DE4319254A1

DE4319254A1 - Umformer mit Regenerierungssteuerung

Info

Publication number: DE4319254A1
Application number: DE19934319254
Authority: DE
Inventors: Hiromu Takubo; Masakazu Yoshida
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1992-06-10
Filing date: 1993-06-09
Publication date: 1993-12-16
Also published as: JPH05344736A; JP3237719B2; CN1079849A

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuereinrichtung für regenerative Leistung mit einer Steuerfunktion zum Zurückspeisen von Lei stung in ein Wechselstromnetz.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm einer herkömmlichen Steuerein richtung für regenerative Leistung (ein Spannungstyp-Dreh strom-Wechselrichter mit Leistungsregenerations-Steuerfunk tion. Die Anordnung enthält ein Wechselspannung-Drehstromnetz 1, interne Induktivitäten 2 des Wechselspannungsnetzes 1, Wechselspannung-Drosseln 3, Stromwandler 4, einen Umrichter 5 mit einem Gleichrichterabschnitt 51, einem Wechselrichterab schnitt 52 und einem Glättungskondensator 53, einen Asyn chronmotor 6, einen Versorgungsspannungsdetektor 7, einen Zündsignalgenerator 8, eine Einstelleinheit 9, einen Verglei cher 10, einen Zwischenspeicher 11, ein UND-Glied 12, und eine Basistreiberschaltung 13. Der Gleichrichterabschnitt 51 wird gebildet durch Transistoren T1-T6 (selbstabschaltende Halbleiterschalter, die durch die Steuerspannung ausgeschal tet werden können), die einen Dreiphasen-Brücken-Aufbau ha ben, und Dioden D1-D3 (Gleichrichterbauelemente), die zu den Transistoren T1-T6 antiparallel geschaltet sind. Der Wechsel richterabschnitt 52 hat einen ähnlichen Aufbau. Wenn bei die ser Anordnung Leistung von dem Wechselstromnetz 1 an den Wechselrichterabschnitt 52 geliefert wird, wird die von dem Netz 1 gelieferte Wechselleistung einer Vollweggleichrichtung durch die Diodenbrücke innerhalb des Gleichrichterabschnitts 51 unterzogen und als Gleichstromleistung in dem Glättungs kondensator 53 gespeichert. Die gespeicherte Energie wird von dem Wechselrichterabschnitt 52 in die gewünschte Drehstrom- Wechselspannung umgesetzt und dem Asynchronmotor 6 zugeführt.

Wenn andererseits die von dem Asynchronmotor 6 regenerierte Leistung in das Netz 1 eingespeist werden soll, so wird die von dem Asynchronmotor 6 kommende Leistung über den Wechsel richterabschnitt 52 in dem Glättungskondensator 53 gespei chert und über die Transistoren T1-T6 in dem Gleichrichterab schnitt 51 in das Netz 1 zurückgespeist. Die Zündwinkelfolge der Transistoren T1-T6 im Gleichrichterabschnitt 51 wird un ter Bezugnahme auf die Fig. 2A bis 2H beschrieben.

Fig. 2A zeigt die Phasenspannung V_R, V_S und V_T der drei Pha sen R, S und T des Netzes 1, Fig. 2B-2G zeigen die Zündim pulse, die an die Transistoren T1-T6 gelegt werden und Fig. 7H zeigt die folgende Abschnitte:

Abschnitt [1]: Regeneration für die R-S-Phasen (Zünden der Transistoren T1 und T5);
Abschnitt [2]: Regeneration für die R-T-Phasen (Zünden der Transistoren T1 und T6);
Abschnitt [3]: Regeneration für die S-T-Phasen (Zünden der Transistoren T2 und T6);
Abschnitt [4]: Regeneration für die S-R-Phasen (Zünden der Transistoren T2 und T4);
Abschnitt [5]: Regeneration für die T-R-Phasen (Zünden der Transistoren T1 und T4);
Abschnitt [6]: Regeneration für die T-S-Phasen (Zünden der Transistoren T3 und T5).

Auf diese Weise wird die Leistung von dem Wechselrichterab schnitt 52 in diejenigen Phasen zurückgespeist, zwischen denen die Phasenspannungsdifferenz im Netz am größten ist.

