FI95092B - Taajuusmuuttaja ja menetelmä sen ohjaamiseksi - Google Patents

Description

TAAJUUSMUUTTAJA JA MENETELMÄ SEN OHJAAMISEKSI 9 5 092

Keksinnön kohteena patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen menetelmä pehmeäkytkentäinvertterin ohjaamiseksi ja patenttivaatimuksen 5 johdanto-osan mukainen laitteisto.

5 Kiinteästä syöttöverkosta muuttuvan taajuuden ja jännitteen muodostamiseen on käytetty erilaisia taajuudenmuuttajia. Tunnetaan suoraan vaihtojännitteen toiseksi vaihtojännitteeksi muuttavia suoria taajuusmuuttajia sekä vaihtojännitteen ensin tasasuuntavia ja tasajännitteen edelleen vaihtosuuntaavia 10 muuttajia. Myös tasajännitteen vaihtosuuntaavia inverttereitä on käytössä esimerkiksi akkukäytöissä. Kytkentähäviöiden pienentämiseksi on kehitetty pehmeäkytkentämuuttajia, joissa pyritään muuttajan päävirtapiirin kytkimet ohjaamaan jännit-teettöminä päälle ja pois. Syntyneet ratkaisut ovat usein 15 johtaneet monimutkaisiin kytkentöihin ja vaikeasti toteutettaviin ohjausjärjestelmiin.

Keksinnön tarkoituksena on kehittää uusi pehmeäkytkentäperi-aatteella toimiva taajuusmuuttaja ja sen ohjausmenetelmä, joka on yksinkertainen ja helposti toteutettavissa edullisilla kyt-20 kinkomponenteilla. Tämän aikaansaamiseksi keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista patenttivaatimuksen 1 tunnusmerk-kiosan mukaiset ominaispiirteet. Vastaavasti keksinnön mukaiselle laitteistolle on tunnusomaista patenttivaatimuksen 5 tunnusmerkkiosan mukaiset ominaispiirteet. Keksinnön muut so-25 vellutusmuodot tunnetaan epäitsenäisten patenttivaatimusten tunnusmerkeistä.

Keksinnöllä saadaan aikaan käytännöllisesti katsoen radiohäiri-ötön rakenne, koska resonanssipiiri rajoittaa korkeimman esiintyvän taajuuden. Kytkennällä kuormasta palaava energia 30 kulutus ja loistehon kierrätys tapahtuu yksinkertaisesti muuttamalla kytkimien ohjauksia tilannetta vastaaviksi. Muuttajan kondensaattoreihin varastoidun energian tarkkailulla ja ohjaamalla kytkimiä energiatilanteen mukaisesti, saavutetaan korkea tehollinen kytkentätaajuus ja hyvä ulostulojännitteen .3 5 käyrämuoto.

2 95092

Keksinnöllä vältytään olennaisesti kytkentähäviöiltä, koska poiskytkentä ja päälle kytkentä tapahtuvat virrattomina. Ratkaisussa voidaan käyttää edullisia ohjattavia puolijohteita; tyristorit kelpaavat yhtä hyvin kuin transistorit ja IGBT:t. 5 Hyötysuhde on korkea kytkentähäviöiden puuttumisen johdosta. Verkkoon liitetty tasasuuntaussilta on normaali diodeista muodostettu kolmivaihesilta.

Resonanssipiiri kykenee nostamaan lähtö jännitteen tulojännitet-tä suuremmaksi, jolloin keksinnön mukaisella kytkennällä 10 saavutetaan hyvä syöttävän verkon alijännitteen sieto ja muutkin verkon jännitteen vaihtelut saadaan helposti eliminoitua. Lisäksi moottorin käyttöjännite voidaan valita verkko jännitettä suuremmaksi. Lähtöjännitteen käyrämuoto on paljon edullisempi kuin pulssileveysmodulaatiolla eikä sisällä korkeita yliaalto-15 ja, jolloin vältytään akustisilta häiriöääniltä.

Keksinnön mukaisella ohjausmenetelmällä saadaan aikaan galvaaninen erotus syöttävän verkon ja kuorman virtapiirin välillä.

