WO1999053602A1 - Power converter with actively controllable commutation - Google Patents

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WO1999053602A1
WO1999053602A1 PCT/EP1999/002383 EP9902383W WO9953602A1 WO 1999053602 A1 WO1999053602 A1 WO 1999053602A1 EP 9902383 W EP9902383 W EP 9902383W WO 9953602 A1 WO9953602 A1 WO 9953602A1
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current
valve
main flow
switched
commutation
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PCT/EP1999/002383
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WO1999053602A9 (en
Inventor
Andreas Boehringer
Jürgen FRANTZHELD
Original Assignee
Andreas Boehringer
Frantzheld Juergen
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Filing date
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Priority claimed from DE1998116606 external-priority patent/DE19816606A1/en
Application filed by Andreas Boehringer, Frantzheld Juergen filed Critical Andreas Boehringer
Publication of WO1999053602A1 publication Critical patent/WO1999053602A1/en
Publication of WO1999053602A9 publication Critical patent/WO1999053602A9/en

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M7/219Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a bridge configuration

Definitions

  • the present invention relates to a converter, in particular a converter with commutation which can be actively influenced.
  • FIG. 1 shows a thyristor converter (1) designed in a bridge circuit, which is connected to a three-phase voltage system (2) via its AC-side external connections A ⁇ , Ag and Aj.
  • the usual substitute representation is selected, which consists of three impressed star voltage sources e ⁇ (3), e ⁇ (4) and ej- (5), which have three chokes L ⁇ (6) to take into account the inductive internal resistance of the three-phase voltage system (2) ), Lg (7) and Lr (8) are connected downstream, each of which has the inductance L.
  • the ohmic internal resistance of the three-phase voltage system (2) is assumed to be negligibly small.
  • the three-phase bridge circuit shown in FIG. 1 contains a total of six thyristors (9). They are identified by the small letters a to f in the order in which they participate in the conduct of the rectified current i. A total of six different commutations (current transfers) occur in this arrangement; those from thyristor a to thyristor c, those from b to d, those from c to e, those from d to f, those from e to a and those from f to b. Because these commutations basically As stated immediately, it is sufficient for the considerations below to illuminate one of them in a representative manner for all.
  • the rectified current i flows according to the current path shown in dash-dotted lines in FIG. 1 from the rail of the DC intermediate circuit (10) shown in FIG. 1 below via the thyristor b, the lower choke L j (8), the Star voltage source e-
  • ⁇ • t.
  • is the electrical angular frequency of the three-phase voltage system (2).
  • the conventional thyristor converter (1) described has two fundamental disadvantages which are based on the principle.
  • the conventional thyristor converter (1) is basically unable to perform the complementary task, i.e. the delivery of inductive reactive power.
  • a particularly pressing task of converter technology currently is to manage the energy exchange between three-phase voltage systems and so-called "slim" DC voltage intermediate circuits.
  • Such DC voltage intermediate circuits primarily supply pulse inverters, which in turn usually feed three-phase drives.
  • the "slim" DC voltage intermediate circuit consists only of a transverse capacitor, the capacitance of which is just sufficiently dimensioned that it can keep the intermediate circuit voltage dynamically constant during switching operations in the pulse-controlled inverter. However, this capacitance is so small that the rectified voltage of those converters via which the energy is exchanged with the three-phase voltage system is not appreciably smoothed.
  • the fact that the transverse capacitor is inserted directly between the DC terminals of the feeding converter means that the latter must be operated with an ignition delay angle of ⁇ ⁇ 0.
  • This feed-in converter which is referred to below as the feed-in converter, can thus be implemented very simply as a diode rectifier.
  • a converter provided for the feedback must be connected antiparallel on the DC side.
  • this converter which is intended for the regenerative energy supply, which is called the regenerative current converter in the following, should be operated with an ignition delay angle of ⁇ «180 °.
  • the conventional thyristor converter (1) described cannot do this.
  • These voltage jumps are greatest when the described conventional thyristor converter (1) is operated with an ignition delay angle of ⁇ ⁇ 90 °. As can be seen from FIG. 3, these voltage jumps then assume the full peak value of the line voltage. Quite apart from the associated stress on the thyristor converter (1) itself, the operator of the three-phase voltage system (2) generally prohibits such high voltage jumps for reasons of electromagnetic compatibility (EMC).
  • EMC electromagnetic compatibility
  • so-called pre-chokes have been installed upstream of the conventional thyristor converter described, the inductance of which has to be at least four times as large as the inductance Lj of the three chokes Ln (6), Lg (7) and Lj (8), which have the inductive internal resistance of the three-phase voltage system (2) represent.
  • these pre-chokes are considerably large, heavy and therefore also expensive.
  • the problem underlying the present invention is to provide a power converter which overcomes the disadvantages described above, in particular that with an ignition Delay angle of 180 ° is operable and requires no or only relatively small pre-chokes and is therefore inexpensive to manufacture.
  • the converter with an actively influenced commutation presented with the present invention connected to an AC or three-phase voltage system, preferably implemented as a bridge circuit, overcomes the two described, principle-related and serious disadvantages of the conventional thyristor converter (1) by virtue of a fundamentally new approach.
  • FIG. 1 shows a thyristor converter (prior art) implemented in a bridge circuit
  • FIG. 2 shows a section of the circuit of FIG. 1 (prior art)
  • FIG. 4 shows a first exemplary embodiment of a converter with actively influenced commutation
  • FIG. 5 shows a section of the circuit of FIG. 4,
  • FIG. 8 shows the voltage and current profiles similar to FIG. 7 with a partially stretched time axis and assuming a much smaller inductive resistance of the voltage system
  • 1 1 shows the converter of FIG. 4 with additional chokes
  • FIG. 13 shows a second exemplary embodiment of a converter with actively influenced commutation for a DC voltage intermediate circuit
  • FIG. 19 shows a circuit of FIG. 1 simplified for certain applications.
  • FIG. 23 shows a further variant of the circuit of FIG. 13.
  • FIG. 4 in a modification of the arrangement shown in FIG. 1, the thyristor converter (1) originally contained therein, which is implemented in a bridge circuit, is replaced by a converter with an actively influenced commutation (13), which is likewise in the example of a bridge circuit.
  • This converter with actively influenced commutation (1 3) is initially characterized in that main flow valves are used instead of the thyristors (9), which block in the reverse direction and are continuously controllable in the forward direction.
  • Such main flow valves, which block in the reverse direction and are continuously controllable in the forward direction are currently already developed as reverse blocking insulated gate bipolar transistors, so-called RSIGBTs, but are not yet commercially available and therefore do not yet have their own circuit symbol or symbol.
  • RSIGBTs reverse blocking insulated gate bipolar transistors
  • IGBT outside
  • diode insulated gate bipolar transistor
  • the circuit part (15) shown at the top left in FIG. 4 for analyzing the commutation in question from RSIGBT a to RSIGBT c can be detached from the overall arrangement and viewed separately .
  • this circuit part (1 5) is again clearly shown in Fig. 5.
  • the main current electrodes of the two RSIGBT (14) can suitably influence their control paths Voltages u a > 0 (for RSIGBT a) and u c > 0 (for RSIGBT c) can be set up.
  • the key idea of the invention presented herewith is partly that the thyristors (9) of the conventional thyristor converter (1) are replaced in the manner already described by main flow valves which block in the reverse direction and are continuously controllable in the forward direction.
  • this key idea consists in influencing these main flow valves when commutating via their control paths in such a way that voltage conditions occur at the chokes Ln (6), Lg (7) and Lj (8), which occur at any ignition delay angle ⁇ cause a commutation that runs successfully and as quickly as possible while observing the condition that the relevant network feedback regulations are certainly not yet violated.
  • the invention presented here is therefore able to dispense with large, heavy and therefore also expensive pre-chokes.
  • u a ⁇ and u c y denote the default values for the voltages u a and u c mentioned . These default values u a ⁇ and u c y are shown in the lower diagram in FIG. 6 as functions of the standardized time ⁇ .
  • the default value u c y In those periods in which the default value uy has values other than zero, the default value u c y must be set for the voltage u at the RSIGBT c and for the voltage u a at the RSIGBT during the time interval from a desired start of commutation to the successful completion of this commutation a maintain the value zero; After this commutation has been successfully completed, the RSIGBT c must be switched on fully and the RSIGBT a must be switched off. In the manner described above, a so-called “delayed” or “braked” commutation is effected, which proceeds more slowly than when it is not actively influenced in the manner described.
  • the default value uy In those periods in which the default value u a y has values other than zero, the default value uy must be set for the voltage u at the RSIGBT a and for the voltage u at the RSIGBT c during the time interval from a desired start of commutation to the successful completion of this commutation to bring about the value zero; After this commutation has been successfully completed, the RSIGBT a must be switched off and the RSIGBT c must be left in its fully switched-on state. In this way, just described, a so-called “accelerated” or, if it would not have started by itself, a so-called “activated” commutation, which takes place faster or comes about at all, because it actively influences in the manner described becomes.
  • the inductive internal resistance of the three-phase voltage system (2) i.e. the inductance of the three chokes L R (6), Lg (7) and Lj (8), was deliberately chosen to be exceptionally large, so that the overlap duration u was so great becomes that the processes described can be clearly seen in the two lower of the diagrams shown in Fig. 7.
  • the inductive internal resistance of the three-phase voltage system (2) will generally be so small that the "considered commutation" always takes place so quickly in view of its active influence that the voltages e TM, eg and he do not change appreciably during this time .
  • the converter (1 3) according to FIG. 4 draws power on its DC side and emits active power and inductive reactive power on its three-phase side.
  • the latter is fundamentally not possible with the conventional thyristor converter.
  • a converter (13) designed according to the invention was assumed, as shown in FIG. 4.
  • the converter (1 3) shown in FIG. 4 can therefore be used to carry out both a "delayed” or “braked” commutation and an "activated” or “accelerated” commutation.
  • FIG. 1 1 shows the converter (1 3) according to the invention according to FIG. 4 after three pre-chokes (16) have been connected upstream of it on the three-phase side. From Fig.
  • the rectified current i flows in accordance with the current path shown in dash-dotted lines in FIG. 1 3 from the rail of the DC voltage intermediate circuit (20) shown in FIG. 1 3 below via the RSIGBT b, the lower choke L j (8) , the star voltage source e j (5), the star voltage source e R (3), the upper choke L R (6) and via the RSIGBT a to the upper rail of the DC link (20).
  • the current transfer from the RSIGBT a to the RSIGBT c begins when the RSIGBT c is switched on due to an increase in its gate-emitter voltage and the condition eg> e R is satisfied.
  • a current i then begins to form via the star voltage source eg (4), the central choke Lg (7) and the RSIGBT c, which is shown in broken lines in FIG. 13.
