF, die dem zulässigen oberen Grenzwert der Zwischenkreisspannungen Ud.1 bis Ud.5 entspricht und steuert ausgangsseitig den z. B. als GTO-Thyristor ausgebildeten Bremsschalter 12 an, wenn und solange die Spannung am Hilfskondensator 6 die Referenzspannung UREF überschreitet. Der Bremskreis ist durch eine zusätzliche Sicherung 13 abgesichert.A comparator 9 compares the voltage at the auxiliary capacitor 6 with a reference voltage U REF , which corresponds to the permissible upper limit of the intermediate circuit voltages Ud.1 to Ud.5 and controls the z. B. trained as a GTO thyristor brake switch 12 when and as long as the voltage across the auxiliary capacitor 6 exceeds the reference voltage U REF . The brake circuit is protected by an additional fuse 13 .
Nach dem Sperren des Bremsschalters 12 ist es notwendig, die in den Drosselspulen 1.5, 1.6 bis 5.5, 5.6 vorhandene Energie abzubauen. Dazu sind diese Drosselspulen mit Freilaufdioden 1.12, 1.13 bis 5.12, 5.13 überbrückt.After locking the brake switch 12 , it is necessary to reduce the energy present in the choke coils 1.5, 1.6 to 5.5, 5.6 . These choke coils are bridged with freewheeling diodes 1.12, 1.13 to 5.12, 5.13 .
Bei der in Fig. 2 gezeigten Schaltungsanordnung ist der gemeinsame Bremskreis bestehend aus dem mit der Freilaufdiode 11 überbrückten Bremswiderstands 10 und dem Bremsschalter 12 (sowie der Sicherung 13) nicht über die Ausgleichsschienen 14, 15 und die Drosselspulen 1.5, 1.6 bis 5.5, 5.6 an die Zwischenkreise der Gleichspannungszwischenkreis-Umrichter 1.0 bis 5.0 angeschlossen. Vielmehr erfolgt der Anschluß über (Leistungs-)Entkoppeldioden 1.7, 1.8 bis 5.7, 5.8 und gemeinsame Verbindungsleiter 16, 17.In the circuit arrangement shown in Fig. 2, the common brake circuit consisting of the braking resistor 10 bridged by the free-wheeling diode 11 and the brake switch 12 (as well as the fuse 13 ) is not connected via the compensation rails 14, 15 and the choke coils 1.5, 1.6 to 5.5, 5.6 the intermediate circuits of the DC link converter 1.0 to 5.0 are connected. Rather, the connection is made via (power) decoupling diodes 1.7, 1.8 to 5.7, 5.8 and common connecting conductors 16, 17 .
In diesem Fall übernehmen die Entkoppeldioden 1.7, 1.8 bis 5.7, 5.8 auch die Ankopplung der Zwischenkreiskondensatoren 1.3 und 5.3 (über die Bemessungswiderstände 7, 8) an den Hilfskondensator 6 zwecks der zu Fig. 1 erläuterten Überwachung der einzelnen Zwischenkreisspannungen. Auch hier erfolgt wiederum die Ansteuerung des Bremsschalters 12, wenn die Spannung am Hilfskondensator 6 die Referenzspannung UREF überschreitet, durch den Komparator 9.In this case, the decoupling diodes 1.7, 1.8 to 5.7, 5.8 also take over the coupling of the intermediate circuit capacitors 1.3 and 5.3 (via the rated resistors 7, 8 ) to the auxiliary capacitor 6 for the purpose of monitoring the individual intermediate circuit voltages explained in relation to FIG. 1. Here, too, the brake switch 12 is actuated by the comparator 9 when the voltage at the auxiliary capacitor 6 exceeds the reference voltage U REF .
Die Entkoppeldioden 1.7, 1.8 und 5.7, 5.8 sind hier in üblicher Weise jeweils mit der Reihenschaltung aus einem Widerstand 1.71, 1.81 bis 5.71, 5.81 und einem Kondensator 1.72 , 1.82 bis 5.72, 5.82 als (R-C-Trägerstaubedämpfung beschaltet). Statt der Dioden-Einzelbeschaltung kann jedoch auch - wie gestrichelt angedeutet ist - eine Summenbeschaltung mit einem Bedämpfungsdkondensator 22 erfolgen.The decoupling diodes 1.7, 1.8 and 5.7, 5.8 are each in the usual way with the series connection of a resistor 1.71, 1.81 to 5.71, 5.81 and a capacitor 1.72, 1.82 to 5.72, 5.82 as (RC carrier dust damping connected). Instead of the individual diode connection, however, a sum connection with an attenuation capacitor 22 can also take place, as is indicated by dashed lines.
Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 3 ist der in den Fig. 1 und 2 gezeigte gemeinsame Bremswiderstand 10 im Bremskreis in einzelne, den Zwischenkreisen zugeordnete Bremswiderstände 1.10, 1.11 bis 5.10, 5.11 aufgeteilt, die dann gleichzeitig als Entkopplung der einzelnen Gleichspannungszwischenkreis- Umrichter 1.0 bis 5.0 dienen. Die einzelnen Bremswiderstände 1.10, 1.11 bis 5.10, 5.11 erhalten dabei jeweils eine sie überbrückende Freilaufdiode 1.16, 1.17 bis 5.16, 5.17. Die Bremswiderstände 1.10, 1.11 bis 5.10, 5.11 werden mittels eines gemeinsamen Bremsschalters 12 eingeschaltet, wenn beim gemeinsamen Abbremsen der Drehstrommotoren eine der Zwischenkreisspannungen über den zulässigen Grenzwert ansteigt. Die Bremswiderstände 1.10, 1.11 bis 5.10, 5.11 werden entsprechend der jeweiligen Leistung der Gleichspannungszwischenkreis- Umrichter 1.0 bis 5.0 dimensioniert und ergeben als Gesamtparallelschaltung den Wert des gemeinsamen Bremswiderstands 10 gemäß den Schaltungsanordnungen nach Fig. 1 oder 2.In the circuit arrangement according to FIG. 3, the common braking resistor 10 shown in FIGS. 1 and 2 in the braking circuit is divided into individual braking resistors 1.10, 1.11 to 5.10, 5.11 assigned to the intermediate circuits, which are then simultaneously decoupled from the individual DC link converter 1.0 to 5.0 serve. The individual braking resistors 1.10, 1.11 to 5.10, 5.11 each receive a free-wheeling diode 1.16, 1.17 to 5.16, 5.17 bridging them. The braking resistors 1.10, 1.11 to 5.10, 5.11 are switched on by means of a common brake switch 12 when one of the intermediate circuit voltages rises above the permissible limit value when the three-phase motors are braked together. The braking resistors 1.10, 1.11 to 5.10, 5.11 are dimensioned according to the respective power of the DC link converter 1.0 to 5.0 and, as a total parallel connection, give the value of the common braking resistor 10 according to the circuit arrangements according to FIG. 1 or 2.
Die Erfassung und Überwachung der einzelnen Zwischenkreisspannungen erfolgt bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 3 wie zu Fig. 1 beschrieben.The detection and monitoring of the individual intermediate circuit voltages takes place in the circuit arrangement according to FIG. 3 as described for FIG. 1.
Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 4 wird davon ausgegangen, daß die höchste Bremsenergie beim gemeinsamen Abbremsen bei den Gleichspannungszwischenkreis- Umrichtern mit den größen Leistungen in Wärme umgesetzt wird. Beispielsweise sind das gemäß Fig. 4 die Umrichter 4.0 und 5.0. Es könnten jedoch auch - je nach Leistung - drei oder auch nur einer der fünf Gleichspannungszwischenkreis-Umrichter sein. In the circuit arrangement according to FIG. 4 it is assumed that the highest braking energy when braking together in the DC link converters is converted into heat with the greatest outputs. For example, according to FIG. 4, these are the converters 4.0 and 5.0 . However, depending on the power, it could also be three or even just one of the five DC link converters.
Entsprechend Fig. 4 sind zwei getrennte Bremskreise für die beiden Umrichter 4.0 und 5.0 mit den größten Leistungen vorgesehen.According to FIG. 4, with the greatest benefits provided two separate brake circuits for the two converters 4.0 and 5.0.
Der Bremskreis für den Umrichter 4.0 ist durch einen mit einer ersten Freilaufdiode 11.1 überbrückten ersten Bremswiderstand 10.1 und einem ersten Bremsschalter 12.1 gebildet und über Zuführungen 16.7, 17.1 an den Zwischenkreiskondensator 4.3 angeschlossen. Die Zwischenkreisspannung Ud.4 wird, wie zu Fig. 1 beschrieben, über einen (hier nicht gezeigten) Hilfskondensator, der aber hier nur dem Gleichspannungszwischenkreis-Umrichter 4.0 zugeordnet ist, überwacht. Dementsprechend ist ein erster Komparator 9.1 vorgesehen, der den Bremsschalter 12.1 in den leitenden Zustand steuert, solange die Spannung im Zwischenkreis des Umrichters 4.0 eine zulässige Referenzspannung UREF1 überschreitet.The brake circuit for the converter 4.0 is formed by a first brake resistor 10.1 bridged with a first free-wheeling diode 11.1 and a first brake switch 12.1 and connected to the intermediate circuit capacitor 4.3 via feed lines 16.7, 17.1 . The intermediate circuit voltage Ud.4 is monitored, as described in relation to FIG. 1, via an auxiliary capacitor (not shown here), which is, however, only assigned to the direct voltage intermediate circuit converter 4.0 here. Accordingly, a first comparator 9.1 is provided which controls the brake switch 12.1 to the conductive state as long as the voltage in the intermediate circuit of the converter 4.0 exceeds a permissible reference voltage U REF1 .