Keksintöä kuvataan seuraavassa yksityiskohtaisemmin sen erään suoritusmuodon avulla viitaten piirustuksiin, joissa 20 - kuvio 1 esittää keksinnön mukaista taajuusmuuttajaa, - kuvio 2 esittää erästä menetelmän kytkentätilannetta, - kuvio 3 jännitteen vaihteluita kuvion 2 kytkennässä, - kuvio 4 esittää erästä toista menetelmän kytkentätilannetta, - kuvio 5 jännitteen vaihteluita kuvion 4 kytkennässä, 25 - kuvio 6 esittää jännitteen käyrämuotoa, - kuvio 7 esittää taajuusmuuttajan ohjauksen lohkokaaviota, - kuvio 8 esittää viivepiiriä, - kuvio 9 esittää viivepiirin pulssimuotoja, - kuvio 10 esittää energiatilan laskentapiiriä, 30 - kuvio 11 esittää energian vaihtelua, - kuvio 12 esittää kuormasillan ohjainta, - kuvio 13 esittää kuormasillan vaihtoehtolaskinta, - kuvio 14 esittää toista kuormasillan vaihtoehtolaskinta ja - kuvio 15 esittää virheen valintalaskinta.

il 3 95092

Kuva 1 esittää keksinnön mukaisen kolmevaiheisen taajuusmuuttay jän päävirtakytkentää ja siihen liittyvää ohjauselektroniikkaa. Muuttajaan kuuluu tasajännitelähteen muodostava tasasuuntaus-silta 1, joka on tavanomainen kolmevaiheinen dioditasasuuntaa-5 ja, joka koostuu diodeista D1...D6 ja joka on liitetty syöttö-verkon vaiheisiin A, B ja C tasajännitteen muodostamiseksi sillan 1 ulostulojohtimiin 10 ja li. Tasasuuntaaja l syöttää tasavirtapiiriä, johon kuuluu kondensaattori C4, joka on kytketty rinnan sillan 1 ulostulonapoihin 4 ja 5. Tasajänni-10 tepiirin toiseen johtimeen 10 (+-johtimeen) on kytketty tyristori T13. Tyristorista T13 kuormaan päin olevien tasajänni-tepiirin pisteiden 12 ja 13 väliin on kytketty rinnakkaisreso-nanssipiirin 3 muodostava kondensaattorin CR ja kelan Lg sarjakytkentä. Edelleen tasajännitepiirin johtimien 10 ja il 15 väliin on kytketty pisteiden 14 ja 15 väliin jarrutus vastus RL sarjassa jarrutustyristorin Tu kanssa. Muuttajan vaihtosuun-tausosa koostuu kahdestatoista kuorma- eli moottorisilian 2 muodostavasta tyristorista T.,...T12, jotka on vastarinnan kytketty sillan haaroihin. Sillan ulostulon vaihejohtimet X, Y ja 20 Z kustakin sillan haarasta on kytketty kuormituksena olevaan moottoriin M. Vaihejohtimien X ja Y väliin on kytketty kondensaattori C, ja vastaavasti vaihejohtimien Y ja Z sekä Z ja X väliin kondensaattorit C2 sekä Kondensaattoreiden C,, ja Cj yli vaikuttavat näin ollen kuorman pää jännitteet X,, Yt 25 ja Z,.

Muuttajan tyristoreja ohjataan ohjauselektroniikalla OE, johon viedään ohjauksessa tarvittavien suureiden ohje- ja oloarvot. Moottorisillan vaiheiden välille kytkettyjen kondensaattorien Cr ..Cj yli olevia pääjännitteitä mitataan jännitemittauspii-30 reillä J.,, J2, ja J3. Resonanssipiirissä 3 olevan kondensaatto-·. rin Cg jännitettä mitataan jännitemittauspiireillä J4 ja J5. Resonanssipiirin virtaa mitataan virta-anturilla 6 ja mittaustieto johdetaan johtimella 9 ohjauselektroniikkaan OE. Ohjauselektroniikka muodostaa jäljempänä kuvattavalla tavalla 35 tyristorien sytytyspulssit, jotka johdetaan johtimien 8 kautta tyristorien T, ... Tu ohjauselektrodeihin.

95092 4

Keksinnön mukainen ratkaisu perustuu pehmeäkytkentä (soft switching) periaatteen soveltamiseen. Sen mukaisesti kytkimet ohjataan johtaviksi virrattomassa tilassa. Kytkimiä ohjaamalla muodostetaan resonanssipiirejä, joiden johtojakso kestää 5 kussakin kytkentätilanteessa muodostuvan resonanssipiirin ominaistaajuuden puolen jakson ajan. Johtojakson jälkeen tyristorin yli vaikuttaa estojännite ja tyristori sammuu. Seuraava ohjausjakso alkaa tyristorin toipumisajan jälkeen. Esillä olevassa keksinnössä tarkkaillaan taajuusmuuttajan 10 kondensaattoreihin varastoituneen energian vaihtelua ja kytkentätoimenpiteet määräytyvät sen perusteella ohjauslogiikan ohjaamina. Pääsääntöisesti kuormasillan joku tyristoripari ohjataan johtavaksi aina kun tasavirtapiirissä on niin paljon energiaa, että energia voi virrata kuormaan päin ja vastaavas-15 ti lataustyristori ohjataan johtavaksi, kun resonanssipiirin energia on alle määrätyn alarajan.

