NO134078B - - Google Patents

Description

Anordning for matning av strømrettermotor.

Oppfinnelsen angår an anordning for matning av en strømretter-motor, omfattende en omretter med likestrøm-mellomkrets, hvor der i likestrøm-mellomkretsen er anordnet en glatteinduktivitet med parallellkoblet styrbar strømretterventil som har slik polaritet at en selvinduksjonsspenning som opptrer på glatteinduktiviteten ved strømminskning, ligger i gjennomslipningsretning på strømretterven-tilen.

Ved strømrettermotorer forstår man i alminnelighet dreiefelt-maskiner av synkron type, som mates med et vekselstrøm- eller trefasenett med konstant spenning og frekvens over en styrt likeretter, en likestrøm-mellomkrets og en vekselretter. Taktbestemmelsen for vekselretteren skjer lastavhengig, og maskinen leverer blindeffekten for kommuteringen.

Ved en strømrettermotor kan blindeffekten for kommuteringen av motorstrømmen først fra og med et visst driftsomdreiningstall stilles til rådighet av selve motoren. I et omdreiningstallområde mellom null og omtrent en tiendedel av strømrettermotorens nominelle omdreiningstall må man derfor ty til særskilte starthjelpemidler, slik at det lave omdreiningstallområde'blir passert ved hjelp av ekstra inn-retninger eller tilsvarende omkoblinger.

F.eks. er det fra tysk patentskrift nr. 639 322 kjent i området for lave.motoromdreiningstall, altså ved langsom kommute:ringssekvens for vekselretteren, kort før hver faseskiftning hos dreiefeltmaskinen å bringe strømmen i likestrøm-mellomkretsen på null ved passende ut-styring av likeretteren, hvorved vekselretterens styrbare strømretter-ventiler får sin sperreevne tilbake og så påny kan tennes igjen i ønsket fasestilling. Ved denne kjente strømrettermotor er imidlertid den oppnåelige kommuteringsfirekvens relativt lav, idet den blant annet er begrenset ved den naturlige dødtid for den nettførté likeretter. F.eks. fra Siemens-Zeitschrift, 47 årgang, 1971, side 18(>-188, eller JEEE Transaction on Industry and General Applications, bind JGA-7,

rir. 4, 1971, side 539-543, er der kjent en strømretterverttil av den innledningsvis nevnte art, hvor kommuteringen av motorstrømmen skjer ved hjelp av en styrt friløpsventil som er koblet antiparallelt til likestrøm-mellomkretsens drossel, så drosselstrømmen under kommuteringen kan fortsette å flyte uhindret og bare motorstrømmen behøver å kommuteres via vekselspenningsandelen av likeretterens utgangsspenning. Denne metode har den ulempe at nett-tilførselsledningen, inklusive rnatetransformatorens spredningsreaktans, innvirker sterkt på styrken av den kommuterbare strøm i tillegg til motorens spredningsreaktanser.

Der foreligger her den oppgave med minst mulig utstyr av komponenter å kommutere motorstrømmen selv ved meget lave driftsomdreiningstall.

Ifølge oppfinnelsen blir denne oppgave løst ved at utgangen fra likestrøm-mellomkretsen er shuntet med en seriekobling av en diode og en kapasitet, samtidig som dioden i serie med den styrte strøm-retterventil er koblet parallelt med glatteinduktiviteten.

Ved strømrettermotoren ifølge oppfinnelsen blir den maskimale motorstrøm kommutert med bistand av nettlikeretterens overbølgespen-ning, selv ved driftsomdreiningstall som bare er lite forskjellige fra null. Strømmen blir først i nett-tilførselsledningen og først derpå i motoren ned- resp. opp-kommutert, hvorunder kommuteringen av motorstrømmen foregår meget raskt og den resulterende strøm-, resp. momentløse pause i motoren kan gjøres meget kort. Strømmen 1 glatteinduktiviteten fortsetter under hele kommuteringsprosessen å flyte uhindret med tilnærmelsesvis konstant størrelse, og den kommuterbare strøm blir praktisk talt uavhengig av det matende trefase-netts induktivitet. Da kommuteringen av nett- og motorstrømmen skjer etter hverandre i tid, oppstår der to separate kommuteringskretser som hver får en kommuteringsspenning av tilstrekkelig høyde fra en kondensatoromladning som følge av en omsvingningsprosess i den respek-tive annen kommuteringskrets.

Utstyret til denne sumslukning blir lite. Spesielt behøves der ved denne starthjelp ingen ekstra omsvingningskrets og ingen forhånds-resp. etterladning av kommuteringskondensatoren.

I det følgende vil strømrettermotoren ifølge oppfinnelsen bli belyst ved et utførelseseksempel under henvisning til tegningen.

Fig. 1 viser koblingen for en strømrettermotor ifølge oppfinnelsen.

-Fig. 2 viser tilsvarende diagrammer.