Der Zündsignalgenerator 8 erzeugt das Zündsignal auf der Grundlage des Ausgangssignals des Netzspannungsdetektors 7, welcher die Phase jeder Phasenspannung des Netzes 1 erfaßt. Die Basistreiberschaltung 13 verstärkt das Zündsignal, wel ches jedem der Transistoren T1 bis T6 zuzuführen ist, und steuert jeden der Transistoren T1 bis T6 an. Die Transistoren T1 bis T6 können entweder normal angesteuert oder lediglich während der Leistungsrückführung in das Netz 1 angesteuert werden. Für den Fall, daß die Transistoren T1 bis T6 nur wäh rend der Regeneration angesteuert werden, muß man die Span nungen am Glättungskondensator 53 durch eine in Fig. 1 nicht dargestellte Schaltung erfassen, um festzustellen, ob die Re generation erforderlich ist oder nicht. Die Wechselspannungs drosseln 3 dienen zum Erleichtern der Zusammenarbeit zwischen dem Wechselspannungsnetz 1 und dem Umrichter 5. Genauer ge sagt, die Drosseln 3 reduzieren die Harmonischen, die durch das Wechselspannungsnetz 1 fließen und reduzieren damit den Nenn-Strom für die Dioden D1-D6 und die Transistoren T1-T6 in dem Gleichrichterabschnitt 51.

Wenn bei der oben beschriebenen herkömmlichen Vorrichtung die Regenerative Leistung scharf ansteigt, oder wenn die Netz spannung momentan ausfällt, nimmt der durch die Kollektoren der Transistoren T1 bis T6 fließende Strom plötzlich zu, was die Transistoren beschädigt. Um dies zu vermeiden, ist die herkömmliche Vorrichtung mit dem Stromwandler 4 ausgestattet, welcher den Netzstrom (d. h. den regenerativen Strom) über wacht. Wenn der zurückgewonnene Strom den Bezugswert über steigt, welcher von der Einstelleinheit 9 vorgegeben wird, kehrt sich das Ausgangssignal des eine Hysterese-Kennlinie aufweisenden Vergleichers 10 von hohem Pegel auf niedrigen Pegel um. Dies schließt das UND-Glied 12, und folglich wird das von dem Zündsignalgenerator 8 kommende Zündsignal unter brochen. Damit werden die Transistoren T1 bis T6 ausgeschal tet, und der regenerative Betrieb wird unterbrochen, um da durch die Beschädigung der Transistoren zu unterbinden. Wäh rend dieses Vorgangs wird das Ausgangssignal des Vergleichers in dem Zwischenspeicher 1 vorübergehend gehalten.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 wird der Kommuntie rungsbetrieb für den regenerativen Strom beschrieben.

Es sei hier angenommen, daß die Spannung der S-R-Phase die höchste und die Spannung der S-Phase die kleinste sei (vgl. Abschnitt [1] in Fig. 2H). In diesem Fall sind die Transisto ren T1 und T5 leitend, und die übrigen Transistoren sperren. Der normale regenerative Strom fließt entlang dem in Fig. 3 durch ausgezogene Linien R1 dargestellten Pfad. Der Strom fließt durch den Glättungskondensator 53, den Transistor T1, die Wechselspannungsdrossel 3, das Wechselspannungsnetz 1, die Wechselspannungsdrossel 3, den Transistor T5 und kehrt zu dem Glättungskondensator 53 zurück. Wenn ein Überstrom vor handen ist, nimmt das Ausgangssignal des Stromwandlers 4 im Verhältnis zu dem Strom zu, und das Ausgangssignal des Ver gleichers 10 wechselt von hohem auf niedrigen Pegel. Auf diese Weise wird der Überstrom festgestellt. Wenn das Unter brechungssignal an sämtliche Transistoren T1 bis T6 gegeben wird, um den Überstrom zu begrenzen, fließt der durch die Wechselspannungsdrosseln 3 fließende Strom in der in Fig. 4 durch gestrichelte Linien R2 angegeben Weise. D.h., der Strom fließt durch die Diode D4, die Wechselspannungsdrossel 3, das Netz 1, die Wechselspannungsdrossel 3 und die Diode D2, um den als Gleichstromversorgung dienenden Glättungskondensator 53 auf zuladen.