In gleicher Weise ist für den Gleichspannungszwischenkreis-Umrichter 5.0 getrennt ein zweiter Bremskreis vorgesehen, der durch einen zweiten, durch eine zweite Freilaufdiode 11.2 überbrückten Bremswiderstand 10.2 und einen zweiten Bremsschalter 12.2 gebildet ist und der an den Zwischenkreiskondensator 5.3 über Zuleitungen 16.2, 17.2 angeschlossen ist.In the same way, a second brake circuit is separately provided for the DC link converter 5.0 , which is formed by a second brake resistor 10.2 bridged by a second free-wheeling diode 11.2 and a second brake switch 12.2 and which is connected to the DC link capacitor 5.3 via leads 16.2, 17.2 .
Die Zwischenkreisspannung Ud.5 wird in der zu der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 beschriebenen Weise an einem zweiten (hier ebenfalls nicht dargestellten) Hilfskondensator überwacht. Überschreitet dessen Spannung einen zulässigen Grenzwert UREF2 gibt ein zweiter Komparator 9.2 ein Ansteuersignal an den zweiten Bremsschalter 11.2.The intermediate circuit voltage Ud.5 is monitored in the manner described for the circuit arrangement according to FIG. 1 on a second auxiliary capacitor (also not shown here). If its voltage exceeds a permissible limit value U REF2 , a second comparator 9.2 outputs a control signal to the second brake switch 11.2 .
Die beiden Bremskreise sind durch Sicherungen 13.1 bzw. 13.2 abgesichert.The two brake circuits are protected by fuses 13.1 and 13.2 .
Der Energieausgleich zwischen den einzelnen Umrichtern 1.0 bis 5.0 während des normalen Betriebes erfolgt wie bei den Schaltungsanordnungen gemäß Fig. 1 bis Fig. 3 über die Drosselspulen 1.5, 1.6 bis 5.5, 5.6. Für diese Drosselspulen werden jedoch bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 4 keine Freilaufdioden oder zusätzliche Beschaltungen benötigt, da die Zwischenkreiskondensatoren 4.3 und 5.3 der Umrichter 4.0 und 5.0 als Bedämpfung wirken. The energy balance between the individual converters takes place 1.0 to 5.0 during normal operation as in the circuit arrangements shown in FIG. 1 to FIG. 3 through the choke coils 1.5, 1.6 to 5.5, 5.6. However, no freewheeling diodes or additional circuits are required for these choke coils in the circuit arrangement according to FIG. 4, since the intermediate circuit capacitors 4.3 and 5.3 of the converters 4.0 and 5.0 act as damping.
Der Bremsschalter 12 gemäß den Fig. 1 bis 3 bzw. die Bremsschalter 12.1 und 12.2 entsprechend Fig. 4 werden vorteilhafterweise im Pulsbetrieb gesteuert.The brake switch 12 according to FIGS. 1 to 3 and the brake switches 12.1 and 12.2 according to FIG. 4 are advantageously controlled in the pulse mode.
Claims (9)
- - daß die Koppeleinrichtung aus einer durch eine Freilaufdiode (1.12, 1.13 bis 5.12, 5.13) überbrückten Drosselspule (1.5, 1.6 bis 5.5, 5.6) besteht,
- - daß zwischen das Gleichspannungs-Ausgleichsschienenpaar (14, 15) durch einen Bremsschalter (12) ein ohmscher, durch eine weitere Freilaufdiode (11) überbrückter Bremswiderstand (10) schaltbar ist,
- - daß ein Hilfskondensator (6) vorgesehen ist, der mit seinen Polen einerseits über einen Netzgleichrichter (3) an das gemeinsame Wechselspannungsnetz (1) geschaltet ist und andererseits jeweils über einzelne Diodenpaare (1.14, 1.15 bis 5.14, 5.15) an die Zwischenkreiskondensatoren (1.3 bis 1.5) angeschlossen ist, und
- - daß ein Komparator (9) vorgesehen ist, dem eingangsseitig die Spannung am Hilfskondensator (6) und eine Referenzspannung (UREF) zugeführt sind und der ausgangsseitig den Bremsschalter (12) schließt, wenn die Spannung am Hilfskondensator (6) die Referenzspannung (UREF) überschreitet (Fig. 1).
