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Verfahren zum Betrieb einer Umrichtersteuerung Es ist bekannt, insbesondere
für Schweißmaschinen, Umrichter zu verwenden, welche einmal den Anschluß der einphasigen
Schweißmaschine an ein Dreiphasennetz ermöglichen, um letzteres nicht völlig unsymmetrisch
belasten zu müssen, und welche zum anderen eine Frequenzuntersetzung bewirken, um
den Leistungsfaktor der Schweißmaschine zu verbessern, da diese auf jeden Fall einen
hohen induktiven Lastanteil bewältigen muß.
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Um einen solchen Umrichter zu betreiben, ist es bekannt, zunächst
einmal jeweils eine niederfrequente Spannungshalbwelle aus Halbwellen der höhenfrequenten
Wechselspannung aufzubauen. Dabei wird als letzte höhenfrequente Spannungshalbwelle
in jeder niederfrequenten Spannungshalbwelle diejenige verwendet, die auch den Anfang
bildete. Beispielsweise also wurden bei Frequenzdrittelung bei einem Dreiphasennetz
etwa die Halbwellen RSTR gezündet.
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Weiterhin ist es bekannt, zum Aufbau jeder niederfrequenten Spannungshalbwelle
nur ganze Gruppen von höhenfrequenten Spannungshalbwellen zu verwenden, die bei
n-phasigem Eingang aus je .n höhenfrequenten Spannungshalbwellen bestehen. Um den
Strom schneller auf Null herabdrücken zu können, wird zusätzlich die am Anfang jeder
niederfrequenten Spannungshalbwelle gezündete Anode (oder Gefäß) am Schluß jeder
niederfrequenten Halbwelle nochmals zu einem vom Leistungsfaktor abhängigen Zeitpunkt
gezündet.
Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß bei kleinen
cos 99-Werten die Spannungshasbwellen ungleich werden. Die am Anfang jeder niederfrequenten
Halbwelle gezündete Anode wird zum Schluß dieser Halbwelle wieder gezündet. Sie
führt den Strom auch bis in den Bereich der dieser Halbwelle gehörenden negativen
höherfrequenten Halbwelle. Solange der Strom daher noch nicht seine Richtung umgekehrt
hat, dient diese negative Spannung noch nicht zum Aufbau der niederfrequenten negativen
Spannungshalbwelle.
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Als weiteres Betriebsverfahren für einen Umrichter mit induktivem
Lastenteil ist es bekannt, den Eingangstransformator so zu schalten, daß jede niederfrequente
Spannungshalbwelle aus um 6o0 el. voneinander entfernten höherfrequenten Spannungshalbwellen
aufgebaut wird.. Zwischen den niederfrequenten Spannungshalbwellen ent= gegengesetzter
Polarität wird jedoch schon steuerungsmäßig von vornherein eine Lücke von 24o° e1.
gelassen (die Gradangaben beziehen sich auf das höherfrequente System). Dadurch
erzeugt man sich nicht beeinfiußbare Stromlücken.
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' Gemäß der Erfindung wird nun ein Verfahren zum Betrieb einer Umrichtersteuerung
bei induktivem- Lastanteil, n-phasigem Eingang und einphasigem Ausgang vorgeschlagen,
welches gestattet, bei der überwiegenden Anzahl der vorkommenden Leistungsfaktoren
ohne zusätzliche Steuerungen auszukommen, um das Nullwerden des Stromes vor dem
Beginn der nächsten niederfrequenten Spannungshalbwelle entgegengesetzter Polarität
auch wirklich sicherzustellen. Danach sollen bei m-facher Frequenzuntersetzung nur
zyklisch aufeinderfolgende, um 1200 e1. entfernte Halbwellen der speisenden Wechselspannung
zum Aufbau jeder niederfrequenten Spannungshalbwelle benutzt und eine weitere zyklisch
folgende Halbwelle, in Abhängigkeit vom Leistungsfaktor phasenverschoben gezündet
werden.
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Als Beispiel sei ein dreiphasiges System genannt, dessen Phasen mit
R S T bezeichnet seien. Soll die Frequenz gedrittelt werden, so werden zum Aufbau
einer Spannungshalbwelle die Phasenspannungen gleicher Polarität von R und S verwendet.
Soll ein Fünftel der Netzfrequenz gebildet werden, so werden die Phasenspannungen
R S T R S benutzt. Soll ein Siebentel der Netzfrequenz erzeugt werden, so
soll R S T R S T R S benutzt werden. Im ersten Beispiel wurden also bei n-phasigem
Eingang n-1 Halbwellen benutzt, im zweiten Beispiel n -I- n - l
Halbwellen
und im dritten Beispiel n -I- n -I- n - Z
Halbwellen. Daraus
resultiert die gesamte Formel. Beispielsweise bei fünffacher Frequenzuntersetzung
wird außer den genannten Halbwellen noch mit Phasenanschnitt die Phase T gezündet.
Das entsprechende Gefäß bzw. die Anode, welches bzw. welche den Strom der positiven
Halbwelle normalerweise führt, führt dann den Strom mit der Gegenspannung zu Null.
Der Phasenanschnitt wird so gewählt, daß unmittelbar darauf der Aufbau der nächsten
niederfrequenten Spannungshalbwelle mit der zyklisch folgenden Phase R beginnen
kann.
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Auf diese Weise wird ein sicheres Nullwerden des Stromes. vor Beginn
der nächsten niederfrequenten Spannungshalbwelle erreicht, ohne Stromlücken in Kauf
nehmen zu müssen.
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Die Zeichnung zeigt den Verlauf der niederfrequenten Spannung
U sowie den Strom I bei induktivem Lastanteil am Ausgang des Umrichters.
Es sei eine dreifache Frequenzuntersetzung betrachtet. Gemäß der oben gegebenen
Lehre werden hier zum Aufbau der positiven niederfrequenten Spannungshalbwelle die
Phasenspannung R und S benutzt. Vor dem Nulldurchgang der Phasenspannung T wird
das entsprechende Gefäß gezündet. Dadurch steigt der Strom T zwar zunächst etwas
an, wird aber dann durch die Gegenspannung, also die negative Halbwelle von T zu
Null herabgedrückt. Der Stromnulldurchgang erfolgt kurz vor dem Nulldurchgang der
Phasenspannung R, deren negative Halbwelle zum Aufbau der nun folgenden negativen
niederfrequenten Spannungshalbwelle gemäß dem Umrichterprogramm benutzt wird. Wäre
der induktive Anteil kleiner, so würde der Zündzeitpunkt für die Phase T vorverlegt
werden müssen, um eine verschwindend kleine Stromlücke zu erhalten.
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Die Steuerung dieses Umrichters wird zweckmäßig so vorgenommen, daß
ein Zeitgeber ein bestimmtes Zeitintervall abgibt, währenddem aus einer Impulsquelle
Zündimpulse auf die Steuergefäße für die den Laststrom führenden Anoden gelangen
können. In einfacher Weise braucht dieses Zeitintervall nur so ausgelegt zu werden,
daß nur für die Zündung der genannten Halbwellen die Zündimpulse auf die Zündgefäße
zum Aufbau einer niederfrequenten Spannungshalbwelle gelangen können. Ein wichtiges
Anwendungsbeispiel der Erfindung ist die Steuerung einer Schweißmaschine, die, wie
oben schon gesagt, einen hohen induktiven Lastanteil bewältigen muß.