In diesem Fall wird die Spannung V_AB zwischen den Eingangsan schlüssen A und B des Gleichrichterabschnitts 51 umgekehrt von der Spannung Ed am Glättungskondensator 53 auf -Ed, was auf die leitenden Dioden D4 und D2 zurückzuführen ist. Da durch wird die Spannung V_CD zwischen den Anschlußpunkten c und D des Netzes 1 und dem Umformer stark verringert. Genauer gesagt, die Spannung V_CD bestimmt sich durch das Teilerver hältnis der Induktivität der Wechselspannungsdrossel 3 zu der internen Induktivität 2 des Netzes 1, und kann unter Null (V_CD<0) abfallen, abhängig vom Verhältnis der Induktivitä ten. Deshalb muß die Induktivität der Wechselspannungsdrossel 3 groß genug gewählt werden, um die Spannungsschwankung in nerhalb eines kleinen Bereichs zu begrenzen, wodurch sich Größe und Kosten der Vorrichtung erhöhen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Umfor mer mit einer Leistungsregenerations-Steuerfunktion anzuge ben, welcher die Schwankung der Spannung zwischen den Ab schlußpunkten des Umformers und dem Wechselspannungsnetz auch dann zu begrenzen vermag, wenn eine Lastschwankung oder eine vorübergehende Unterbrechung stattfindet.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Steuereinrichtung für regenerative Leistung zum Steuern eines Umformers geschaffen, der einen an ein Wechselstromnetz anzuschließenden Gleichrichterabschnitt aufweist, welcher selbstabschaltende, in Brückenschaltung angeordnete Halblei terbauelemente und Dioden besitzt, deren jede zu einem der Halbleiterbauelemente antiparallel geschaltet ist, wobei die Steuereinrichtung aufweist:

- eine Stromdetektoreinrichtung zum Erfassen eines von dem Gleichrichterabschnitt an das Wechselstromnetz gelieferten regenerativen Stroms;
- eine erste Vergleichereinrichtung zum Vergleichen eines Ausgangssignals der Stromdetektoreinrichtung mit einem ersten Referenzwert;
- eine Signalgeneratoreinrichtung zum Erzeugen eines Signals, welches den Betrieb der Halbleiterbauelemente des oberen oder des unteren Zweigs des Gleichrichterabschnitts ansprechend auf das Ausgangssignal der Vergleichereinrichtung für eine gewisse Zeitspanne unterbricht; und
- eine Einrichtung zum Unterbrechen des Betriebs der Halblei terbauelemente des oberen oder des unteren Zweigs des Gleich richterabschnitts in Abhängigkeit des Ausgangssignals der Si gnalgeneratoreinrichtung, wenn der regenerative Strom den er sten Referenzwert übersteigt.

Die ersten Vergleichereinrichtung kann vorzugsweise als Hy sterese-Vergleicher ausgebildet sein, und die gewisse Zeit spanne, während der der Betrieb der Halbleiterbauelemente des oberen Zweigs oder des unteren Zweigs des Gleichrichterab schnitts unterbrochen wird, kann bestimmt werden durch die Hysterese-Kennlinie des Hysterese-Vergleichers.

Die Steuereinrichtung für regenerative Leistung kann außerdem einen Zeitgeber aufweisen, der zwischen die erste Verglei chereinrichtung und die Signalgeneratoreinrichtung gelegt ist, wobei die Zeitgebereinrichtung die gewisse Zeitspanne bestimmt, während der der Betrieb der Halbleiterbauelemente des oberen Zweigs oder des unteren Zweigs des Gleichrich terabschnitts unterbrochen wird.

Die Steuereinrichtung für regenerative Leistung kann außerdem eine zweite Vergleichereinrichtung zum Vergleichen des Aus gangssignals der Stromdetektoreinrichtung mit einem zweiten Referenzwert, der größer als der erste Referenzwert ist, auf weisen, außerdem eine Einrichtung zum Unterbrechen des Be triebs der Halbleiterelemente des Zweigs, welcher dem Zweig entgegengesetzt ist, der abhängig vom Ausgangssignal des er sten Vergleichereinrichtung unterbrochen wird, wobei sämtli che Halbleiterbauelemente des oberen und des unteren Zweigs ansprechend auf das Ausgangssignal der zweiten Vergleicher einrichtung vorübergehend unterbrochen wird, wenn der regene rative Strom den zweiten Referenzwert übersteigt.