Seuraavassa kuvataan kuvioiden 2-5 avulla kytkentätapahtumien aiheuttama jännitteen ja virran vaihtelut periaatekytkentöjen avulla

20 Kuvio 2 esittää erästä keksinnön mukaisessa ratkaisussa esiintyvää resonanssipiirin kytkentätilannetta. Kondensaattorit C1, C2 ja Cj ovat keskenään yhtä suuria ja valitut kytkimet T2 ja T10 ohjataan johtaviksi samanaikaisesti. Kuviossa 3 on : kuvattu kondensaattorien C R ja C, yli olevien jännitteiden UCR

25 ja X, muutokset johtojakson aikana, joka alkaa hetkellä t0 ja päättyy hetkellä tr Kondensaattori jännitteiden UCT ja Xt väline ero on sama ennen ja jälkeen heilahduksen ja vastaavasti kondensaattoreihin Cv C2, Cj ja CR varautunut kokonaisenergia pysyy samana. Näin saadaan yhtälöt, kun hetken t0 suureita 30 merkitään alaviitteellä 0 ja vastaavasti hetken t, suureita alaviitteellä 1. Yhtälöissä on kunkin kondensaattorin kapasi-tanssiarvoa merkitty kyseisen kondensaattorin viitemerkillä.

Dm * X11 * uc«o - Χ,ο (1) 1,5 C, X,,2 -f C, Urel2 = C„ Om2 + 1,5 C, X102 (2) li 95092 5

Yhtälöistä 1 ja 2 ratkaistaan heilahduksen jälkeiset jännitteet 4 cr ucro 2 CR X10 + 3 C1 X10 (3)

Xl1 = 2 CR + 3 c, 5 2 CR UCR0 - 3 C1 UCR0 + 6 C1 X10 (4)

UcR1 “ 2 C„ + 3 C,

Kondensaattorien Cj ja Cj yli olevat jännitteet Y, ja Z, muuttuvat tällöin seuraavasti 10 Yn = Y10 - 0,5 (X„ - X10) (5) Z„ = Z10 - 0,5 (X„ - X10) (6)

Kuviossa 4 on kuvattu toinen kytkentätilanne, jossa ohjataan johtaviksi tyristorit T4 ja Tg. Vastaavalla tavalla saadaan heilahduksen jälkeiset jännitteet ratkaistua seuraavista 15 yhtälöistä UCR, + xi, = -(Ucro + X10) d'> 1,5 C, X,,2 + C, Um2 = C, υ„02 + 1,5 C, X„2 (2')

Yhtälöistä 1' ja 2' ratkaistaan heilahduksen jälkeiset jännitteet 20 ~4 cr ucto 2 ^ X10 + 3 C1 X10 (3') X” 2 C, + 3 C, 2 CR UCR0 3 C1 UCR0 6 Ci X10 (4') u = 25 CR1 2 C, + 3 C,

Kondensaattorien C2 ja Cj yli olevat jännitteet Y1 ja Z, muuttuvat yhtälöiden 5 ja 6 mukaisesti.

Muut kyseeseen tulevat kytkentätilanteet ovat edellä olevien muunnoksia ohjattavien tyristorien ja vastaavasti jännitteiden 30 X,, Y1 ja Z1 vaihtaessa paikkaa kytkennöissä ja kaavoissa.

Kytkentätilanteissa, joissa resonanssipiiri 3 suljetaan yhdellä tyristorilla T13 tai Tu, kytkennässä ovat mukana kelan Lp ·: kanssa kondensaattorit Cp tai vastaavasti CR ja C4. Tällöinkin mukana olevien kondensaattorien jännitteiden muutokset tapahtu- 95092 6 vat vastaavalla tavalla. Eräissä kytkentätilanteissa voidaan resonanssipiirin kondensaattorin napaisuus kääntää kytkemällä samanaikaisesti johtavaksi kaksi kuormasillan samaan vaiheeseen kuuluvaa tyristoria, esimerkiksi T2 ja T8.