  • the star voltage source eg (4) the central choke Lg (7) and the RSIGBT c, which is shown in broken lines in FIG. 13.
  • the star voltage source (3) the upper throttle Ln (6) and to reduce the current flowing RSIGBT a i a.
  • the sum of the two currents i and i is the rectified current i.
  • the "considered commutation” only indirectly affects the current flowing through the RSIGBT b, the lower choke L j (8) and the star voltage source ej (5).
  • i ⁇ i during this commutation and immediately thereafter.
  • the circuit part (22) framed in long-short-short in FIG. 1 for the analysis of the "considered commutation" from the RSIGBT a to the RSIGBT c can be separated from the overall arrangement and viewed separately.
  • the circuit part (22) mentioned is again clearly shown in FIG. 14.
  • the converter according to FIG. 13 draws active power and inductive reactive power on its three-phase side and outputs power on its direct current side.
  • the courses of the voltages u and u as well as the currents i and i c are only drawn in the time range that is relevant for the commutation under consideration.
  • the converter according to FIG. 13 draws power on its direct current side and emits active power and inductive reactive power on its three-phase voltage side.
  • a further, novel arrangement which is highly advantageous in terms of its performance for practical use, arises when two converters with actively influenced commutation, as shown in FIG. 18, are connected together to the same three-phase voltage system and are connected antiparallel on their respective DC voltage side.
  • the dc voltage sides connected in anti-parallel are in turn connected by way of example to the two connections of a dc intermediate circuit (20).
  • the main flow valves contained therein, blocking in the reverse direction and continuously controllable in the forward direction are preferably each connected in the same direction by a series connection of one main flow valve which is continuously controllable in the forward direction by an IGBT, and by one diode each.
  • the converter (13) shown in FIG. 13 is sketched again in FIG. 20, after its total of six RSIGBTs a to f each by means of a series connection of the same polarity, each with an IGBT (26) and a diode ( 27) have been replaced.
  • the converter (28) created in this way in FIG. 20 is operated with an ignition delay angle ⁇ 0 0 °, the diodes (27) contained therein are absolutely necessary to absorb the reverse voltage that arises in the process. If, on the other hand, this converter (28) is always operated with an ignition delay angle ⁇ ⁇ 180 °, the diodes (27) contained therein are not subjected to reverse voltage. Then the diodes (27) can all be bridged and thus eliminated.
  • Auxiliary branches are created parallel to the individual main valve branches for the purpose of commutation. This makes it possible to use the mainstream valves, which are already widespread, reverse-blocking and switchable on and off, instead of the main flow valves which are required for a directly actively influenced commutation, which block in the reverse direction and are continuously controllable in the forward direction.
  • An actively influenced commutation then basically takes place using one of the auxiliary branches mentioned, while the main flow valves which block and can be switched on and off in the reverse direction are only switched on and off completely according to their capacities.
  • main flow valves contained therein which block there in the reverse direction and are continuously controllable in the forward direction, are thus removed from the converters which have arisen to date.
  • the main flow valves just mentioned are also to be referred to below briefly as “main flow valves removed”.
  • main flow valves removed For each individual "removed main flow valve”, a main flow valve that takes its place, is to be blocked, backwards blocking and can be switched on and off is inserted as an alternative.
  • main flow valves inserted as an alternative are also referred to in the following as "main flow valves inserted as an alternative”.
  • auxiliary current paths are then equipped with components such that, on the one hand, each of these auxiliary current paths contains the function of a diode path specific to this auxiliary current path and, on the other hand, a modified use of the key concept according to the invention is possible. In practice there are three different ways for this modified use of the key concept according to the invention.
  • auxiliary valve (30) blocking in the reverse direction and continuously controllable in the forward direction in each case a multiply used current valve which blocks in the reverse direction and is continuously controllable in the forward direction and which is referred to below as "auxiliary valve (30) blocking in the reverse direction and continuously controllable in the forward direction".
  • FIG. 21 shows the arrangement according to FIG. 4, after the RSIGBTs (14) originally contained there, designated by the letters a to f, have been removed and in their place a backward blocking GTO (29) was installed as a "replacement main flow valve". Furthermore, in the arrangement according to FIG. 21, an auxiliary current path was created parallel to each GTO (29), from the anode to its cathode, which is capable of carrying current in the same direction as that of the GTO (29), to its anode-cathode path this auxiliary current path is connected in parallel.
  • the individual auxiliary current paths each contain a diode (31) specific to each auxiliary current path and a respective auxiliary RSIGBT, which in this case is used several times, which functions as a so-called "auxiliary current valve (30) blocking in the reverse direction and continuously controllable in the forward direction" .
  • auxiliary current valve (30) blocking in the reverse direction and continuously controllable in the forward direction As is immediately apparent from the illustration in FIG. 21, in this example it is fundamentally not necessary that the auxiliary RSIGBTs used there actually have to have a blocking capability in the reverse direction.
  • These auxiliary RSIGBTs can therefore be replaced by conventional IGBTs. If, for example, the RSIGBT (14) designated by a is fully switched on in the original circuit according to FIG.
  • the GTO (29) which is also inserted as an alternative and is also labeled a is switched on in the arrangement according to FIG. 21.
  • the GTO (29), which is also substituted for it, also designated with a is switched off. If there is a voltage u so
  • the individual auxiliary current paths provide for a series connection of one voltage sink (32), which may be used several times, and one, optionally multiple use, reverse-blocking and on / off switchable current valve, the latter hereinafter also to be referred to as "backward-blocking auxiliary flow valve (33) that can be switched on and off”.
  • FIG. 22 shows the arrangement according to FIG. 4 as an example of this second way of using the key concept according to the invention in a modified manner, after the RSIGBTs (14) originally contained there, designated by the letters a to f, have been removed and in their place a backward blocking GTO (29) was installed as a "replacement main flow valve". Furthermore, in the arrangement according to FIG. 22, an auxiliary current path was created parallel to each GTO (29), from the anode to its cathode, which is capable of carrying current in the same direction as that of the GTO (29), to its anode-cathode path this auxiliary current path is connected in parallel.
  • the individual auxiliary current paths each contain a diode (31) specific to each auxiliary current path and in each case a series circuit, in this case used several times, consisting of a Zener diode (32) serving as a voltage sink and an auxiliary GTO which acts as a so-called “reverse” blocking and on and off switchable auxiliary flow valve (33) "functions.
  • a Zener diode (32) serving as a voltage sink
  • an auxiliary GTO which acts as a so-called “reverse” blocking and on and off switchable auxiliary flow valve (33) "functions.
  • the auxiliary GTOs used there it is fundamentally not necessary for the auxiliary GTOs used there to have a blocking capability in the reverse direction. If, for example, the RSIGBT (14) designated by a is fully switched on in the original circuit according to FIG.
  • the GTO (29) which is also inserted as an alternative and is also labeled a is switched on in the arrangement according to FIG. 22.
  • the RSIGBT (14) designated there with a is switched off
  • the GTO (29), which is also inserted as an alternative and is also designated with a is switched off.
  • the arrangement shown in FIG. 22 behaves in the same way as that outlined in FIG. 4, provided the desired commutations are brought about in the latter by means of a constant value of the voltage u ⁇ .
  • the individual auxiliary current paths are provided with a series connection of the primary winding (34) of a transformer (35), which may be used several times, and one, optionally multiple use, reverse-blocking and switchable and disengageable current valve, the latter being also referred to below as "auxiliary valve (33) which blocks and can be switched on and off".
  • the secondary winding (36) of the transformer (35) is connected to a voltage sink via a rectifier circuit (37), the DC voltage side of the converter preferably being used as such. Furthermore, a demagnetizing current path is created in parallel with each of the aforementioned auxiliary current paths or in parallel with each aforementioned series connection from the "reverse-blocking auxiliary current valve (33) that can be switched on and off” and the primary winding (34) of the transformer (35), which leads in the same direction to carry the current capable, like that part of the auxiliary current path which is parallel to this demagnetizing current path.
  • each of these auxiliary current paths contains the function of a diode path specific to this auxiliary current path and that in the individual demagnetization current paths one voltage sink (38), which may be used several times, and one, optionally used several times, are included , reverse blocking and on and off switchable current valve follow one another, the latter being referred to below as “reverse blocking and on and off switchable demagnetizing flow valve (39)".
  • FIG. 23 shows the arrangement according to FIG. 4 after the RSIGBTs (14) originally contained there, designated by the letters a to f, have been removed and in their place a backward blocking GTO (29) was installed as a "replacement main flow valve". Furthermore, in the arrangement according to FIG. 23, an auxiliary current path was created parallel to each GTO (29), from the anode to its cathode, which is capable of carrying current in the same direction as that of the GTO (29), to its anode-cathode path this auxiliary current path is connected in parallel.
  • the individual auxiliary current paths each contain a diode (31) specific to each auxiliary current path and in each case a series connection, which in this case is used several times, comprising the primary winding (34) of a transformer (35) and an auxiliary GTO, which is known as a " Auxiliary valve (33) "which locks backwards and can be switched on and off.”
  • a demagnetizing current path was created in parallel with each series connection of the primary winding (34) of a transformer (35) and an auxiliary GTO, which is capable of carrying current in the same direction as that part of the auxiliary current path which this demagnetization current path is connected in parallel.
  • the individual demagnetization current paths each contain a series circuit consisting of a Zener diode (38) serving as a voltage sink and a demagnetization GTO, which functions as a so-called “reverse-blocking and demagnetization current valve (39)" which can be switched on and off.
  • a Zener diode serving as a voltage sink
  • a demagnetization GTO which functions as a so-called "reverse-blocking and demagnetization current valve (39)" which can be switched on and off.
  • the auxiliary GTOs and demagnetizing GTOs used there have to have a blocking capability in the reverse direction. If, for example, the RSIGBT (14) denoted by a is fully switched on in the original circuit according to FIG. 4, the GTO (29) which is also inserted as a substitute and is also denoted by a is switched on in the arrangement according to FIG.
  • auxiliary flow valves (30) which may be contained therein and which can be "blocked in the reverse direction and continuously controllable in the forward direction" can be removed and replaced in each case by a series connection of the same polarity in each case with a current valve which can be controlled continuously in the forward direction and a diode in each case.
  • the "backward-locking auxiliary flow valves (33)" which can be switched on and off can be removed and replaced by a series connection of a current valve that can be switched on and off and a diode in each case.
  • the "backward-blocking demagnetization current valve (39)" which may be contained therein and which can be switched on and off can be removed and replaced in each case by a series connection of the same polarity, each with a current valve which can be switched on and off and with a diode in each case.
  • those of the diodes contained therein, which are not stressed with reverse voltage during the intended use, may then all be bridged and thus eliminated themselves.