Jedes der Halbleiterbauelemente kann ein Transistor sein.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Umformer geschaffen, welcher umfaßt:
einen Gleichrichterabschnitt, der an ein Wechselspannungsnetz anzuschließen ist, und der selbstabschaltende Halbleiterbau elemente aufweist, die in einer Brückenanordnung verschaltet sind, und Dioden besitzt, von denen jede zu einem der Halblei terbauelemente antiparallel geschaltet ist;
eine Stromdetektoreinrichtung zum Erfassen eines von dem Gleichrichterabschnitt an das Wechselspannungsnetz geliefer ten regenerativen Stroms;
eine erster Vergleichereinrichtung zum Vergleichen eines Aus gangssignals der Stromdetektoreinrichtung mit einem ersten Referenzwert;
eine Signalgeneratoreinrichtung zum Erzeugen eines Signals, welches den Betrieb der Halbleiterbauelemente des oberen Zweigs oder des unteren Zweigs des Gleichrichterabschnitts ansprechend auf das Ausgangssignal der Vergleichereinrichtung für eine gewisse Zeitspanne unterbricht; und
eine Einrichtung zum Unterbrechen des Betriebs der Halblei terbauelemente des oberen oder des unteren Zweiges des Gleichrichterabschnitts in Abhängigkeit des Ausgangssignals der Signalgeneratoreinrichtung, wenn der regenerative Strom den ersten Referenzwert übersteigt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Betrieb der selbst abschaltenden Halbleiterbauelemente des oberen Zweigs (oder des unteren Zweigs) des Gleichrichterabschnitts für eine ge wisse Zeitspanne dann unterbrochen, wenn der von der Last kommende regenerative Strom den Referenzwert übersteigt. Als Ergebnis lassen sich die Spannungsschwankungen an den Ab schlußpunkten zwischen dem Umformer und dem Wechselspannungs netz verringern. Dies ermöglicht eine Verringerung der Bemes sung der Induktivität der Wechselspannungsdrosseln innerhalb des Umrichters, so daß ein Umrichter geringer Baugröße mit geringen Kosten hergestellt werden kann.

Da außerdem eine Schaltung zum Abschalten sämtlicher selbst abschaltender Halbleiterbauelemente für den Fall, daß nach dem Abschalten sämtlicher Halbleiterelemente im oberen oder im unteren Zweig der Überstrom anhält, vorgesehen ist, lassen sich sämtliche Halbleiterbauelemente wirksam gegen Überstrom schützen.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines herkömmlichen Umrichters mit Rückeinspeisungs-Steuerung;

Fig. 2A bis 2H Diagramme zum Veranschaulichen der Netzspan nung und der Zündzeitpunkte der Transistoren in Fig. 1;

Fig. 3 eine Schaltungsskizze, wobei der Strompfad für den re generativen Strom im Normalzustand gemäß Fig. 1 ge zeigt ist;

Fig. 4 eine Schaltungsskizze, in der der Pfad des regenerati ven Stroms im nicht-leitenden Zustand der Transisto ren nach Fig. 1 dargestellt ist;

Fig. 5 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines erfin dungsgemäßen Umformers mit Regenerations-Steuerfunk tion gemäß der Erfindung;

Fig. 6 eine Schaltungsskizze, in der der Weg des regenerati ven Stroms in der Vorrichtung nach Fig. 5 dargestellt ist;

Fig. 7A bis 7D Diagramme, die Wellenformen an verschiedenen Abschnitten der in Fig. 5 gezeigten Vorrichtung ver anschaulichen;

Fig. 8 ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform eines Umformers mit erfindungsgemäßer Regenerations-Steuer funktion; und

Fig. 9A bis 9E Diagramme zum Veranschaulichen von Wellenfor men an verschiedenen Abschnitten der in Fig. 8 ge zeigten Vorrichtung.

Ausführungsform 1

Fig. 5 ist ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform der Erfindung.