5 Kuviossa 6 on esitetty kuormasillan pääjännitteet tilanteessa, jolloin taajuusmuuttajaan ei ole kytkettynä kuormitusta. Kytkentätaajuus on edellä olevissa esimerkeissä 10 kHz ja kuormaan syötettävän jännitteen taajuus 50 Hz.

Kuva 7 esittää keksinnön mukaisen ohjauksen elektroniikan loh-10 kokaaviota kuvion 1 laitteessa. Energiarajan laskentapiirissä 29 määritetään energian raja-arvo, johon verrataan kondensaat-toreihin varautuneen energian suuruutta energiatilan laskenta-piirissä 21. Energiatilan perusteella valitaan laskentapiirissä 21 joko moottorisi lian tyristoreita tai varaustyristori T13 tahi 15 jarrutustyristoria T14 ohjattavaksi johtavaksi jäljempänä esitettävällä tavalla. Laskentapiirin ulostulot 16 viedään tyristorin T13 ja vastaavasti tyristorin T14 ohjauselektrodiin. Vastaavasti laskentapiirin ulostulo 211 viedään ohjauspiiriin 22, jossa valitaan kuormasillan kulloinkin johtavaksi ohjatta-20 vat tyristorit, joiden ohjauselektrodeille viedään ohjaukset ulostuloista 17. Ohjauspiiriin 22 tuodaan viivepiirin 25 kautta resonanssipiirin virtatieto johtimella 9 virta-anturista 6. Virtatiedolla tarkistetaan, että viimeksi johtanut tyristori : tai tyristoripari on ennättänyt sammua kuvioissa 8 ja 9 25 kuvatulla tavalla. Ohjauspiiriin 22 tuodaan mittaustietojen Jj...J3 avulla määritetyt muuttajan ulostulon pääjännitteiden oloarvot eli kondensaattorien Clf C2 ja C3 yli vallitsevat jännitteet X2, Y2 ja Z2 sekä mittaustiedoista J4 ja J5 määrätty resonanssikondensaattorin CR oloarvojännite UR. Jännitteiden 30 oloarvotiedot viedään myös energiatilan laskentapiiriin 29. Kuormasillan jänniteohjeet A2', B2' ja C2' muodostetaan kolmivaiheoskillaattorissa 28, johon tuodaan kuormaan syötettävän jännitteen taajuusohje fM ja amplitudiohje AM.

Kuormasillan tyristoreita ohjataan siten, että kerrallaan on 35 kaksi sillan tyristoria johtavina, jolloin jokaisen johtojakson n 7 95092 aikana resonanssikondensaattorin varausjännite heilahtaa sen pääjännitteen oloarvon ympäri. Ohjauslogiikka kuvataan yksityiskohtaisemmin kuvioiden 10 ja 11 yhteydessä. Vastaavasti varaustyristorilla T13 varataan resonanssikondensaattoriin 5 energiaa aina kun energiatilanne sitä vaatii eli kondensaatto-reihin varautunut energia on alle raja-arvon. Jarrutustyristori ohjataan johtavaksi, kun energian suuruus ylittää asetetun raja-arvon. Keksinnön mukaisesti kuormasillan tyristoreita ohjaamalla kuormaan johdetaan virtapulssi aina kun energia on 10 määrätyn energiavyöhykkeen alueella. Resonanssikondensaattorin varausjännitteen suunta määrää kytketäänkö myötä- vai vasta-suuntaiset tyristorit kulloinkin johtaviksi.

Kuvio 9 esittää esimerkinomaisesti resonanssipiirin virtapuls-seja. Ensimmäinen virtapulssi on varauspulssi, jolla tasasuun-15 taajan kautta syötetty energia varataan kondensaattoriin. Toinen, kolmas ja neljäs pulssi ovat työpulsseja, joilla energiaa syötetään kuormaan, minkä jälkeen on taas varauspulssi. Kuvion 8 mukaisesti virta-anturista 6 johtimella 9 tuodusta resonanssipiirin virrasta I määritetään ohjauspiirissä 20 30 itseisarvo, josta komparaattorin 31 avulla muodostetaan vir- tatietopulssi VT. Virtatietopulssi VT viedään viivepiiriin 32, jolla estetään uuden tyristorin tai tyristoriparin sytyttäminen ennen kuin edellisen toipumisaika on loppunut. Virran I, virta-tiedon VT ja viivepiirin ulostulosta saatavan ohjauspulssin 25 FIRE pulssimuodot on esitetty kuviossa 9.