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Abstract

The invention relates to a power converter with actively controllable commutation. Said power converter is connected to an a/c or three-phase voltage system and is preferably configured in a bridge circuit. The invention is characterised in that the main current valves of the power converter have a reverse blocking action and are constantly controllable in the forward direction and in that if, after the next valve to carry the current has been activated, the commutation voltage which is effective in the commutation circuit from the last valve to carry the current to the next becomes unacceptably high in terms of the effects it causes on the a/c side, a constant, variable voltage which is also positive in the direction of the targeted current flow and optionally, current-dependent, is set between the main current electrodes of the valve which is next to carry the current by influencing the controlled system of said valve. This voltage is set at a value high enough to reduce the commutation voltage which is effective in the commutation circuit from the last valve to carry the current to the next to the extent that the effects it causes on the a/c side are admissible.

Description

Stromrichter mit aktiv beeinflußbarer Kommutierung Power converter with commutation that can be actively influenced
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stromrichter, insbesondere einen Stromrichter mit aktiv beeinflußbarer Kommutierung.The present invention relates to a converter, in particular a converter with commutation which can be actively influenced.
Zur Einführung in die Beschreibung der hiermit vorgestellten Erfindung ist in Fig. 1 ein in Brückenschaltung ausgeführter Thyristorstromrichter (1 ) dargestellt, der über seine wechselstromseitigen Außenanschlüsse A^, Ag und Aj an ein Drehspannungssystem (2) angeschlossen ist. Für das letztgenannte ist die übliche Ersatzdarstellung gewählt, die aus drei eingeprägten Sternspannungsquellen e^ (3), e^ (4) und e-j- (5) besteht, denen zur Berücksichtigung des induktiven Innenwiderstands des Drehspannungssystems (2) drei Drosseln L^ (6), Lg (7) und L-r (8) nachgeschaltet sind, welche jeweils die Induktivität L aufweisen. Der ohmsche Innenwiderstand des Drehspannungssystems (2) sei als verschwindend klein vorausgesetzt. Diese Annahme sei auch für die Ohmwiderstände sämtlicher Verbindungsleitungen und sonstiger Bauelemente zugrundegelegt, die im Rahmen dieser Beschreibung auftreten. Des weiteren sei auch die Durchlaßspannung der verwendeten Thyristoren als verschwindend klein vorausgesetzt. Dasselbe gelte auch für die Durchlaßspannungen sämtlicher Dioden und voll eingeschalteter Insulated Gate Bipolar Transistoren (IGBT), die im Rahmen dieser Beschreibung noch zum Einsatz kommen. Diese Voraussetzungen dürfen deshalb getroffen werden, weil die genannten Durchlaßspannungen und sämtliche in Betracht kommenden Ohmwiderstände auf die im vorliegenden Zusammenhang interessierenden Kommutierungsvorgänge keinen nennenswerten Einfluß ausüben.To introduce the description of the invention presented here, FIG. 1 shows a thyristor converter (1) designed in a bridge circuit, which is connected to a three-phase voltage system (2) via its AC-side external connections A ^, Ag and Aj. For the latter, the usual substitute representation is selected, which consists of three impressed star voltage sources e ^ (3), e ^ (4) and ej- (5), which have three chokes L ^ (6) to take into account the inductive internal resistance of the three-phase voltage system (2) ), Lg (7) and Lr (8) are connected downstream, each of which has the inductance L. The ohmic internal resistance of the three-phase voltage system (2) is assumed to be negligibly small. This assumption is also based on the ohmic resistances of all connecting lines and other components that occur in the context of this description. Furthermore, the forward voltage of the thyristors used is assumed to be negligible. The same applies to the forward voltages of all diodes and fully switched-on insulated gate bipolar transistors (IGBT), which are still used in the context of this description. These prerequisites may be met because the forward voltages mentioned and all ohmic resistances in question have no significant influence on the commutation processes of interest in the present context.
In der in Fig. 1 dargestellten, dreiphasigen Brückenschaltung sind insgesamt sechs Thyristoren (9) enthalten. Sie sind in jener Reihenfolge durch die kleinen Buchstaben a bis f gekennzeichnet, in der sie sich an der Führung des gleichgerichteten Stromes i beteiligen. In die- ser Anordnung treten insgesamt sechs verschiedene Kommutierungen (Stromübergaben) auf; jene vom Thyristor a auf den Thyristor c, jene von b nach d, jene von c nach e, jene von d nach f, jene von e nach a und jene von f nach b. Da diese Kommutierungen grundsätzlich gleich verlauten, genügt es für die nachstehenden Überlegungen völlig, eine davon repräsentativ für alle zu beleuchten.The three-phase bridge circuit shown in FIG. 1 contains a total of six thyristors (9). They are identified by the small letters a to f in the order in which they participate in the conduct of the rectified current i. A total of six different commutations (current transfers) occur in this arrangement; those from thyristor a to thyristor c, those from b to d, those from c to e, those from d to f, those from e to a and those from f to b. Because these commutations basically As stated immediately, it is sufficient for the considerations below to illuminate one of them in a representative manner for all.
Im folgenden soll daher allein die Kommutierung (Stromübergabe) des gleichgerichteten Stromes i vom Thyristor a auf den Thyristor c betrachtet werden, die daher im weiteren auch als "betrachtete Kommutierung" bezeichnet wird. Vor Beginn dieser "betrachteten Kommutierung" fließt der gleichgerichtete Strom i gemäß dem in Fig. 1 strichpunktiert eingetragenen Strompfad von der in Fig. 1 unten gezeichneten Schiene des Gleichstromzwischenkreises (10) über den Thyristor b, die untere Drossel Lj (8), die Sternspannungsquelle e-|- (5), die Sternspannungsquelle e^ (3), die obere Drossel Ln (6) sowie über den Thyristor a zur oberen Schiene des Gleichstromzwischenkreises (10). Die Kommutierung vom Thyristor a auf den Thyristor c beginnt, wenn der Thyristor c durch einen Zündimpuls freigegeben wird und dabei die Bedingung e^ > e^ erfüllt ist. Dann beginnt sich ein Strom ic über die Spannungsquelle e^ (4), die mittlere Drossel Lg (7) und den Thyristor c auszubilden, der in Fig. 1 gestrichelt eingetragen ist. Gleichzeitig beginnt sich der punktiert eingetragene, über die Sternspannungsquelle e^ (3), die obere Drossel Ln (6) und den Thyristor a fließende Strom L d zu vermindern. Die Summe aus den beiden Strömen L α und L C ist der gleichgerichtete Strom i . Die betrachtete Kommutierung ist abgeschlossen, wenn i = 0 und damit ic = i geworden ist.In the following, therefore, only the commutation (current transfer) of the rectified current i from thyristor a to thyristor c will be considered, which is therefore also referred to below as "considered commutation". Before this "considered commutation" begins, the rectified current i flows according to the current path shown in dash-dotted lines in FIG. 1 from the rail of the DC intermediate circuit (10) shown in FIG. 1 below via the thyristor b, the lower choke L j (8), the Star voltage source e- | - (5), the star voltage source e ^ (3), the upper choke Ln (6) and via the thyristor a to the upper rail of the DC link (10). The commutation from thyristor a to thyristor c begins when thyristor c is released by an ignition pulse and the condition e ^> e ^ is fulfilled. Then a current i c begins to form via the voltage source e ^ (4), the central choke Lg (7) and the thyristor c, which is shown in broken lines in FIG. 1. At the same time, the dotted current L d flowing through the star voltage source e ^ (3), the upper choke Ln (6) and the thyristor a begins to decrease. The sum of the two currents L α and LC is the rectified current i. The commutation considered is complete when i = 0 and thus i c = i.
Von der betrachteten Kommutierung unberührt bleibt der über den Thyristor b, die untere Drossel Lj (8) und die Sternspannungsquelle ej (5) fließende Strom i^. Für den letztgenannten gilt unmittelbar vor der betrachteten Kommutierung vom Thyristor a auf den Thyristor c, während dieser Kommutierung und unmittelbar danach stets = i . Infolgedessen kann der in Fig. 1 links oben dargestellte Schaltungsteil (1 1 ) für die Analyse der betrachteten Kommutierung vom Thyristor a auf den Thyristor c aus der Gesamtanordnung herausgelöst und gesondert betrachtet werden. Für dieses Vorhaben ist der genannte Schaltungsteil (1 1 ) in Fig. 2 nochmals in übersichtlicher Weise dargestellt.The current i ^ flowing through the thyristor b, the lower choke Lj (8) and the star voltage source ej (5) remains unaffected by the commutation under consideration. For the latter, immediately before the considered commutation from thyristor a to thyristor c, during this commutation and immediately afterwards = i. As a result, the circuit part (11) shown at the top left in FIG. 1 for the analysis of the commutation under consideration from thyristor a to thyristor c can be detached from the overall arrangement and viewed separately. For this project, the circuit part (11) mentioned is again clearly shown in FIG. 2.