- - The coupling device consists of a choke coil ( 1.5, 1.6 to 5.5, 5.6 ) bridged by a free-wheeling diode ( 1.12, 1.13 to 5.12, 5.13 ),
- - That an ohmic, by a further free-wheeling diode ( 11 ) bridged braking resistor ( 10 ) can be switched between the DC voltage compensation rail pair ( 14, 15 ) by a brake switch ( 12 ),
- - That an auxiliary capacitor ( 6 ) is provided, which is connected with its poles on the one hand via a line rectifier ( 3 ) to the common AC network ( 1 ) and on the other hand via individual diode pairs ( 1.14, 1.15 to 5.14, 5.15 ) to the intermediate circuit capacitors ( 1.3 to 1.5 ) is connected, and
- - That a comparator ( 9 ) is provided, the voltage on the auxiliary capacitor ( 6 ) and a reference voltage (U REF ) are supplied on the input side and the output side closes the brake switch ( 12 ) when the voltage on the auxiliary capacitor ( 6 ) the reference voltage (U REF ) ( Fig. 1).
- - daß die Koppeleinrichtung eine Drosselspule (1.5, 1.6 bis 5.5, 5,6) ist, und daß jeder Zwischenkreiskondensator (1.3 bis 5.3) zusätzlich über Entkoppeldioden (1.7, 1.8 bis 5.7, 5.8) an die Reihenschaltung eines gemeinsamen, durch eine Freilaufdiode (11) überbrückten ohmschen Bremswiderstands (10) und eines Bremsschalters (12) gelegt ist,
- - daß ein Hilfskondensator (6) vorgesehen ist, der mit seinen Polen einerseits über einen Netzgleichrichter (3) an das gemeinsame Wechselspannungsnetz (1) geschaltet ist und andererseits parallel zur Reihenschaltung von gemeinsamen ohmschen Bremswiderstand (10) und Bremsschalter (12) angeschlossen ist, und
- - daß ein Komparator (9) vorgesehen ist, dem eingangsseitig die Spannung am Hilfskondensator (6) und eine Referenzspannung (UREF) zugeführt sind und der ausgangsseitig den Bremsschalter (12) schließt, wenn die Spannung am Hilfskondensator (6) die Referenzspannung (UREF) überschreitet (Fig. 2).
- - That the coupling device is a choke coil ( 1.5, 1.6 to 5.5, 5.6 ), and that each intermediate circuit capacitor ( 1.3 to 5.3 ) additionally via decoupling diodes ( 1.7, 1.8 to 5.7, 5.8 ) to the series connection of a common, by a free-wheeling diode ( 11 ) bridged ohmic braking resistor ( 10 ) and a brake switch ( 12 ) is placed,
- - That an auxiliary capacitor ( 6 ) is provided, which is connected with its poles on the one hand via a mains rectifier ( 3 ) to the common AC voltage network ( 1 ) and on the other hand is connected in parallel to the series connection of common ohmic braking resistor ( 10 ) and brake switch ( 12 ), and
- - That a comparator ( 9 ) is provided, the voltage on the auxiliary capacitor ( 6 ) and a reference voltage (U REF ) are supplied on the input side and the output side closes the brake switch ( 12 ) when the voltage on the auxiliary capacitor ( 6 ) the reference voltage (U REF ) ( Fig. 2).
- - daß die Koppeleinrichtung eine Drosselspule (1.5, 1.6 bis 5.5, 5.6) ist und daß jeder Zwischenkreiskondensator (1.3 bis 5.3) zusätzlich über einzelne, durch Freilaufdioden (1.16, 1.17 bis 5.16, 5.17) überbrückte ohmsche Bremswiderstände (1.10, 1.11 bis 5.10, 5.11) durch einen gemeinsamen Bremsschalter (12) parallelschaltbar sind,
- - daß ein Hilfskondensator (6) vorgesehen ist, der mit seinen Polen einerseits über einen Netzgleichrichter (3) an das gemeinsame Wechselspannungsnetz (1) geschaltet ist und andererseits jeweils über einzelne Diodenpaare (1.14, 1.15 bis 5.14, 5.15) an die Zwischenkreiskondensatoren (1.3 bis 5.3) angeschlossen ist, und
- - daß ein Komparator (9) vorgesehen ist, dem eingangsseitig die Spannung am Hilfskondensator (6) und eine Referenzspannung (UREF) zugeführt sind und der ausgangsseitig den Bremsschalter (12) schließt, wenn die Spannung am Hilfskondensator (6) die Referenzspannung (UREF) überschreitet (Fig. 3).