In dieser Figur erkennt man Einstelleinheiten 9A und 9B, Ver gleicher 10A und 10B, einen Zwischenspeicher 11, UND-Glieder 12A und 12B sowie Basistreiberschaltungen 13A und 13B. Diese Ausgestaltung unterscheidet sich von der herkömmlichen Vor richtung nach Fig. 1 in folgenden Punkten: Zunächst ist die Basistreiberschaltung unterteilt in die Basistreiberschaltung 13A zum Ansteuern der Transistoren T1-T3 der positiven Seite (oberer Zweig), und die Basistreiberschaltung 13B zum Ansteu ern der Transistoren T4-T8 der negativen Seite (des unteren Zweigs). Die Basistreiberschaltung 13B unterbricht die An steuerung wie die herkömmliche Basistreiberschaltung 13. An dererseits unterbricht die Basistreiberschaltung 13A das An steuern der Transistoren T1 bis T3 dadurch, daß der Netzstrom mit dem von der Einstelleinheit 9A vorgegebenen Wert vergli chen wird. Da die anderen Punkte die gleichen sind wie in Fig. 1, werden im folgenden nur die abweichenden Punkte be schrieben.

Wenn die regenerative Leistung scharf ansteigt, oder wenn das Wechselspannungsnetz 1 während der Leistungsregeneration vor übergehend ausfällt, erhöht sich der regenerative Strom plötzlich. Der Stromwandler 4 erfaßt diesen Strom. Der Ver gleicher 10A vergleicht den von dem Stromwandler 4 ausgegebe nen erfaßten Strom mit dem von der Einstelleinheit 9A einge stellten Wert. Das Ausgangssignal des Vergleichers 10A ändert sich von hohem auf niedrigen Pegel, wenn der erfaßte Strom den voreingestellten Wert überschreitet. Das Signal niedrigen Pegels wird als Überstrom-Detektorsignal an das UND-Glied 12A gegeben, welches das Überstromdetektorsignal und das von den Zündsignalgenerator kommende Zündsignal einer UND-Verknüpfung unterzieht. Das Ausgangssignal des UND-Glieds 12A wird an die Basistreiberschaltung 13A gelegt und fungiert als Unterbre chungssignal für die Transistoren T1-T3 der positiven Seite.

Es sei weiterhin der Betrieb unter der Bedingung betrachtet, daß die Spannung V_R der R-Phase die höchste und die Spannung V_S der S-Phase die niedrigste Spannung ist. Wenn die regene rative Leistung scharf ansteigt, oder wenn das Wechselspan nungsnetz 1 vorübergehend ausfällt, fließt der regenerative Strom gemäß Fig. 6 durch die Wechselspannungsdrossel 3, das Wechselspannungsnetz 1, die Wechselspannungsdrossel 3, den Transistor T5 und die Diode D4, wie in Fig. 6 durch gestri chelte Linien R3 angegeben ist. Folglich entspricht die Span nung V_AB zwischen den Punkten A und B etwa Null, so daß die Spannung V_CD, die sich durch das Teilerverhältnis der Induk tivität der Wechselspannungsdrossel 3 bezüglich der internen Induktivität 2 des Netzes bestimmt, positiv gemacht werden kann (V_CD<0). Als Ergebnis läßt sich die Spannungsschwan kung des Netzes 1 reduzieren.

Fig. 7A-7D zeigen Wellenformen für den oben beschriebenen Betrieb. Fig. 7A veranschaulicht die Beziehung zwischen dem Strom der R-Phase und den Pegeln des Vergleichers 10A, Fig. 7B veranschaulicht die Ausgangswellenform des Vergleichers 10A, Fig. 7C veranschaulicht die Wellenform des Zündsignals für die Transistoren, und Fig. 7D veranschaulicht den Betrieb des Zündsignalgenerators 8.

Wenn das Ausgangssignal des Stromwandlers 4 den Invertier-Pe gel L1 des Vergleichers 10A übersteigt, kehrt sich das Aus gangssignal des Vergleichers 10A von hohem auf niedrigen Pe gel um, wie in Fig. 7B gezeigt ist. Das UND-Glied 12A voll zieht eine UND-Verknüpfung des Ausgangssignals des Verglei chers 10A und des von dem Zündsignalgenerators 8 ausgegebenen Zündsignals gemäß Fig. 7D, und es gibt das in Fig. 7C darge stellte Signal ab. Das Signal wird an die Transistoren T1-T3 der positiven Seite gegeben, und der Transistor T1 wird in diesem Fall ausgeschaltet.