Wie aus Fig. 2 direkt hervorgeht, wird die angestrebte Kommutierung des Stromes i vom bisher stromführenden Thyristor a auf den anschließend zur Stromführung bestimmten Thyristor c nur dann wunschgemäß in Gang kommen, wenn zu jenem Zeitpunkt, zu dem der Thyristor c durch einen Zündimpuls freigegeben wird, die im betrachteten Kommutierungskreis vom bisher stromführenden Thyristor a zum anschließend zur Stromführung bestimmten Thyristor c wirksame Kommutierungsspannung u^ = eς - e^ positiv ist, oder zu- mindest gerade dabei ist, von negativen auf positive Werte überzuwechseln. Aus Fig. 2 wird aber auch unmittelbar deutlich, daß dann, wenn zur Einleitung der angestrebten Kommutierung vom bisher stromführenden Thyristor a auf den anschließend zur Stromführung bestimmten Thyristor c der letztgenannte durch einen Zündimpuls freigegeben wird, sich unter der Voraussetzung u^ > 0 ein positiver Strom ic auszubilden beginnt. Dann sind für eine kurze Zeitspanne beide Thyristoren, a und c, gleichzeitig leitend. Währenddessen wird der gleichgerichtete Strom i von der im Gleichstromzwischenkreis ent- haltenen Zwischenkreisdrossel (12) mit der Induktivität L^ praktisch konstant gehalten. Der Strom L durch den bisher stromführenden Thyristor a wird also im gleichen Maße abneh- men, wie der Strom ic durch den anschließend zur Stromführung bestimmten Thyristor c anwächst. Da die beiden Drosseln L^ (6) und Lg (7) dieselbe Induktivität aufweisen, wird sich deshalb die Kommutierungsspannung u^ = eg - e^ während der Kommutierung je hälftig auf die beiden, mit den Thyristoren a und c unmittelbar in Reihe liegenden Drosseln Lr^ (6) und Lg (7) aufteilen. Dabei ist die positive Spannung - • u^ an der Drossel L^ dem dort fließenden Strom i entgegengerichtet und infolgedessen bestrebt, diesen Strom i zuAs can be seen directly from FIG. 2, the desired commutation of the current i from the current-carrying thyristor a to the thyristor c subsequently used to conduct current will then only start as desired when the time at which the thyristor c is released by an ignition pulse , which is positive commutation voltage u ^ = eς - e ^ in the commutation circuit under consideration from the current-carrying thyristor a to the thyristor c subsequently intended for current carrying, or is at least in the process of changing from negative to positive values. From Fig. 2, however, it is also immediately clear that if the latter is released by an ignition pulse to initiate the desired commutation from the current-carrying thyristor a to the thyristor c subsequently intended for current carrying, a positive condition is given under the condition u ^> 0 Current i c begins to develop. Then both thyristors, a and c, are conductive at the same time for a short period of time. In the meantime, the rectified current i is kept practically constant by the intermediate circuit choke (12) contained in the direct current intermediate circuit with the inductance L ^. The current L through the current-carrying thyristor a will therefore decrease to the same extent as the current i c increases through the thyristor c subsequently intended to carry current. Since the two chokes L ^ (6) and Lg (7) have the same inductance, the commutation voltage u ^ = eg - e ^ will therefore each fall in half on the two chokes immediately in series with the thyristors a and c Split Lr ^ (6) and Lg (7). The positive voltage - • u ^ at the choke L ^ is directed against the current i flowing there and consequently endeavors to increase this current i
1 verringern. Dagegen ist die positive Spannung - - u^ an der Drossel Lς in Richtung des dort fließenden Stromes ic gerichtet und infolgedessen bestrebt, den letztgenannten zu vergrößern. Diese Spannungsverhältnisse haben aber noch eine weitere und zwar meist unerwünschte Folge. Während die Leiterspannung Uι zwischen den beiden wechselstromseitigen Außenanschlüssen Ag und A^ des Stromrichters (1 ) sowohl unmittelbar vor als auch unmittelbar nach der betrachteten Kommutierung einen sinusförmigen Verlauf gemäß Uι = eg - e aufweist, nimmt diese Leiterspannung während der betrachteten Kommutierung plötzlich den Wert Null an, ändert sich dabei also sprunghaft um den Wert UK = eS " eR" Auf diesen Effekt soll nachstehend gleich zurückgekommen werden. In Fig. 3 sind oben die beiden in Fig. 2 auftretenden Sternspannungen e^ und eg über der normierten Zeit τ = ω t aufgetragen. Darunter ist die genannte Kommutierungsspannung UK = eS "eR dargestellt. Dabei ist ω die elektrische Kreisfrequenz des Drehspannungssystems (2). Der Ursprung τ = 0 der normierten Zeit ist so gewählt, daß er die Situation en = e > 0 kennzeichnet. Damit ist der sogenannte "natürliche" Zündzeitpunkt für den Thyristor c durch τ = 0 gekennzeichnet. Von diesem natürlichen Zündzeitpunkt aus bis hin zur tatsächlichen Zündung des Thyristors c wird der sogenannte Zündverzögerungswinkel α gezählt, der in Fig. 3 ebenfalls aufgetragen ist. Wie man unmittelbar erkennt, ist die Situation e^ = eg < 0 damit durch τ = 180° und durch α = 180° gekennzeichnet. Der beschriebene, herkömmliche Thyristorstromrichter (1 ) weist zwei prinzipbedingte, schwerwiegende Nachteile auf. Der erste schwerwiegende Nachteil besteht darin, daß die betrachtete Kommutierung vom Thyristor a auf den Thyristor c nur im normierten Zeitbereich von τ = 0 bis τ = 180° (und dann wieder von τ = 360° bis τ = 540°, von τ = 720° bis τ = 900° usw.) eingeleitet werden kann und in diesem Zeitintervall auch vollständig abgeschlossen sein muß. Es können also nur Zündverzögerungswinkel im Bereich 0 < α < 180° eingestellt werden. Infolgedessen nimmt ein derartiger Thyristorstromrichter (1 ) an seinen wechselstromseitigen Außenanschlüssen grundsätzlich induktive Blindleistung auf. Die dazu komplementäre Aufgabe, also die Abgabe induktiver Blindleistung vermag der herkömmliche Thyristorstromrichter (1 ) grundsätzlich nicht zu leisten.1 decrease. - In contrast, the positive voltage is - u ^ at the throttle Lς in the direction of the flowing current i c there addressed and consequently strives to the latter to increase. However, these tensions have another and usually undesirable consequence. While the conductor voltage Uι between the two AC-side external connections Ag and A ^ of the converter (1) has a sinusoidal curve according to Uι = eg - e both immediately before and immediately after the commutation under consideration, this conductor voltage suddenly takes the value zero during the commutation under consideration , so it changes abruptly by the value U K = e S " e R ". We shall come back to this effect below. 3 shows the two star voltages e ^ and eg appearing in FIG. 2 over the normalized time τ = ω t. The commutation voltage U K = e S " e R is shown below. Ω is the electrical angular frequency of the three-phase voltage system (2). The origin τ = 0 of the standardized time is chosen so that it characterizes the situation en = e> 0. The so-called "natural" ignition timing for the thyristor c is characterized by τ = 0. From this natural ignition timing up to the actual ignition of the thyristor c, the so-called ignition delay angle α is counted, which is also plotted in FIG recognizes, the situation e ^ = eg <0 is thus characterized by τ = 180 ° and by α = 180 °. The conventional thyristor converter (1) described has two fundamental disadvantages which are based on the principle. The first serious disadvantage is that the commutation considered from thyristor a to thyristor c only in the normalized time range from τ = 0 to τ = 180 ° (and then again from τ = 360 ° to τ = 540 °, from τ = 720 ° to τ = 900 ° etc.) can be initiated and must also be completed in this time interval. It is therefore only possible to set the ignition delay angle in the range 0 <α <180 °. As a result, such a thyristor converter (1) generally takes up inductive reactive power at its external connections on the AC side. The conventional thyristor converter (1) is basically unable to perform the complementary task, i.e. the delivery of inductive reactive power.
Eine besonders drängende Aufgabe der Stromrichtertechnik besteht derzeit darin, den Energieaustausch zwischen Drehspannungssystemen und sogenannten "schlanken" Gleichspannungszwischenkreisen zu bewerkstelligen. Aus solchen Gleichspannungszwischenkreisen werden vornehmlich Pulswechselrichter versorgt, die ihrerseits in der Regel Drehstromantriebe speisen. Der "schlanke" Gleichspannungszwischenkreis besteht nur aus einem Querkondensator, dessen Kapazität gerade ausreichend bemessen ist, daß er die Zwischenkreisspannung bei Schalthandlungen im Pulswechselrichter dynamisch konstant halten kann. Diese Kapazität ist aber so klein, daß die gleichgerichtete Spannung jener Stromrichter, über die der Energieaustausch mit dem Drehspannungssystem erfolgt, nicht nennenswert geglättet wird. Der Umstand, daß der Querkondensator direkt zwischen die Gleichstromklemmen des einspeisenden Stromrichters eingefügt ist, bedingt, daß der letztgenannte mit einem Zündverzögerungswinkel von α « 0 betrieben werden muß. Damit kann dieser einspeisende Stromrichter, der im folgenden Einspeisestromrichter genannt wird, höchst einfach als Diodengleichrichter ausgeführt werden. Zu diesem Einspesestrom- richter muß ein für die Rückspeisung vorgesehener Stromrichter gleichstromseitig antiparallel geschaltet werden. Angesichts des Direktanschlusses des Querkondensators sowie des Umstands, daß der einspeisende Diodengleichrichter mit α = 0 arbeitet, sollte dieser, für die Rückspeisung vorgesehene Stromrichter, der im folgenden Rückspeisestromrichter genannt wird, mit einem Zündverzögerungswinkel von α « 180° betrieben werden. Wie bereits dargelegt, vermag dies der beschriebene, herkömmliche Thyristorstromrichter (1 ) aber nicht zu leisten. In zufriedenstellender Weise ist die geschilderte Aufgabe selbst dann nicht zu lösen, wenn bei dem genannten Thyristorstromrichter (1 ) die dort enthaltenen, lediglich einschaltbaren Thyristoren durch ihre auch ausschaltbaren Varianten, durch sogenannte Gate-Turn-Off Thyristoren (GTO's) ersetzt werden. Dann ist im Rückspeisestrom- richter nämlich nicht die eigentlich gewünschte, direkte Kommutierung vom bisher stromführenden GTO auf den anschließend zur Stromführung bestimmten GTO möglich, sondern lediglich eine mittelbare Kommutierung, bei der die Stromführung zwischenzeitlich von einer der Dioden des Einspeisestromrichters übernommen werden muß. Dann bedarf es aber wechselstromseitig der Vorschaltung großer, schwerer und damit teurer Drosseln, die sowohl aus technischen als auch aus wirtschaftlichen Gründen höchst unerwünscht sind.A particularly pressing task of converter technology currently is to manage the energy exchange between three-phase voltage systems and so-called "slim" DC voltage intermediate circuits. Such DC voltage intermediate circuits primarily supply pulse inverters, which in turn usually feed three-phase drives. The "slim" DC voltage intermediate circuit consists only of a transverse capacitor, the capacitance of which is just sufficiently dimensioned that it can keep the intermediate circuit voltage dynamically constant during switching operations in the pulse-controlled inverter. However, this capacitance is so small that the rectified voltage of those converters via which the energy is exchanged with the three-phase voltage system is not appreciably smoothed. The fact that the transverse capacitor is inserted directly between the DC terminals of the feeding converter means that the latter must be operated with an ignition delay angle of α <0. This feed-in converter, which is referred to below as the feed-in converter, can thus be implemented very simply as a diode rectifier. To this feed-in converter, a converter provided for the feedback must be connected antiparallel on the DC side. In view of the direct connection of the transverse capacitor and the fact that the feeding diode rectifier works with α = 0, this converter, which is intended for the regenerative energy supply, which is called the regenerative current converter in the following, should be operated with an ignition delay angle of α «180 °. As already explained, the conventional thyristor converter (1) described cannot do this. The described problem cannot be solved satisfactorily even if the thyristor power converter (1) mentioned above, the only switchable thyristors contained therein are replaced by their also switchable variants by so-called gate-turn-off thyristors (GTO's). Then in the regenerative current judge namely not the desired direct commutation from the current-carrying GTO to the GTO subsequently intended for carrying current, but only an indirect commutation, in which the current supply must be taken over in the meantime by one of the diodes of the feed converter. In this case, however, large, heavy and therefore expensive chokes are required on the AC side, which are highly undesirable for both technical and economic reasons.