Kuvio 10 esittää piirin 21 rakennetta, jolla määritetään vallitseva energiatilanne ja sen perusteella valitaan ohja-taanko lataustyristori T13, jarrutustyristori Tu vai kuormasillan joku tyristoripari johtavaksi. Kuviossa 11 kuvataan konden-.30 saattoreihin varautuneen energian vaihtelua.

Taajuusmuuttajan kondensaattoreihin varastoitunut energia E voidaan tunnetulla tavalla laskea kondensaattoreiden kapasi-tanssiarvojen C,- ja niiden yli vaikuttavien jännitteiden laavulla: 35 E = Σ ( C* * U2j ). (5) 95092 8

Menetelmässä tarkkaillaan kokonaisenergian ajallista vaihtelua ja tyristoreita T1 - T12 ja T13 ohjataan sen perusteella. Kuvion 11 mukaisesti kondensaattoreihin varautuneelle energialle on asetettu alempi energiaraja Erefl, joka on laskettu taajuusmuut-5 tajan ohjejännitteiden ja vaihekondensaattoreiden kapasitanssien avulla kuvion 5 lohkossa 29, ja sen yläpuolella ylempi Eref2, j°hka suuruus on esim. 1,1...l,3xErefl. Kokonaisenergian vaihtelua ajallisesti on kuvattu EjZllä ja tyristorien ohjaus-hetkiä tjillä (i-1,2,3... Hetkillä t,, t2 ja t3 on tyristori 10 T13 ohjattu johtavaksi, jolloin verkosta virtaa tasasuuntaajaan kautta energia. Hetkillä tl', tl", t2', t2" ja t2'" on vastaavasti valitut kuormasillan tyristorit ohjattu johtavaksi. Hetkellä t4 on jarrutustyristori ohjattu johtavaksi.

Kuvion 10 mukaisesti ohjauspiiriin 21 kuuluu kertojat 41, 15 joihin tuodaan mittausjohtimilla ..J5 kondensaattoreiden jännitteiden oloarvot ja joilla muodostetaan jännitteiden neliöt. Kertojien ulostulot viedään vastaavilla kondensaattoreiden kapasitanssiarvoilla Ct, Cj, Cj, CR kerrottuna yhteenlas-kuelimeen 42, josta saadaan invertterin kokonaisenergia Et 20 kaavan 5 mukaisesti. Vertailijalla 43 tarkkaillaan onko sen toiseen sisääntuloon vietävä kokonaisenergia kasvanut ylempää raja-arvoa Eref2 suuremmaksi ja mikäli näin on sen ulostulosta saadaan ohjauspulssi jarrutustyristorille Tu johtimella 405. Vertailijän 43 invertoivaan sisääntuloon tuotu raja-arvo Eref2 25 saadaan kertomalla johtimella 45 energialaskentapiiristä 29 tuotu arvo Eref1 kertoimessa 46 kertoimella k (k « 1,1...1,3).

Vertailijalla 47 testataan vastaavalla tavalla, onko kokonaisenergia E1 alle alemman energiarajan Eref1. Vertaili joilla 401 ja 402 tarkkaillaan, onko kondensaattorin CR jännite sallituissa .30 rajoissa, so. on positiivinen ja alle ylärajan (600 V), joka on muodostettu vastuksista 411 ja 412 koostuvalla jännitteen jakajalla. Vertailijoiden 47, 401 ja 402 lähdöt sekä vertailijän 43 lähdön negaatio viedään JA-elimen 403 sisääntuloon, josta saadaan lataustyristorin T13 ohjauspulssi johtimeen 421, mikäli 35 JA-elimen tulot ovat kaikki positiivisia. JA-elimen 403 lähtö ti 9 ' 95092 on yhdistetty EI-elimeen 404, jonka lähtö on yhdistetty moottorisilian ohjauspiiriin 22 johtimella 211.

Taajuusmuuttajaa ohjataan siten niin, että tarkistetaan ensin onko energianlataustarvetta (vertailijät 47, 401-403) tai onko 5 jarrutustarvetta (vertailija 43) ja mikäli näitä ei ole ohjataan kuormasillan tyristorit kuvioiden 12 - 14 mukaisella tavalla johtaviksi. Vertaili jät 43, 47, 401 ja 402 sekä ja-piirit 403 ja 404 muodostavat siten vaihtoehtolaskimien 52 tai 52' sekä valintalaskimen 53 kanssa valintapiirit, joilla kul-10 loinkin ohjattavat tyristorit valitaan. Tällöin vaihtoehtolas-kimet 52, 52' ja valintalaskin 53 liittyvät myötäsuuntaisten tyristorien ohjaukseen ja kuuluvat kuviossa 12 kuvatulla tavalla lohkoon 55. Lohko 56 sisältää vastaavat vaihtoehtolas-kimet ja valintalaskimen vastasuuntaisille tyristoreille.