Anschließend, wenn der regenerative Strom auf den Erholungs pegel L2 des Vergleichers 10A abnimmt, wie in Fig. 7A ge zeigt, steigt das Ausgangssignal des Vergleichers 10A erneut auf hohen Pegel an, wie in Fig. 7B gezeigt ist, und der Tran sistor T1 startet den Schaltvorgang erneut, wie in Fig. 7C gezeigt ist. Damit wird der Regenerationsbetrieb fortgesetzt, während der regenerative Strom innerhalb eines vorbestimmten Bereichs gehalten wird, wie in Fig. 7A gezeigt ist, wodurch verhindert wird, daß die Gleichspannung ansteigt. Es sei hier angemerkt, daß als Vergleicher 10A ein Hysterese-Vergleicher verwendet wird, der den Invertier-Pegel und den Erholungs-Pe gel aufweist.

Es wird also ein Überstrom verhindert, und die Spannungs schwankung des Netzes an den Anschlußpunkten 10D wird auf einen Minimalwert begrenzt. Ein Auftreten eines erhöhten Überstroms wird durch den Vergleicher 10B erfaßt, welcher das Ausgangssignals des Stromwandlers 4 mit dem Ausgangssignal der Einstellschaltung 9B vergleicht. Das Ausgangssignal des Vergleichers 10B wird von dem Überstrom von hohem Pegel auf niedrigen Pegel umgekehrt. Das Ausgangssignal des Verglei chers 10B wird von dem Zwischenspeicher 11 zwischengespei chert und schließt die UND-Glieder 12A und 12B. Dies wiederum schaltet sämtliche Transistoren T1 bis T6 ab und verhindert deren Beschädigung. In diesem Fall muß die Referenzspannung des Vergleichers 10B höher eingestellt werden als diejenige des Vergleichers 10A.

Ausführungsform 2

Fig. 8 ist ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 9 zeigt Wellenformen an verschiedenen Ab schnitten dieser Ausführungsform.

Wie klar aus Fig. 8 ersichtlich ist, ist diese Ausführungs form dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Zeitgeber 14 auf weist, welcher das Ausgangssignal des Vergleichers 10A für eine vorbestimmte Zeitspanne T hält. Das besondere Merkmal dieser Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf Fig. 9A bis 9E beschrieben.

Wenn ein Überstrom vorhanden ist, erreicht das Ausgangssignal des Stromwandlers 4 den Invertierpegel des Vergleichers 10A, dessen Ausgangssignal von hohem Pegel auf niedrigen Pegel wechselt, wie in Fig. 9B gezeigt ist. Das Ausgangssignal niedrigen Pegels gelangt an den Zeitgeber 14 und wird für eine vorbestimmte Zeitspanne T gehalten, wie Fig. 9C zeigt. Das Ausgangssignals des Zeitgebers 14 wird auf ein UND-Glied 12A gegeben, welches eine UND-Verknüpfung des Ausgangssignals des Zeitgebers 14 nach Fig. 9C und des Ausgangssignals des Zündsignalgenerators 8 nach Fig. 10E vornimmt. Damit wird das in Fig. 9D gezeigte Signal von der Basistreiberschaltung 13A den Transistoren T1 bis T3 der positiven Seite zugeführt.