- - That the coupling device is a choke coil ( 1.5, 1.6 to 5.5, 5.6 ) and that each intermediate circuit capacitor ( 1.3 to 5.3 ) additionally via individual ohmic braking resistors ( 1.10, 1.11 to 5.10 ) bridged by free-wheeling diodes ( 1.16, 1.17 to 5.16, 5.17 ) 5.11 ) can be connected in parallel using a common brake switch ( 12 ),
- - That an auxiliary capacitor ( 6 ) is provided, which is connected with its poles on the one hand via a mains rectifier ( 3 ) to the common AC network ( 1 ) and on the other hand via individual diode pairs ( 1.14, 1.15 to 5.14, 5.15 ) to the intermediate circuit capacitors ( 1.3 to 5.3 ) is connected, and
- - That a comparator ( 9 ) is provided, the voltage on the auxiliary capacitor ( 6 ) and a reference voltage (U REF ) are supplied on the input side and the output side closes the brake switch ( 12 ) when the voltage on the auxiliary capacitor ( 6 ) the reference voltage (U REF ) ( Fig. 3).
- - daß die Koppeleinrichtung eine Drosselspule (1.5, 1.6 bis 5.5, 5.6) ist,
- - daß lediglich der oder die Zwischenkreiskondensatoren (4.3, 5.3) der Gleichspannungszwischenkreis-Umrichter mit der größten Leistung jeweils zusätzlich über einen eigenen Bremsschalter (12.1, 22.2) an einen eigenen, durch eine Freilaufdiode (11.1, 11.2) überbrückten ohmschen Bremswiderstand (10.1, 10.2) legbar sind,
- - daß jedem dieser Gleichspannungszwischenkreis-Umrichter (4.0, 5.0) mit der größten Leistung ein eigener Hilfskondensator zugeordnet ist, der mit seinen Polen einerseits über einen Netzgleichrichter am gemeinsamen Netz (1) liegt und andererseits über ein Diodenpaar an die Pole des Zwischenkreiskondensators (4.3, 5.3) im ihm zugeordneten Zwischenkreis angeschlossen ist, und
- - daß für jeden dieser Gleichspannungszwischenkreis-Umrichter (4.0, 5.0) mit der größten Leistung ein eigener Komparator (9.1, 9.2) vorgesehen ist, dem eingangsseitig die Spannung am Hilfskondensator des betreffenden Gleichspannungszwischenkreis-Umrichters (4.0, 5.0) und eine Referenzspannung (UREF1, UREF2) zugeführt sind und der ausgangsseitig den Bremsschalter (12.1, 12.2) des betreffenden Gleichspannungszwischenkreis- Umrichters (4.0, 5.0) schließt, wenn die Spannung am Hilfskondensator die jeweilige Referenzspannung (UREF1, UREF2) überschreitet (Fig. 4).
- - that the coupling device is a choke coil ( 1.5, 1.6 to 5.5, 5.6 ),
- - That only the DC link capacitor ( 4.3, 5.3 ) of the DC link converter with the greatest power each additionally via its own brake switch ( 12.1, 22.2 ) to its own, bridged by a free-wheeling diode ( 11.1, 11.2 ) ohmic braking resistor ( 10.1 , 10.2 ) can be placed,
- - That each of these DC link converters ( 4.0, 5.0 ) with the highest power is assigned its own auxiliary capacitor, which is connected with its poles on the one hand via a line rectifier to the common network ( 1 ) and on the other hand via a pair of diodes to the poles of the DC link capacitor ( 4.3, 5.3 ) is connected in the DC link assigned to it, and
- - That for each of these DC link converters ( 4.0, 5.0 ) with the highest power, a separate comparator ( 9.1, 9.2 ) is provided, the input voltage of the auxiliary capacitor of the relevant DC link converter ( 4.0, 5.0 ) and a reference voltage (U REF1 , U REF2 ) are supplied and the output side closes the brake switch ( 12.1, 12.2 ) of the relevant DC link converter ( 4.0, 5.0 ) when the voltage at the auxiliary capacitor exceeds the respective reference voltage (U REF1 , U REF2 ) ( Fig. 4).
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