15 Kuvio 12 kuvaa moottorisillan tyristorien ohjauspiirin 22 lohkokaaviota. Ohjauspiiri 22 koostuu kahdesta olennaisesti samanlaisesta lohkosta 55, jolla ohjataan moottorisillan myötäsuuntaisia tyristoreja, so. parillisilla alaindekseillä merkittyjä tyristoreja T2...T12 ja lohkosta 56, jolla ohjataan 20 vastaavasti edellisten kanssa vastarinnan kytkettyjä, so. parittomilla alaindekseillä merkittyjä tyristoreja T,...T^. Seuraavassa vain lohko 55 on kuvattu yksityiskohtaisesti. Lohkon 56 rakenne ja toiminta on analoginen lohkon 55 kanssa. Lohkot valitaan vertailijoilla 57, jolla todetaan kondensaatto-25 rin CR napaisuus sekä JA-elimillä 58 ja 59. Jännite UCR tuodaan vertailijan 57 ei-invertoivaan sisääntuloon. Vertailijan 57 ulostulo ja energiatilan laskentapiirin 21 lähtö 211 johdetaan JA-piiriin 58. Jos JA-piirin 58 lähtö on ykkönen, valitaan lohko 55 ja sillä ohjattavat tyristorit. Vertailijan 57 .30 ulostulo johdetaan myös JA-piirin 59 negaatiotuloon, jolloin JA-piirin 59 lähdön looginen yksi aiheuttaa lohkon 56 ja sillä ohjattavien tyristorien valinnan.

Muina tulosuureina ohjauspiirin 22 lohkoille 55 ja 56 ovat moottorisillan jänniteohjeiden kolmivaiheoskillaattorilta 28 *35 saatavat ohje jännitteet A2', B2' ja C2' sekä vastaavasti moottorisillan pääjännitteiden oloarvot X2, Y2 ja Z2 ja resonanssi- 10 95092 kondensaattorin jännitteen oloarvo UCR. Virhelaskimessa 51 lasketaan kunkin pääjännitteen ohje- ja oloarvon välinen ero VI...V3. Moottorisillan kutakin kytkentävaihtoehtoa varten on oma vaihtoehtolaskin 52 tai 52joiden tulosuureina ovat ohje-5 ja oloarvojännitteet sekä erojännitteet ja joilla määritetään kuvion 13 ja 14 yhteydessä kuvattavalla tavalla kussakin kytkentätilanteessa mahdolliset kytkentävaihtoehdot L4+, L4-, L5+, L5-, L6+ ja L6-. Valintalaskimessa 53 määritetään kuvion 15 mukaisella kytkennällä mikä mahdollisista kytkentävaihtoeh-10 doista ohjaa suurimman virheen. Laskimen 53 ulostulosta saadaan valittua kytkentävaihtoehtoja KV1...KV6 vastaavat ohjaustiedot. Moottorisillan tyristorit ohjataan johtaviksi taulukon 1 mukaisesti eri kytkentävaihtoehdoilla.

KYTKENTÄVAIHTOEHTO OHJATTAVAT TYRISTORIT

15 KV1 T2 T10 KV2 T4 T8 KV3 T4 T12 KV4 T6 T8 KV5 T6 T10 20 KV6 T2 T12 TAULUKKO 1

Jos mikään moottorisillan kytkentävaihtoehdoista ei ole mahdollinen ohjataan kaksi saman haaran tyristoria johtavaksi ja suoritetaan kondensaattorin Ua jännitteen napaisuuden kääntö 25 lähtöön 212 tulevalla ohjauspulssilla, jolla ohjataan kaksi saman haaran samansuuntaista tyristoria, esimerkiksi T2 ja T8. Vastaavasti määritetään lohkossa 56 vastarinnankytkettyjen tyristoreiden kytkentävaihtoehdot KV7...KV12 ja napaisuuden kääntö lähdöllä 212'.