I koblingen på fig. 1 blir den trefasede vikling på en synkronmaskin 1 matet fra et trefasenett R, S, T over en styrt likeretter 2, en likestrøm-mellomkrets 3 med glatteinduktivitet 4 og en styrt vekselretter 5. I utførelseseksempelet er likeretteren 2 oppbygget av seks styrbare strømretterventiler 2a-2g i brokobling og vekselretteren 5 av styrbare strømretterventiler 5a-5g, likeledes i brokobling. De styrbare strømretterventiler 2a-2g, resp. 5a-5g, kan f.eks. være thyristorer.

Parallelt med glattedrosselen 4, som er innskutt i en strømskinne 10a hos mellomkretsen 3, er det koblet en seriekobling av en ikke styrt strømretterventil 6, som f.eks. kan være en diode, og en styrt strømretterventil, f.eks. en thyristor. Dioden 6 og thyristoren 7 er anordnet med slik polaritet at den selvinduksjonsspenning som opptrer på glatteinduktiviteten 4 når likestrømmen i likestrøm-mellomkretsen 3 avtar eller utkobles, ligger i gjennomslipningsretning på ventilene 6 -og 7, og strømmen over drosselen 4 kan fortsette å flyte over dioden 6 og den tente thyristor 7. Forbindelsespunktet 8 mellom diode 6 og thyristor 7 er over en kondensator 9 forbundet med den annen strømskinne 10b i likestrøm-mellomkretsen 3. Dermed er utgangen 11

fra likestrøm-mellomkretsen shuntet med.seriekoblingen av diode 6

og kondensator 9 og inngangen 12 til likestrøm-mellomkretsen 3 shuntet med seriekoblingen av thyristor 7 og kondensator 9.

Med rotoren hos den trefasede synkronmotor 1 er der mekanisk koblet en turtellerdynamo 13 og en rotorstillingsgiver 14, som f.eks. er bestykket med Hallgeneratorer. Signalene fra turtellerdynamoen 13 og rotorstillingsgiveren 14 tilføres et styresett 15 som dessuten får signaler fra en strømtransformator 16 som ligger i den trefasede mate-ledning og kan få en omdreiningstall-ønskeverdi tilført ved en inn-gang 17. Fra styresettet 15 påstyres thyristorene hos vekselretteren

5 over ledninger 18, thyristorene hos likeretteren 2 over ledninger .19 og thyristoren 7 over en ledning 20. Styresett av denne art er kjent. Deres oppbygning kan f.eks. utledes av de anførte litteratur-steder i Siemens-Zeitschrift, 45 årgang, resp. JEEE Transaction on Industry and General Applications.

Ved driftsomdreiningstall som er større enn f.eks. en tiendedel av_det nominelle omdreiningstall, skjer kommuteringen av motorstrøm-men iM ved strømrettermotoren på fig. 1 f.eks. fra thyristoren 5a til thyristoren 5b hos vekselretteren 5 ved hjelp av maskinspenningen fra den kåpasitivt styrte synkronmaskin 1.

For driftsomdreiningstall som er mindre enn ca. en tiendedel av det nominelle omdreiningstall, strekker maskinspenningen imidlertid ikke til, så motorstrømmen iM må bringes på null i takt med kommuter-ingsfrekvensen ved hjelp av den sumslukkeinnretning som består av thyristoren 7, dioden 6 og kondensatoren 9.

Den detaljerte virkemåte av denne sumslukkeinnretning skal for-klares under henvisning til diagrammene på fig. 2. Her betegner uD mellomkretsspenningen, uc den spenning som faller på kondensatoren, i„ nettstrømmen, i„ motorstrømmen, im strømmen over thyristoren 7,

NM 1

±D strømmen over dioden 6 og i^ strømmen gjennom glatteinduktiviteten 4, alle oppført som funksjon av tiden t. I det interesserende omdreiningstallområde mellom et omdreiningstall n omtrent lik null og omtrent en tiendedel av det nominelle omdreiningstall er mellomkretsspenningen Up bare lite forskjellig fra null, og styrevinkelen for likeretteren 2 utgjør omtrent 90°, da uD er proporsjonal med n. Ved den sekspulsede strømretter 2 som er vist i uførelseseksempelet, får man da en utgangsspenning vlsom ved denne styrevinkel har et forløp som vist"på fig. 2. Kondensatoren 9 er oppladet til spenningen U+.