Der zweite schwerwiegende Nachteil des beschriebenen, herkömmlichen Thyristorstromrichters (1 ) besteht in dem bereits geschilderten Effekt, daß die Leiterspannung Ui = eg - en während der betrachteten Kommutierung plötzlich den Wert Null annimmt, sich dabei also sprunghaft um den Wert u^ = eg - e^ verändert. Am größten werden diese Spannungssprünge, wenn der beschriebene, herkömmliche Thyristorstromrichter (1 ) mit einem Zündverzögerungswinkel von α « 90° betrieben wird. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, nehmen diese Spannungssprünge dann den vollen Scheitelwert der Leiterspannung an. Ganz abgesehen von der damit einhergehenden Beanspruchung des Thyristorstromrichters (1 ) selbst, wird die Verursachung solch hoher Spannungssprünge vom Betreiber des Drehspannungssystems (2) aus Gründen der Elektro-Magnetischen Verträglichkeit (EMV) in aller Regel untersagt. Nach den DIN/VDE-Vorschriften dürfen diese Spannungssprünge höchstens einen Wert von Δe = 0,2 ü. (20 % des Scheitelwerts üι der Leiterspannung) annehmen. Zur Einhaltung dieser Vorschrift wurden dem beschriebenen, herkömmlichen Thyristorstromrichter bisher sogenannte Vordrosseln vorgeschaltet, deren Induktivität mindestens viermal so groß zu sein hat wie die Induktivität Lj der drei Drosseln Ln (6), Lg (7) und Lj (8), welche den induktiven Innenwiderstand des Drehspannungssystems (2) repräsentieren. Diese Vordrosseln fallen infolge dessen beachtlich groß, schwer und damit auch teuer aus. Sie werden in jüngster Zeit insbesondere deshalb als störend angesehen, weil sie einem wichtigen Entwicklungstrend entgegenstehen, der die vollständige Integration des Einspeisestromrichters, des Rückspeisestromrichters, des Gleichspannungszwischenkreises, des aus dem letztgenannten gespeisten Pulswechselrichters sowie des versorgten Drehstrommotors zu einem kompakten Antriebsgesamtsystem mit direktem Drehspannungsanschluß zum Ziele hat.The second serious disadvantage of the conventional thyristor converter (1) described is the effect already described that the conductor voltage Ui = eg - en suddenly takes on the value zero during the commutation under consideration, so that it jumps around the value u ^ = eg - e ^ changed. These voltage jumps are greatest when the described conventional thyristor converter (1) is operated with an ignition delay angle of α <90 °. As can be seen from FIG. 3, these voltage jumps then assume the full peak value of the line voltage. Quite apart from the associated stress on the thyristor converter (1) itself, the operator of the three-phase voltage system (2) generally prohibits such high voltage jumps for reasons of electromagnetic compatibility (EMC). According to the DIN / VDE regulations, these voltage jumps may not exceed Δe = 0.2 ü. (20% of the peak value above the conductor voltage). To comply with this regulation, so-called pre-chokes have been installed upstream of the conventional thyristor converter described, the inductance of which has to be at least four times as large as the inductance Lj of the three chokes Ln (6), Lg (7) and Lj (8), which have the inductive internal resistance of the three-phase voltage system (2) represent. As a result, these pre-chokes are considerably large, heavy and therefore also expensive. In recent times, they have been regarded as particularly disruptive because they stand in the way of an important development trend that involves the complete integration of the feed-in converter, the regenerative converter, the DC link, the pulse inverter fed from the latter, and the supplied three-phase motor into a compact overall drive system with a direct three-phase connection to the target Has.
Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Stromrichter bereitzustellen, der die vorstehend beschriebenen Nachteile überwindet, insbesondere der mit einem Zünd- Verzögerungswinkel von 180° betreibbar ist und keine oder nur verhältnismäßig kleine Vordrosseln erfordert und daher kostengünstig herstellbar ist.The problem underlying the present invention is to provide a power converter which overcomes the disadvantages described above, in particular that with an ignition Delay angle of 180 ° is operable and requires no or only relatively small pre-chokes and is therefore inexpensive to manufacture.
Der mit der vorliegenden Erfindung vorgestellte, an ein Wechsel- oder Drehspannungssystem angeschlossene, vorzugsweise in Brückenschaltung ausgeführte Stromrichter mit aktiv beeinflußter Kommutierung überwindet die beiden geschilderten, prinzipbedingten und schwerwiegenden Nachteile des herkömmlichen Thyristorstromrichters (1 ) vermöge eines prinzipiell neuen Ansatzes.The converter with an actively influenced commutation presented with the present invention, connected to an AC or three-phase voltage system, preferably implemented as a bridge circuit, overcomes the two described, principle-related and serious disadvantages of the conventional thyristor converter (1) by virtue of a fundamentally new approach.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele im einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.Further advantages, features and details of the invention result from the subclaims and the following description, in which several exemplary embodiments are described in detail with reference to the drawings. The features mentioned in the claims and in the description can each be essential to the invention individually or in any combination.
Fig. 1 zeigt einen in Brückenschaltung ausgeführten Thyristor-Stromrichter (Stand der Technik),1 shows a thyristor converter (prior art) implemented in a bridge circuit,
Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt der Schaltung der Fig. 1 (Stand der Technik),FIG. 2 shows a section of the circuit of FIG. 1 (prior art),
Fig. 3 zeigt den zeitlichen Verlauf der Spannungen eR, es und uκ (Stand der Technik),3 shows the time course of the voltages e R , e s and u κ (prior art),
Fig. 4 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Stromrichters mit aktiv beeinflußter Kommutierung,4 shows a first exemplary embodiment of a converter with actively influenced commutation,
Fig. 5 zeigt einen Ausschnitt der Schaltung der Fig. 4,5 shows a section of the circuit of FIG. 4,
Fig. 6 zeigt den zeitlichen Verlauf der Spannungen eR, es und uκ sowie die Vorgabewerte für ua und uc,6 shows the time profile of the voltages e R , es and u κ and the default values for u a and u c ,
Fig. 7 zeigt die Spannungs- und Stromverläufe bei einem Zündverzögerungswinkel α = 30°,7 shows the voltage and current profiles with an ignition delay angle α = 30 °,
Fig. 8 zeigt die Spannungs- und Stromverläufe ähnlich der Fig. 7 mit partiell gedehnter Zeitachse und unter Annahme eines sehr viel kleineren induktiven Widerstandes des Spannungssystems,8 shows the voltage and current profiles similar to FIG. 7 with a partially stretched time axis and assuming a much smaller inductive resistance of the voltage system,
Fig. 9 zeigt die Spannungs- und Stromverläufe bei einem Zündverzögerungswinkel α = 210°,9 shows the voltage and current profiles with an ignition delay angle α = 210 °,
Fig. 10 zeigt die Spannungs- und Stromverläufe bei einem Zündverzögerungswinkel α = 165°,10 shows the voltage and current profiles with an ignition delay angle α = 165 °,
Fig. 1 1 zeigt den Stromrichter der Fig. 4 mit zusätzlichen Vordrosseln, Fig. 12 zeigt die Spannungs- und Stromverläufe des Stromrichters der Fig. 1 1 bei einem Zündverzögerungswinkel α = 210°,1 1 shows the converter of FIG. 4 with additional chokes, 12 shows the voltage and current profiles of the converter of FIG. 11 at an ignition delay angle α = 210 °,
Fig. 13 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Stromrichters mit aktiv beeinflußter Kommutierung für einen Gleichspannungs-Zwischenkreis,13 shows a second exemplary embodiment of a converter with actively influenced commutation for a DC voltage intermediate circuit,
Fig. 14 zeigt einen Ausschnitt der Schaltung der Fig. 1 3,14 shows a section of the circuit of FIG. 1 3,
Fig. 15 zeigt das Ersatzschaltbild für die Anordnung nach Fig. 14,15 shows the equivalent circuit diagram for the arrangement according to FIG. 14,
Fig. 16 zeigt die Spannungs- und Stromverläufe des Stromrichters der Fig. 13 bei einem Zündverzögerungswinkel α = 25°,16 shows the voltage and current profiles of the converter of FIG. 13 with an ignition delay angle α = 25 °,
Fig. 1 7 zeigt die Spannungs- und Stromverläufe des Stromrichters der Fig. 13 bei einem Zündverzögerungswinkel α = 180°,1 7 shows the voltage and current profiles of the converter of FIG. 13 with an ignition delay angle α = 180 °,
Fig. 18 zeigt eine Schaltung mit zwei an dasselbe Drehspannungssystem angeschlossenen Stromrichtern,18 shows a circuit with two converters connected to the same three-phase voltage system,
Fig. 19 zeigt eine für bestimmte Anwendungsfälle vereinfachte Schaltung der Fig.FIG. 19 shows a circuit of FIG. 1 simplified for certain applications.
18,18,
Fig. 20 zeigt eine Variante der Schaltung der Fig. 1 3,20 shows a variant of the circuit of FIG. 1 3,
Fig. 21 zeigt eine Variante der Schaltung der Fig. 4,21 shows a variant of the circuit of FIG. 4,
Fig. 22 zeigt eine weitere Variante der Schaltung der Fig. 4,22 shows a further variant of the circuit of FIG. 4,
Fig. 23 zeigt eine weitere Variante der Schaltung der Fig. 13.FIG. 23 shows a further variant of the circuit of FIG. 13.