Obschon in diesem Fall der Transistor T1 ausgeschaltet wird, leitet der Transistor T5 wie beim ersten Ausführungsbeispiel. Im Ergebnis fließt der regenerative Strom durch die Wechsel spannungsdrossel 3, das Wechselspannungsnetz 1, die Wechsel spannungsdrossel 3, den Transistor T5 und die Diode D4, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Anschließend, nach dem Verstreichen der vorbestimmten Zeitspanne T, kehrt das Ausgangssignal des Zeitgebers 14 auf den hohen Pegel zurück, und die Transisto ren auf der positiven Seite nehmen erneut ihren Betrieb auf. Damit wird der regenerative Betrieb fortgesetzt, während der regenerative Strom innerhalb eines vorbestimmten Bereichs ge mäß Fig. 9A gehalten wird, so daß ein Anstieg der Gleichspan nung verhindert wird. Als Ergebnis werden die Spannungs schwankungen an den Netz-Anschlußpunkten C und D auf einen Minimalwert begrenzt. Ein ansteigender Überstrom wird im Falle seines Auftretens unter Verwendung der Einstelleinheit 9B und des Vergleichers 10B gemäß Fig. erfaßt, und das Aus gangssignal des Vergleichers 10B wird von hohem Pegel auf niedrigen Pegel umgekehrt. Das Ausgangssignal niedrigen Pe gels wird von dem Zwischenspeicher 11 zwischengespeichert und schließt die UND-Glieder 12A und 12B. Dies sperrt sämtliche Transistoren T1 bis T6 und verhindert ihre Beschädigung.

Obschon bei dem obigen Ausführungsbeispielen Transistoren als selbstabschaltende Halbleiterbauelemente verwendet werden, können auch MOS-FETs oder IGBTs (Bipolartransistoren mit iso liertem Gate) anstelle von Transistoren eingesetzt werden. Außerdem kann anstelle des dreiphasigen Drehstromnetz es ein einphasiges oder ein mehrphasiges Netz verwendet werden. Ob schon die Transistoren der positiven Seite (oberer Zweig) durch das Ausgangssignal des Vergleichers 10A der ersten und der zweiten Ausführungsform abgeschaltet werden, können auch die Transistoren der negativen Seite (im unteren Zweig) aus geschaltet werden, um den gleichen Effekt zu erzielen.

Claims

1. Steuereinrichtung für regenerative Leistung zum Steuern eines Umformers, der einen an ein Wechselstromnetz (1) anzuschießenden Gleichrichterabschnitt (51) aufweist, welcher selbstabschaltende, in Brückenschaltung angeordnete Halbleiterbauelemente (T1-T6) und Dioden (D1-D6) besitzt, de ren jede zu einem der Halbleiterbauelemente (T1-T6) antipar allel geschaltet ist, umfassend:
eine Stromdetektoreinrichtung (4) zum Erfassen eines von dem Gleichrichterabschnitt (51) an das Wechsel stromnetz (1) gelieferten regenerativen Stroms;
eine erste Vergleichereinrichtung (10A) zum Vergleichen eines Ausgangssignals von der Stromdetektoreinrichtung (4) mit einem ersten Referenzwert;
eine Signalgeneratoreinrichtung (12A) zum Erzeugen ei nes Signals, welches den Betrieb der Halbleiterbauelemente (T1-T3; T4-T6) des oberen oder des unteren Zweigs des Gleich richterabschnitts (51) für eine gewisse Zeitspanne in Abhän gigkeit des Ausgangssignals der Vergleichereinrichtung (10A) unterbricht; und
eine Einrichtung (13A) zum Unterbrechen des Betriebs der Halbleiterbauelemente (T1-T3; T4-T6) des oberen oder des unteren Zweigs des Gleichrichterabschnitts in Abhängigkeit des Ausgangssignals der Signalgeneratoreinrichtung (12A), wenn der regenerative Strom den ersten Referenzwert über steigt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, bei der die erste Ver gleichereinrichtung (10A) ein Hysterese-Vergleicher ist und die Zeitspanne, während der der Betrieb der Halbleiterbauele mente (T1-T3; T4-T6) des oberen oder des unteren Zweigs des Gleichrichterabschnitts (51) unterbrochen wird, durch die Hy sterese-Kennlinie des Hysterese-Vergleichers bestimmt wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzei chnet durch einen Zeitgeber (14), der zwischen die er ste Vergleichereinrichtung (10A) und die Signalgeneratorein richtung (12A) geschaltet ist, wobei der Zeitgeber (14) die gewisse Zeitspanne festlegt, während der der Betrieb der Halbleiterbauelemente (T1-T3; T4-T6) des oberen oder des un teren Zweigs des Gleichrichterabschnitts (51) unterbrochen wird.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ge kennzeichnet durch eine zweite Vergleicherein richtung (10B) zum Vergleichen des Ausgangssignals der Strom detektoreinrichtung (4) mit einem zweiten Referenzwert, der größer als der erste Referenzwert ist, und eine Einrichtung (13B) zum Unterbrechen des Betriebs der Halbleiterbauelemente (T4-T6; T1-T3) des Zweigs, der demjenigen Zweig entgegenge setzt ist, der abhängig vom Ausgangssignal der ersten Ver gleichereinrichtung (10A) unterbrochen wird, wobei sämtliche Halbleiterbauelemente (T1-T6) des oberen und des unteren Zweigs vorübergehend in Abhängigkeit des Ausgangssignals der zweiten Vergleichereinrichtung (10B) unterbrochen werden, wenn der regenerative Strom den zweiten Referenzwert über steigt.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der jedes der Halbleiterbauelemente ein Transistor (T1-T6) ist.