30 Kuvioissa 13 ja 14 on kuvattu kahden vaihtoehtolaskimen 52 ja 52' lohkokaaviot moottoria syöttävän X-vaiheen tyristorien ohjausmahdollisuuden testaamiseksi. Sisääntulosuureina on moot- li 95092 11 torisillan pääjännitteen ohjearvo A2', oloarvo X2 sekä reso-nanssikondensaattorin UCR jännite ja lisäksi kuvion 12 virhe-laskimesta 51 saatava olo- ja ohje jännitteen ero VI kyseiselle vaiheelle. Vaihtoehtolaskimessa tutkitaan mitkä kytkentävaih-5 toehdot ovat mahdollisia, jolloin kriteerinä ovat; onko korjattava jännitevirhe oikean suuntainen, onko tarkasteltava virtatie mahdollinen, onko resonanssiheilahduksen aiheuttama jännitemuutos virhettä pienentävä sekä pysytäänkö jännitteelle asetetun jänniterajan sisällä. Vertailijalla 61 tutkitaan onko 10 korjattavan virheen suunta oikea kyseiselle vaihtoehdolle. Operaattorilla 62 ja vertailijalla 63 tarkastellaan, mikä on kytkettävien tyristorien yli olevan jännitteen suunta eli onko virtatie mahdollinen. Operaattorilla 64 lasketaan kaavan 4 mukaisesti resonanssikondensaattorin jännite heilahduksen 15 jälkeen ja vertaili joilla 65 ja 66 tutkitaan aiheutettavan jännitemuutoksen suuruutta ja verrataan sen suuruutta asetettuun jännitteen ylärajaan. Operaattorilla 67 lasketaan kaavan 3 mukaisesti vaihekondensaattorin yli oleva jännite heilahduksen jälkeen. Vertailijalla 69 muodostetaan heilahduksen 20 jälkeinen ohje- ja oloarvon välinen ero ja vertailijalla 611 katsotaan onko virheen suuruus pienentynyt. Vertailijoiden 61, 63, 65, 66 ja 611 ulostulot johdetaan JA-elimeen 68, jonka lähdöstä saadaan tieto onko kytkentävaihtoehto mahdollinen tarkasteluhetkellä.

25 Kuvion 14 mukainen vaihtoehtolaskin testaa vastaavalla tavalla kytkentävaihtoehdon sopivuuden kun resonanssikondensaattorin jännitteen ja pää jännitteen suunta on sama. Pilkulliset viitenumerot vastaavat pilkuttomia viitenumerolta kuviossa 13 ja kunkin osan toiminta on sama kuin kuviossa 13, ainoastaan 30 yhteenlaskettavien suureiden etumerkit on vaihdettu tarpeellisin osin vastaten kaavoja 3' ja 4'. Muiden vaiheiden vaihtoeh-tolaskimet 52 ja 52' muodostetaan vastaavalla tavalla.

Kuviossa 15 on kuvattu valintalaskimen 53 logiikkakytkentä. Laskimeen 53 tuodaan sisään vaihtoehtolaskimen ulostulot L4-35 ...L6+ ja jännitevirheet VI...V3. TAI-piireillä 71 tutkitaan ’ minkä vaiheen tyristorit on mahdollista kytkeä ja TAI-piirien lähdöt viedään laskijaan 72, josta saadaan mahdolliset kyt- 12 95092 kentävaihtoehdot tarkastelutilanteessa. Kolmen vaihtoehdon ollessa mahdollista tutkitaan logiikkapiirissä 73 vertailu-elimillä 74 ja JA-elimillä 78, mikä virhe on suurin ja valitaan sen mukainen vaihtoehto. Vastaavasti kahden vaihtoehdon ollessa 5 kyseessä logiikkapiirissä 75 valitaan näistä suurempi virhe vertailuelimillä 77 ja JA-elimillä 79. Laskijan 72 yhden vaiheen sallivat lähdöt sekä logiikkapiirien 73 ja 75 lähdöt viedään TAI-piireihin 76, joista saadaan tieto minkä vaiheen jännitettä korjataan. TAI-piirien ulostulot johdetaan yhdessä 10 valintalaskimen lähtöjen L4...L6 sekä sillanvalintaohjauspuls-sin FIRE B kanssa JA-piireihin 80, joiden lähdöstä saadaan valittu kytkentävaihtoehto KV1...KV6. Mikäli mikään kytkentävaih-toehdoista KV1...KV6 ei ole mahdollinen, saadaan JA-elimestä 81 lähtöön 212 pulssi, jolla käännetään napaisuus.

15 Vastaavalla tavalla vastarinnan kytketyille tyristoreille muodostetaan kytkentävaihtoehdot KV7...KV12 kuvion 12 lohkoon 56 sisältyvillä vaihtoehtolaskimilla sekä valintalaskimella.