Skal der nå i vekselretteren 5 skje en kommutering, f.eks. fra thyristorene 5a og Sg til thyristorene 5b og 5g, blir thyristoren 7 tent ved nullgjennomgang av spenningen vl(tidspunkt aQ). Kondensatoren 9 utlader seg da over thyristoren 7, de to strømførende thyristorer hos likeretteren 2, f.eks. thyristorene 2a og 2g, og den samlede induktivitet av det matende nett, sammensatt av induktivitetene av nettdrosselen og av tilførselsledningen samt transformatorens spredningsinduktivitet. På tidspunktet har strømmen iT nådd verdien av nettstrømmen iN, så ventilene 2a og 2g hos likeretteren 2 slukner. Likestrømmen i likestrøm-mellomkretsen 3 er dermed utkoblet. Strømmen iM som innpreges av glattedrosselen 4 og derfor til å be-gynne med er konstant, omlader kondensatoren 9 videre inntil spenningen uc på kondensatoren 9 på tidspunktet a er blitt null. Fra nå av blir der i kondensatoren 9 bygget opp en motspenning som på tidspunktet a 3 likeledes bringer-motorstrømmen iM på null, så vekselretterens strømførende ventiler 5a og 5g nå slukner. Den fremdeles konstante drosselstrøm i går nå gjennom dioden 6 og thyristoren 7. Kon-densatorspenningen beholder sin negative spenningsverdi U som den fikk på grunn av omsvingningsprosessen, inntil nettspenningen og dermed uQvender tilbake på tidspunktet a^ i Ved påny tente ventiler hos likeretteren 2 blir nettstrømmen på grunn av den fremkommende poten-sialdifferanse UN - U_ igjen oppkommutert, d.v.s. at strømmen iN til-tar i samme grad som strømmen iT gjennom thyristoren 7 avtar. UN betegner her den høyeste momentanverdi av mellomkretsspenningen u^.

På tidspunktet a 5 slukner thyristoren 7, nettstrømmen iN har nådd verdien i av den stadig konstante drosselstrøm i . Strømmen i omlader nå kondensatoren 9 videre over dioden 6. På tidspunktet a fi er spenningen u på kondensatoren igjen iik null, og motorstrømmen iN begynner å flyte igjen. Tenningen av de ventiler 5b og 5g hos vekselretteren som strømmen skal kommuteres til, må skje før tidspunktet ao... I alminnelighet skjer tenningen av disse ventiler med en langtids-puls allerede betraktelig tidligere, f.eks. på tidspunktet a_w som

a6 a3 ligger foran nullgjennomgangen av spenningen uD. Tiden — - — svarer

til skånseltiden t for ventilene hos vekselretteren 5. Dette tidsrom

s

må overholdes for å forhindre fornyet tenning av den slukkede ventil 5a hos vekselretteren 5.

Strømmen i^, resp. ip, bygger nå videre opp en positiv spenning på kondensatoren 9, så motorstrømmen iM ved hjelp av denne spenning igjen blir oppkommutert over de innkoblede thyristorer 5b og 5g hos vekselretteren. På tidspunktet a ? er kommuteringen av motorstrømmen avsluttet. Kondensatoren 9 har spenning U+og er således allerede ved neste nullg jennomgang av spenningen Up tidspunkt etg på fig. 2 - parat for en ny kommutering. Høyden av spenningen U+på kondensatoren

rr

9 gir seg av uttrykket U = Jg • 1/hvor L betegner den resulterende kommuteringsinduktivitet av motoren 1 og C kapasiteten av kondensatoren 9. Da denne spenning også står til rådighet for kommuter-~ ingen av nettstrømmen/ kan der i alle tilfeller tillates nettinduk-tiviteter av størrelse som motorinduktiviteten. Ved de vanlige verdier av Lm ville dette bety nettimpedanser som ikke opptrer selv ved lengre stikkledninger.

Ved starten av vekselretteren er kondensatoren 9 tilstrekkelig ladet over glatteinduktiviteten 4 og dioden 6. De omsviningstap som opptrer ved hver kommuteringsprosess, dekkes av de ekstra spennings-tidsintegralér av likere.tterspenningen Up, f.eks. mellom tidspunktene a og <x

<a>7<a>2

Den samlede varighet av motorstrømmens kommutering t, = — - —

Js. (1) (1) utgjør omtrent 30° med hensyn på det matende netts periode. På grunn av denne meget korte kommuteringstid blir innbruddene i momentene på motorakselen likeledes ytterst små.

Som resymé kan det fastslås at nett- og maskinstrømmen ved strøm-• rettermotoren ifølge oppfinnelsen med sumslukkeinnretning som starthjelp blir ned- resp. oppkommutert etter hverandre i tid. Dermed er der skaffet en starthjelp som ved liten påkostning til komponenter sikrer en forsvarlig kommutering av motorstrømmen, selv i områder med meget lave omdreiningstall.

Claims (1)

1. Anordning for matning av en strømrettermotor, omfattende en omretter med likestrøm-mellomkrets, hvor der i likestrøm-mellomkretsen er anordnet en glatteinduktivitet med parallellkoblet styrbar strømretterventil som har slik polaritet at en selvinduksjonsspenning som opptrer på glatteinduktiviteten ved strømminskning, ligger i gjennomslipningsretning på strømretterventilen,karakterisert vedat utgangen (11) fra likestrøm-mellomkretsen (3) er shuntet med en seriekobling av en diode (6) og en kapasitet (9), samtidig som dioden i serie med den styrte strømretterventil (7) er koblet parallelt med glatteinduktiviteten (4).