6. Umformer, umfassend:
eine Gleichrichterschaltung (5), die an ein Wechsel spannungsnetz (1) anzuschließen ist, und die selbstabschal tende Halbleiterbauelemente (T1-T6) enthält, die in Brücken konfigeration geschaltet sind, und Dioden (D1-D6) aufweist, von denen jeweils eine zu einem der Halbleiterbauelemente (T1-T6) antiparallel geschaltet ist;
eine Stromdetektoreinrichtung (4) zum Erfassen eines von dem Gleichrichterabschnitt (5) an das Wechselspannungs netz (1) gelieferten regenerativen Stroms;
eine erste Vergleichereinrichtung (10A) zum Vergleichen eines Ausgangssignals der Stromdetektoreinrichtung (4) mit einem ersten Referenzwert;
eine Signalgeneratoreinrichtung (12A) zum Erzeugen ei nes Signals, welches den Betrieb der Halbleiterbauelemente (T1-T3; T4-T6) des oberen oder des unteren Zweigs des Gleich richterabschnitts (51) abhängig vom Ausgangssignal der Ver gleichereinrichtung (10A) für eine gewisse Zeitspanne unter bricht; und
eine Einrichtung (13A) zum Unterbrechen des Betriebs der Halbleiterbauelemente des oberen oder des unteren Zweigs des Gleichrichterabschnitts (51) in Abhängigkeit des Aus gangssignals der Signalgeneratoreinrichtung, wenn der regene rative Strom den ersten Referenzwert übersteigt.

7. Umformer nach Anspruch 6, bei dem die erste Verglei chereinrichtung (10A) ein Hysterese-Vergleicher ist, und die gewisse Zeitspanne, während der der Betrieb der Halbleiter bauelemente (T1-T3; T4-T6) des oberen oder des unteren Zweigs des Gleichrichterabschnitts unterbrochen wird, durch die Hy sterese-Kennlinie des Hysterese-Vergleichers bestimmt wird.

8. Umrichter nach Anspruch 6, gekennzei chnet durch einen Zeitgeber (14), der zwischen die er ste Vergleichereinrichtung (10A) und die Signalgeneratorein richtung (12A) geschaltet ist, wobei der Zeitgeber (14) die gewisse Zeitspanne festlegt, während der der Betrieb der Halbleiterbauelemente (T1-T3; T4-T6) des oberen oder des un teren Zweigs des Gleichrichterabschnitts (51) unterbrochen wird.

9. Umrichter nach einem der Ansprüche 6 bis 8, ge kennzeichnet durch eine zweite Vergleicherein richtung (10B) zum Vergleichen des Ausgangssignals der Strom detektoreinrichtung (4) mit einem zweiten Referenzwert, der größer ist als der erste Referenzwert, und einer Einrichtung (13B) zum Unterbrechen des Betriebs der Halbleiterbauelemente (T4-T6) desjenigen Zweigs, der dem Zweig gegenüberliegt, der ansprechend auf das Ausgangssignals der ersten Vergleicher einrichtung (10A) unterbrochen wird, wobei sämtliche Halblei terbauelemente (T1-T6) des oberen und des unteren Zweigs an sprechend auf das Ausgangssignal der zweiten Vergleicherein richtung (10B) vorübergehend unterbrochen werden, wenn der regenerative Strom den zweiten Referenzwert übersteigt.

10. Umformer nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei dem die Halbleiterbauelemente jeweils durch einen Transistor (T1-T6) gebildet werden.