In Fig. 4 ist in Abwandlung der in Fig. 1 dargestellten Anordnung der dort ursprünglich enthaltene, in Brückenschaltung ausgeführte Thyristorstromrichter (1 ) durch einen, beispielhaft ebenfalls in Brückenschaltung ausgeführten Stromrichter mit aktiv beeinflußter Kommutierung (13) ersetzt. Dieser Stromrichter mit aktiv beeinflußter Kommutierung (1 3) ist zunächst dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Thyristoren (9) Hauptstromventile eingesetzt sind, die in Rückwärtsrichtung sperren und in Vorwärtsrichtung stetig steuerbar sind. Solche, in Rückwärtsrichtung sperrende und in Vorwärtsrichtung stetig steuerbare Hauptstromventile werden als Rückwärts Sperrende Insulated Gate Bipolar Transistoren, als sogenannte RSIGBT's, derzeit zwar bereits entwickelt, sind aber noch nicht kommerziell verfügbar und besitzen daher auch noch kein eigenes Schaltzeichen oder Symbol. Infolgedessen seien solche Hauptstromventile in der vorliegenden Beschreibung stets als Rückwärts Sperrende Insulated Gate Bipolar Transistoren oder, in Kurzform, als RSIGBT's, bezeichnet und, wie in Fig. 4 bereits geschehen, in Form der sich nach außen identisch verhaltenden Reihenschaltung eines Insulated Gate Bipolar Transistors (IGBT) und einer Diode repräsentiert. Auch diese RSIGBT's (14) sind in Fig. 4 in jener Reihenfolge durch die kleinen Buchstaben a bis f gekennzeichnet, in der sie sich an der Führung des gleichgerichteten Stromes i beteiligen.In FIG. 4, in a modification of the arrangement shown in FIG. 1, the thyristor converter (1) originally contained therein, which is implemented in a bridge circuit, is replaced by a converter with an actively influenced commutation (13), which is likewise in the example of a bridge circuit. This converter with actively influenced commutation (1 3) is initially characterized in that main flow valves are used instead of the thyristors (9), which block in the reverse direction and are continuously controllable in the forward direction. Such main flow valves, which block in the reverse direction and are continuously controllable in the forward direction, are currently already developed as reverse blocking insulated gate bipolar transistors, so-called RSIGBTs, but are not yet commercially available and therefore do not yet have their own circuit symbol or symbol. As a result, in the present description, such main flow valves are always referred to as reverse blocking insulated gate bipolar transistors or, in short form, as RSIGBTs, and, as has already been done in FIG. 4, in the form of the series connection of an insulated gate bipolar transistor which behaves identically to the outside ( IGBT) and a diode. These RSIGBT's (14) are also shown in that order in FIG small letters a to f marked in which they participate in the management of the rectified current i.
Unter den getroffenen Voraussetzungen kann, analog zum Vorgehen beim herkömmlichen Thyristorstromrichter (1 ), der in Fig. 4 links oben dargestellte Schaltungsteil (1 5) für die Analyse der betrachteten Kommutierung vom RSIGBT a auf den RSIGBT c aus der Gesamtanordnung herausgelöst und gesondert betrachtet werden. Für dieses Vorhaben ist dieser Schaltungsteil (1 5) in Fig. 5 nochmals in übersichtlicher Weise dargestellt. Dabei ist bereits berücksichtigt, daß in dieser Anordnung dann, wenn die beiden Ströme i und i durch die beiden RSIGBT (14) a und c größer als Null sind, über den Hauptstromelektroden der beiden RSIGBT (14) vermöge einer geeigneten Beeinflussung von deren AnSteuerstrecken die Spannungen ua> 0 (beim RSIGBT a) und uc > 0 (beim RSIGBT c) aufgespannt werden können.Under the conditions that have been met, analogously to the procedure for the conventional thyristor converter (1), the circuit part (15) shown at the top left in FIG. 4 for analyzing the commutation in question from RSIGBT a to RSIGBT c can be detached from the overall arrangement and viewed separately . For this project, this circuit part (1 5) is again clearly shown in Fig. 5. It has already been taken into account that in this arrangement, if the two currents i and i through the two RSIGBT (14) a and c are greater than zero, the main current electrodes of the two RSIGBT (14) can suitably influence their control paths Voltages u a > 0 (for RSIGBT a) and u c > 0 (for RSIGBT c) can be set up.
Der Schlüsselgedanke der hiermit vorgelegten Erfindung besteht zum einen Teil darin, daß die Thyristoren (9) des herkömmlichen Thyristorstromrichters (1 ) in der bereits beschriebenen Weise durch Hauptstromventile ersetzt werden, welche in Rückwärtsrichtung sperren und in Vorwärtsrichtung stetig steuerbar sind. Zum anderen, wesentlich bedeutsameren Teil besteht dieser Schlüsselgedanke darin, diese Hauptstromventile bei einer Kommutierung über ihre Steuerstrecken jeweils so zu beeinflussen, daß an den Drosseln Ln (6), Lg (7) und Lj (8) Spannungsverhältnisse zustande kommen, die bei beliebigen Zündverzögerungswinkeln α eine Kommutierung bewirken, die unter Einhaltung der Bedingung, daß die einschlägigen Netzrückwirkungs-Vorschriften mit Sicherheit noch nicht verletzt werden, erfolgreich und schnellstmöglich abläuft. Die hiermit vorgelegte Erfindung vermag also auf große, schwere und damit auch teure Vordrosseln zu verzichten. Unabhängig davon kann sie mit beliebigen Zündverzögerungswinkeln betrieben werden und nicht nur mit solchen im Bereich 0° < α < 180°. Sie kann also z.B. auch mit α« 180° betrieben werden, was für den bereits genannten Rückspeisestromrichter dringend erwünscht ist, bisher aber leider nicht realisiert werden konnte.The key idea of the invention presented herewith is partly that the thyristors (9) of the conventional thyristor converter (1) are replaced in the manner already described by main flow valves which block in the reverse direction and are continuously controllable in the forward direction. On the other, much more important part, this key idea consists in influencing these main flow valves when commutating via their control paths in such a way that voltage conditions occur at the chokes Ln (6), Lg (7) and Lj (8), which occur at any ignition delay angle α cause a commutation that runs successfully and as quickly as possible while observing the condition that the relevant network feedback regulations are certainly not yet violated. The invention presented here is therefore able to dispense with large, heavy and therefore also expensive pre-chokes. Regardless of this, it can be operated with any ignition retardation angle and not only with those in the range 0 ° <α <180 °. So you can e.g. can also be operated with α «180 °, which is urgently desired for the regenerative converter already mentioned, but unfortunately has so far not been able to be realized.
Die betrachtete Kommutierung vom RSIGBT a auf den RSIGBT c wird sich dann schnellstmöglich vollziehen, wenn währenddessen an der Drossel L^ (6) die größte, noch erlaubte Spannung entgegen der Stromflußrichtung und an der Drossel Lg (7) die größte, noch erlaubte Spannung in Stromflußrichtung anliegt. Wegen ia + ic = i « const. haben die Beträge dieser beiden Spannungen gleich groß zu sein. In ihrer Summe dürfen die Beträge die- ser Spannungen den zuvor genannten Wert Δe nicht übersteigen. Somit hat für eine schnellstmögliche Kommutierung an der Drossel LR (6) entgegen der dort gegebenenThe commutation under consideration from RSIGBT a to RSIGBT c will take place as quickly as possible when the largest, still permitted voltage against the direction of current flow is at the choke L ^ (6) and the largest, still allowed voltage at at the choke Lg (7) Current flow direction is present. Because of i a + i c = i «const. the amounts of these two tensions have to be equal. In total, the amounts voltages do not exceed the above-mentioned value Δe. Thus, for the fastest possible commutation on the inductor L R (6) contrary to that given there
1 Stromflußrichtung die Spannung - Δe und an der Drossel Lg (7) in der dort gegebenen1 current flow direction the voltage - Δe and at the choke Lg (7) in the given there
Stromflußrichtung die Spannung ~ - Δe anzuliegen, wie dies in Fig. 5 ebenfalls bereits eingetragen ist. Die zweite Kirchhoff'sche Regel liefert für die in Fig. 5 dargestellte Masche die Beziehung uc - ua = u^ - Δe. Sofern diese Differenz u^ - Δe positiv ist, so ist am RSIGBT a die Spannung ua = 0 und am RSIGBT c die dann positive Spannung u = u^ - Δe einzustellen. Sofern diese Differenz u^-Δe negativ ist, so ist am RSIGBT c die Spannung u = 0 und am RSIGBT a die dann positive Spannung u = - (u^ -Δe) einzustellen.Current flow direction to apply the voltage ~ - Δe, as has also already been entered in FIG. 5. The second Kirchhoff rule supplies the relation u c - u a = u ^ - Δe for the mesh shown in FIG. 5. If this difference u ^ - Δe is positive, the voltage u a = 0 must be set on the RSIGBT a and the then positive voltage u = u ^ - Δe on the RSIGBT c. If this difference u ^ -Δe is negative, the voltage u = 0 must be set at RSIGBT c and the then positive voltage u = - (u ^ -Δe) at RSIGBT a.
Mit uaγ und ucy seien im folgenden die Vorgabewerte für die genannten Spannungen ua und uc bezeichnet. Diese Vorgabewerte uaγ und ucy sind im unteren Diagramm von Fig. 6 als Funktionen der normierten Zeit τ dargestellt. ln jenen Zeiträumen, in denen der Vorgabewert u y von Null verschiedene Werte aufweist, ist während des Zeitintervalls von einem gewünschten Kommutierungsbeginn bis zum erfolgreichen Abschluß dieser Kommutierung für die Spannung u am RSIGBT c der Vorgabewert ucy einzustellen und für die Spannung ua am RSIGBT a der Wert Null beizubehalten; nach dem erfolgreichen Abschluß dieser Kommutierung ist der RSIGBT c voll einzuschalten und der RSIGBT a abzuschalten. Auf die vorstehend beschriebene Weise wird eine sogenannte "verzögerte" oder auch "gebremste" Kommutierung bewirkt, die langsamer abläuft als dann, wenn sie nicht in der beschriebenen Weise aktiv beeinflußt wird.In the following, u a γ and u c y denote the default values for the voltages u a and u c mentioned . These default values u a γ and u c y are shown in the lower diagram in FIG. 6 as functions of the standardized time τ. In those periods in which the default value uy has values other than zero, the default value u c y must be set for the voltage u at the RSIGBT c and for the voltage u a at the RSIGBT during the time interval from a desired start of commutation to the successful completion of this commutation a maintain the value zero; After this commutation has been successfully completed, the RSIGBT c must be switched on fully and the RSIGBT a must be switched off. In the manner described above, a so-called "delayed" or "braked" commutation is effected, which proceeds more slowly than when it is not actively influenced in the manner described.
In jenen Zeiträumen, in denen der Vorgabewert uay von Null verschiedene Werte aufweist, ist während des Zeitintervalls von einem gewünschten Kommutierungsbeginn bis zum erfolgreichen Abschluß dieser Kommutierung für die Spannung u am RSIGBT a der Vorgabewert u y einzustellen und für die Spannung u am RSIGBT c der Wert Null herbeizuführen; nach dem erfolgreichen Abschluß dieser Kommutierung ist der RSIGBT a abzuschalten und der RSIGBT c in seinem voll eingeschalteten Zustand zu belassen. Auf diese, soeben beschriebene Weise wird eine sogenannte "beschleunigte" oder, wenn sie von selbst gar nicht in Gang gekommen wäre, eine sogenannte "aktivierte" Kommutierung bewirkt, die schneller abläuft oder überhaupt erst zustande kommt, weil sie in der beschriebenen Weise aktiv beeinflußt wird.In those periods in which the default value u a y has values other than zero, the default value uy must be set for the voltage u at the RSIGBT a and for the voltage u at the RSIGBT c during the time interval from a desired start of commutation to the successful completion of this commutation to bring about the value zero; After this commutation has been successfully completed, the RSIGBT a must be switched off and the RSIGBT c must be left in its fully switched-on state. In this way, just described, a so-called "accelerated" or, if it would not have started by itself, a so-called "activated" commutation, which takes place faster or comes about at all, because it actively influences in the manner described becomes.