Keksintöä on edellä kuvattu sen eräiden suoritusesimerkkien avulla. Esitystä ei kuitenkaan ole katsottava patentin suoja-20 piiriä rajoittavaksi, vaan keksinnön sovellutusmuodot voivat vaihdella vapaasti seuraavien patenttivaatimusten määrittämissä rajoissa.

li

Claims (7)

95092 13

1. Menetelmä taajuudeltaan ja amplitudiltaan säädettävän vaihtojännitteen muodostamiseksi taajuusmuuttajalla, johon kuuluu tasavirtalähde (1) ja siihen yhdistetty ainakin konden- 5 saattorin (C,,) ja kelan (1^) sisältävä resonanssipiiri (3) sekä puolijohdekytkimistä muodostettu ohjattu kuormasilta (2), jossa kuormasillassa on vaiheiden väliin kytketyt vaihekondensaatto-rit (C^C^Cj), tunnettu siitä, että menetelmässä mitataan jatkuvasti resonanssipiirin jännite (U^) ja kuormasillan 10 lähtöjännitteet (Χ,Υ,Ζ) ja määritetään jännitemittaustulosten avulla resonanssipiirin kondensaattoriin ja vaihekondensaatto-reihin varastoituneen energian määrä (E,) ja että tasavirtaläh-teen ja resonanssipiirin väliin asennettu latauskytkin (T13) ohjataan johtavaksi, kun varastoituneen energian määrä on 15 pienempi kuin ennalta asetettu raja-arvo (Erefl) · jolloin latauskytkimen (T13) johtojakso on olennaisesti resonanssipiirin (3) ominaistaajuuden puolen jakson pituinen, sekä kuormasillan (2) kaksi eri haaroihin kuuluvaa puolijohdekytkintä (Τ,-Τ^) kytketään johtaviksi, kun varastoituneen energian määrä on 20 ennalta asetetun raja-arvon yläpuolella (Erefl) , jolloin puolijohdekytkimien (Τ,-Τ^) johtojakso on olennaisesti näin muodostuvan resonanssipiirin ominaistaajuuden puolen jakson pituinen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 25 että resonanssipiirin (3) kondensaattorin (CR) napaisuus vaihdetaan jokaisella kytkentäkerralla.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että energian raja-arvo (Eref1) määritetään taajuusmuuttajalle ·_ annettujen ohje jännitteiden (A2' ,B2' ,C2') avulla.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tasavirtalähteen (1) tasajännitteiden väliin kytketään jarrutusvastuksen (RJ ja jarrutustyristorin (Tu) sarjakytkentä kuormasillan puolelle latauskytkintä (T13) ja että energian ylittäessä ennalta määrätyn toisen raja-arvon (Eref2) kulutetaan w 95092 14 energiaa jarrutusvastuksessa (1^) ohjaamalla jarrutustyristori β (Tu) johtavaksi.

5. Laitteisto taajuudeltaan ja amplitudiltaan säädettävän 5 vaihtojännitteen muodostamiseksi, johon laitteistoon kuuluu tasajännitelähde (1), tasajännitelähteen rinnalle kytketty resonanssipiiri, johon kuuluu ainakin kondensaattori (CR) ja induktanssi (L„), ja resonanssipiirin (3) rinnalle kytketty ohjattavista kytkimistä (Tt -T12) muodostettu kuormasilta (2), 10 jossa vaiheiden väliin on kytketty vaihekondensaattorit (C^C^Cj), tunnettu siitä, että laitteistoon kuuluu energian-määrityslaite, jolla määritetään kondensaattoreihin varautunut energia sekä ainakin yksi ohjattava tasasuuntauskytkin (T13) , jolla tasajännitelähde (1) on kytkettävissä varautuneen 15 energian määrästä riippuen resonanssipiirin (3) yli olennaisesti resonanssipiirin ominaistaajuuden puolen jakson ajaksi, ja että ainakin kaksi kuormasillan (2) kytkintä (Tt-T12) on kytkettävissä varautuneen energian määrästä riippuen resonanssipiirin (3) yli olennaisesti näin muodostuvan resonanssipiirin 20 ominaistaajuuden puolen jakson ajaksi ja että laitteistoon kuuluu ohjausyksikkö (OE) tasasuuntauskytkimen (T13) ja kuorma-sillan kytkimien (T.,-T12) ohjaamiseksi.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että tasavirtapiiriin on kytketty jarrutusvastus (RJ, jonka ,*· 25 kanssa sarjaan on kytketty ohjattavissa oleva kytkin (Tu).

7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että ohjattavat kytkimet (Τ,-Τ,*) ovat tyristoreja. 95092 15