Aus dem Dargelegten wird unmittelbar deutlich, daß die durch Fig. 5 gekennzeichneten, während der betrachteten Kommutierung erwünschten Spannungsverhältnisse an den Drosseln L^ (6) und Lg (7) vermöge des erfindungsgemäßen Vorgehens für beliebige Zündverzögerungswinkel α herbeigeführt werden können, und keineswegs nur für solche, bei denen u^ positive Werte aufweist.From the above it is immediately clear that the voltage ratios indicated by FIG. 5 and desired during the commutation under consideration on the Throttles L ^ (6) and Lg (7) can be brought about by the procedure according to the invention for any ignition delay angle α, and by no means only for those in which u ^ has positive values.
Als Beispiel für eine "verzögerte" bzw. "gebremste" Kommutierung sind in Fig. 7 jene Spannungs- und Stromverläufe dargestellt, wie sie sich bei einem erfindungsgemäßen, zufolge der Darstellung in Fig. 4 ausgeführten Stromrichter (1 3) ergeben, sofern dieser mit einem Zündverzögerungswinkel α = 30° in der vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Weise betrieben wird. Der besseren Übersicht wegen sind die Verläufe der Spannungen ua und uc sowie der Ströme ia und ic nur in jenem Zeitbereich gezeichnet, der für die betrachtete Kommutierung relevant ist. In dem durch Fig. 7 gekennzeichneten Betriebszustand nimmt der Stromrichter nach Fig. 4 auf seiner Drehspannungsseite Wirkleistung sowie induktive Blindleistung auf und gibt auf seiner Gleichstromseite Leistung ab. Für die Darstellung in Fig. 7 wurde der induktive Innenwiderstand des Drehspannungssystems (2), also die Induktivität der drei Drosseln LR (6), Lg (7) und Lj (8), bewußt außergewöhnlich groß gewählt, damit die Überlappungsdauer u so groß wird, daß die beschriebenen Vorgänge in den beiden unteren der in Fig. 7 dargestellten Diagrammen klar zu erkennen sind. In der Praxis wird der induktive Innenwiderstand des Drehspannungssystems (2) aber in der Regel so klein sein, daß sich die "betrachtete Kommutierung" angesichts ihrer aktiven Beeinflussung stets so rasch vollzieht, daß sich währenddessen die Spannungen e™, eg und e-r nicht nennenswert verändern. Um die dann während der "betrachteten Kommutierung" zustande kommenden Strom- und Spannungsverhältnisse immer noch deutlich erkennbar machen zu können, wurde für die in Fig. 8 dargestellten Diagramme in folgender Weise vorgegangen. Mit Beginn zu einem Zeitpunkt τ-j , der sehr kurz vor dem Zündzeitpunkt τ = α des RSIGBT's c liegt und mit Beendung zu einem Zeitpunkt Ty, der sehr kurz auf den Abschluß der "betrachteten Kommutierung" folgt, ist der Zeitmaßstab sehr stark vergrößert, so daß auch eine, sich äußerst rasch vollziehende Kommutierung deutlich erkennbar wird. Das Zeitintervall, in welchem der Zeitmaßstab sehr stark vergrößert ist, ist zu seinem Beginn τ = τ-| und zu seinem Ende τ = τy jeweils durch eine ausgezogene Vertikallinie begrenzt und in Fig. 8 ganz oben in Abszissenrichtung durch einen schraffierten Balken gekennzeichnet. Für τ > τ^ ist dann wieder der ursprüngliche Zeitmaßstab verwendet, der den skizzierten Diagrammen auch für τ < τ-, zugrunde liegt. In Fig. 8 sind also wieder jene Spannungs- und Stromverläufe dargestellt, wie sie sich bei einem erfindungsgemäßen, zufolge der Darstellung in Fig. 4 ausgeführten Stromrichter (1 3) ergeben, sofern dieser mit einem Zündverzögerungswinkel α = 30° in der beschriebenen, erfindungsgemäßen Weise mit "verzögerter" bzw. "gebremster" Kommutierung betrieben wird. Lediglich der induktive Innenwiderstand des Drehspannungssystems (2) ist für die Diagramme in Fig. 8 sehr viel kleiner - und damit den praktischen Verhältnissen Rechnung tragend - angenommen als für jene Diagramme, die in Fig. 7 dargestellt sind.As an example of a "delayed" or "braked" commutation, those voltage and current profiles are shown in FIG. 7 as they result in a converter (13) designed according to the illustration in FIG an ignition delay angle α = 30 ° is operated in the manner according to the invention described above. For the sake of a better overview, the courses of the voltages u a and u c and the currents i a and i c are only drawn in the time range that is relevant for the commutation under consideration. In the operating state identified by FIG. 7, the converter according to FIG. 4 draws active power and inductive reactive power on its three-phase voltage side and outputs power on its direct current side. For the illustration in Fig. 7, the inductive internal resistance of the three-phase voltage system (2), i.e. the inductance of the three chokes L R (6), Lg (7) and Lj (8), was deliberately chosen to be exceptionally large, so that the overlap duration u was so great becomes that the processes described can be clearly seen in the two lower of the diagrams shown in Fig. 7. In practice, however, the inductive internal resistance of the three-phase voltage system (2) will generally be so small that the "considered commutation" always takes place so quickly in view of its active influence that the voltages e ™, eg and he do not change appreciably during this time . In order to be able to still clearly recognize the current and voltage conditions that then arise during the “considered commutation”, the following procedure was followed for the diagrams shown in FIG. 8. With the beginning at a point in time τ- j which is very short of the ignition point τ = α of the RSIGBT's c and with the end at a point in time Ty which very shortly follows the completion of the "considered commutation", the time scale is greatly increased, so that commutation, which takes place extremely quickly, is clearly recognizable. The time interval in which the time scale is very greatly enlarged is τ = τ- | at its beginning and at its end τ = τy each bounded by a solid vertical line and marked in Fig. 8 at the top in the direction of the abscissa by a hatched bar. For τ> τ ^ the original time scale is used again, which is also the basis for the sketched diagrams for τ <τ-. 8 shows those voltage and current profiles as they result in a converter (13) according to the invention, which is shown in FIG. 4, provided that it has an ignition delay angle α = 30 ° in the described, operated according to the invention with "delayed" or "braked" commutation. Only the inductive internal resistance of the three-phase voltage system (2) is much smaller for the diagrams in FIG. 8 - and thus taking into account the practical conditions - assumed than for the diagrams shown in FIG. 7.
Als Beispiel für eine "aktivierte" Kommutierung sind in Fig. 9 jene Spannungs- und Stromverläufe dargestellt, wie sie sich bei einem erfindungsgemäßen, zufolge der Darstellung in Fig. 4 ausgeführten Stromrichter ergeben, sofern dieser mit einem Zündverzögerungswinkel α = 210° in der vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Weise betrieben wird. Der besseren Übersicht wegen sind auch hier die Verläufe der Spannungen u und u sowie der Ströme ia und ic nur in jenem Zeitbereich gezeichnet, der für die betrachtete Kommutierung relevant ist. Außerdem ist für die in Fig. 9 skizzierten Diagramme wieder jene Darstellungsform mit einem, im Zeitintervall von τ = τ-, bis τ = τ^ sehr stark vergrößerten Zeitmaßstab gewählt, die auch den Diagrammen in Fig. 8 zugrunde liegt. In dem durch Fig. 9 gekennzeichneten Betriebszustand nimmt der Stromrichter (1 3) nach Fig. 4 auf seiner Gleichstromseite Leistung auf und gibt auf seiner Drehspannungsseite Wirkleistung sowie induktive Blindleistung ab. Das letztgenannte ist beim herkömmlichen Thyristorstromrichter grundsätzlich nicht möglich. Sowohl für den durch Fig. 8 gekennzeichneten Betriebszustand als auch für jenen nach Fig. 9 wurde ein erfindungsgemäß ausgeführter Stromrichter (1 3) zufolge der Darstellung in Fig. 4 vorausgesetzt. Mit dem in Fig. 4 dargestellten Stromrichter (1 3) kann also sowohl eine "verzögerte" bzw. "gebremste" Kommutierung als auch eine "aktivierte" oder "beschleunigte" Kommutierung bewerkstelligt werden. Es kann aber auch vorteilhaft sein, den in Fig. 4 dargestellten, erfindungsgemäßen Stromrichter (13) während ein und desselben Kommutierungsvorgangs sowohl mit "verzögerter" bzw. "gebremster" Kommutierung als auch mit "aktivierter" oder "beschleunigter" Kommutierung zu betreiben. In diesem Sinne sind in Fig. 10 jene Spannungsund Stromverläufe dargestellt, wie sie sich bei einem erfindungsgemäßen, zufolge der Darstellung in Fig. 4 ausgeführten Stromrichter (1 3) ergeben, sofern dieser mit einem Zündverzögerungswinkel α = 1 65° zunächst mit "verzögerter" bzw. "gebremster" Kommutierung und anschließend mit "beschleunigter" Kommutierung in der erfindungsgemäßen Weise betrieben wird. Für die in Fig. 10 skizzierten Diagramme wurde wieder ein außergewöhnlich großer induktiver Innenwiderstand des Drehspannungssystems (2) zugrunde gelegt, um die dabei gegebenen Verhältnisse in übersichtlicher Weise darstellen zu können. Für die Diagramme in Fig. 10 wurde also auf eine zeitweilige, sehr starke Vergrößerung des Zeitmaßstabs bewußt verzichtet. Aus dem bisher Dargelegten wurde deutlich, daß der erfindungsgemäße Stromrichter (1 3) mit aktiv beeinflußter Kommutierung auf sogenannte Vordrosseln völlig verzichten kann. Ein solcher Verzicht wird von ihm aber nicht erzwungen. Der erfindungsgemäße Stromrichter (13) mit aktiv beeinflußter Kommutierung kann durchaus auch mit zusätzlich eingefügten Vordrosseln betrieben werden. Dazu zeigt Fig. 1 1 den erfindungsgemäßen Stromrichter (1 3) nach Fig. 4, nachdem diesem drehspannungsseitig drei Vordrosseln (16) vorgeschaltet wurden. Aus Fig. 1 1 wird unmittelbar deutlich, daß nunmehr jeweils zwei Drosseln (LR (6) und LVR (17); Lg (7) und Lyg (18); Lj (8) und L (19)) direkt in Reihe geschaltet sind. Sofern der induktive Innenwiderstand des Drehspannungssystems (2), also die Induktivitäten LR (6), Lg (7) sowie Lj (8), und die Induktivitäten der Vordrosseln (16) LVR ^ 7^' LVS ^ ^ sowie LVT ^ ^ beispielsweise gleich groß sind, dürfen vom erfindungs¬ gemäßen Stromrichter (13) also, im Vergleich zu der in Fig. 4 dargestellten Anordnung, doppelt so große Spannungen an diese Reihenschaltungen aus jeweils zwei Drosseln angelegt werden, ohne daß die DIN/VDE-Vorschriften verletzt werden. Für die diesenfalls gegebene Situation, also für Δe = 2 Δe, sind in Fig. 12 jene Spannungs- und Stromverläufe dargestellt, die sich bei einem erfindungsgemäßen, zufolge der Darstellung in Fig. 1 1 ausgeführten Stromrichter (1 3) ergeben, sofern dieser mit einem Zündverzögerungswinkel = 210° in der erfindungsgemäßen Weise betrieben wird. Dabei ist für die in Fig. 12 skizzierten Diagramme wieder jene Darstellungsform mit einem, im Zeitintervall von x = x-i bis x = X2 sehr stark vergrößerten Zeitmaßstab gewählt, die auch den Diagrammen in Fig. 8 sowie in Fig. 9 zugrunde liegt.As an example of an “activated” commutation, those voltage and current profiles are shown in FIG. 9, as they result in a converter according to the invention, designed according to the illustration in FIG. 4, provided that it has an ignition delay angle α = 210 ° in the above described, operated according to the invention. For the sake of a better overview, the curves of the voltages u and u and the currents i a and i c are only drawn in the time range that is relevant for the commutation under consideration. In addition, for the diagrams sketched in FIG. 9, that form of representation with a time scale that was very greatly enlarged in the time interval from τ = τ to τ = τ ^, which is also the basis of the diagrams in FIG. 8, is selected. In the operating state identified by FIG. 9, the converter (1 3) according to FIG. 4 draws power on its DC side and emits active power and inductive reactive power on its three-phase side. The latter is fundamentally not possible with the conventional thyristor converter. Both for the operating state identified by FIG. 8 and for that according to FIG. 9, a converter (13) designed according to the invention was assumed, as shown in FIG. 4. The converter (1 3) shown in FIG. 4 can therefore be used to carry out both a "delayed" or "braked" commutation and an "activated" or "accelerated" commutation. However, it can also be advantageous to operate the converter (13) according to the invention shown in FIG. 4 during one and the same commutation process both with "delayed" or "braked" commutation and with "activated" or "accelerated" commutation. In this sense, those voltage and current profiles are shown in FIG. 10 as they result in a converter (1 3) according to the invention, which is designed according to the illustration in FIG. 4, provided that it initially has an ignition delay angle α = 1 65 ° with "delayed" or "braked" commutation and then operated with "accelerated" commutation in the manner according to the invention. For the diagrams sketched in FIG. 10, an extraordinarily large inductive internal resistance of the three-phase voltage system (2) was used again in order to be able to present the conditions in a clear manner. For the diagrams in FIG. 10, a temporary, very large increase in the time scale was deliberately avoided. From what has been explained so far, it became clear that the converter (1 3) according to the invention with actively influenced commutation can completely dispense with so-called pre-chokes. However, he does not enforce such a waiver. The converter (13) according to the invention with actively influenced commutation can also be operated with pre-chokes additionally inserted. For this purpose, FIG. 1 1 shows the converter (1 3) according to the invention according to FIG. 4 after three pre-chokes (16) have been connected upstream of it on the three-phase side. From Fig. 1 1 it is immediately clear that now two chokes (L R (6) and L VR (17); Lg (7) and Lyg (18); Lj (8) and L (19)) directly in Series are connected. If the inductive internal resistance of the three-phase voltage system (2), i.e. the inductances L R (6), Lg (7) and Lj (8), and the inductances of the pre-chokes (16) L VR ^ 7 ^ ' L VS ^ ^ and L VT ^ ^ are for example of equal size, twice as large voltages must by Inventive ¬ proper power converter (13), then, in comparison with the embodiment shown in Fig. 4 arrangement are applied to this series circuits each consisting of two reactors, without the DIN / VDE Regulations are violated. For the situation that arises in this case, that is to say for Δe = 2 Δe, those voltage and current profiles are shown in FIG. 12 which result in a power converter (13) designed according to the illustration in FIG is operated with an ignition delay angle = 210 ° in the manner according to the invention. For the diagrams sketched in FIG. 12, the form of representation with a time scale that has been greatly enlarged in the time interval from x = xi to x = X2 is chosen, which is also the basis of the diagrams in FIG. 8 and in FIG. 9.
Die bisherigen Erläuterungen in der vorliegenden Beschreibung gingen davon aus, daß an den erfindungsgemäßen Stromrichter (1 3) zufolge der Darstellung in Fig. 4 gleichstromsei- tig ein Gleichstromzwischenkreis (10) mit der Zwischenkreisdrossel (12) mit der Induktivität Lj angeschlossen ist. Es wurde eingangs allerdings bereits erwähnt, daß ein großes, technisch bedeutsames Anwendungsfeld dadurch gekennzeichnet ist, daß der in Fig. 4 gleichstromseitig angeschlossene Gleichstromzwischenkreis (10) durch einen vorzugsweise "schlanken" Gleichspannungszwischenkreis ersetzt ist. Die auf diese Weise entstehende Anordnung ist in Fig. 13 dargestellt. In ihr ist an die Stelle des in Fig. 4 enthaltenen Gleichstromzwischenkreises (10) mit der Zwischenkreisdrossel (12) ein Gleichspannungszwischenkreis (20) mit dem Zwischenkreiskondensator (21 ) mit der Kapazität C^ getreten. Da auch in dieser Anordnung die einzelnen Kommutierungen grundsätzlich gleich verlau- fen, genügt es für die folgenden Überlegungen völlig, eine dieser Kommutierungen repräsentativ für alle zu beleuchten.The previous explanations in the present description assume that a DC link (10) with the DC link choke (12) with the inductance L j is connected to the converter (1 3) according to the invention as shown in FIG. 4 on the DC side. However, it was already mentioned at the beginning that a large, technically important field of application is characterized in that the direct current intermediate circuit (10) connected on the direct current side in FIG. 4 is replaced by a preferably "slim" direct voltage intermediate circuit. The arrangement thus created is shown in FIG. 13. It has replaced the DC link (10) with the DC link choke (12) in place of FIG. 4, a DC link (20) with the DC link capacitor (21) with the capacitance C ^. Since the individual commutations are basically the same in this arrangement as well fen, it is entirely sufficient for the following considerations to illuminate one of these commutations representative of all.
Im folgenden soll daher wieder alleine die Kommutierung des gleichgerichteten Stromes i vom RSIGBT a auf den RSIGBT c betrachtet werden, die daher wieder als "betrachtete Kommutierung" bezeichnet wird. Vor Beginn dieser "betrachteten Kommutierung" fließt der gleichgerichtete Strom i gemäß dem in Fig. 1 3 strichpunktiert eingetragenen Strompfad von der in Fig. 1 3 unten gezeichneten Schiene des Gleichspannungszwischenkreises (20) über den RSIGBT b, die untere Drossel Lj (8), die Sternspannungsquelle ej (5), die Sternspannungsquelle eR (3), die obere Drossel LR (6) sowie über den RSIGBT a zur oberen Schiene des Gleichspannungszwischenkreises (20). Für den Fall, daß die "betrachtete Kommutierung" nicht aktiv beeinflußt wird, beginnt die Stromübergabe vom RSIGBT a auf den RSIGBT c dann, wenn der RSIGBT c vermöge einer Vergrößerung seiner Gate- Emitter-Spannung eingeschaltet wird und dabei die Bedingung eg > eR erfüllt ist. Dann beginnt sich ein Strom i über die Sternspannungsquelle eg (4), die mittlere Drossel Lg (7) und den RSIGBT c auszubilden, der in Fig. 13 gestrichelt eingetragen ist. Gleichzeitig beginnt sich der punktiert eingetragene, über die Sternspannungsquelle en (3), die obere Drossel Ln (6) und den RSIGBT a fließende Strom ia zu vermindern. Die Summe aus den beiden Strömen i und i ist der gleichgerichtete Strom i . Die "betrachtete Kommutierung" ist abgeschlossen, wenn i = 0 und ic = i geworden ist. Von der "betrachteten Kommutierung" nur mittelbar berührt wird der über den RSIGBT b, die untere Drossel Lj (8) und die Sternspannungsquelle ej (5) fließende Strom . Für den letztgenannten gilt unmittelbar vor der "betrachteten Kommutierung" vom RSIGBT a auf den RSIGBT c, während dieser Kommutierung und unmittelbar danach i^ = i . Infolgedessen kann der in Fig. 1 3 vermöge der Strichfolge lang-kurz-kurz umrahmte Schaltungsteil (22) fürdie Analyse der "betrachteten Kommutierung" vom RSIGBT a auf den RSIGBT c aus der Gesamtanordnung herausgelöst und gesondert betrachtet werden. Für dieses Vorhaben ist der genannte Schaltungsteil (22) in Fig. 14 nochmals in übersichtlicher Weise dargestellt.In the following, the commutation of the rectified current i from the RSIGBT a to the RSIGBT c will again be considered, which is therefore referred to again as "considered commutation". Before this "considered commutation" begins, the rectified current i flows in accordance with the current path shown in dash-dotted lines in FIG. 1 3 from the rail of the DC voltage intermediate circuit (20) shown in FIG. 1 3 below via the RSIGBT b, the lower choke L j (8) , the star voltage source e j (5), the star voltage source e R (3), the upper choke L R (6) and via the RSIGBT a to the upper rail of the DC link (20). In the event that the "considered commutation" is not actively influenced, the current transfer from the RSIGBT a to the RSIGBT c begins when the RSIGBT c is switched on due to an increase in its gate-emitter voltage and the condition eg> e R is satisfied. A current i then begins to form via the star voltage source eg (4), the central choke Lg (7) and the RSIGBT c, which is shown in broken lines in FIG. 13. At the same time begins the dotted registered, en over the star voltage source (3), the upper throttle Ln (6) and to reduce the current flowing RSIGBT a i a. The sum of the two currents i and i is the rectified current i. The "considered commutation" is complete when i = 0 and i c = i. The "considered commutation" only indirectly affects the current flowing through the RSIGBT b, the lower choke L j (8) and the star voltage source ej (5). For the latter, immediately before the "considered commutation" from RSIGBT a to RSIGBT c, i ^ = i during this commutation and immediately thereafter. As a result, the circuit part (22) framed in long-short-short in FIG. 1 for the analysis of the "considered commutation" from the RSIGBT a to the RSIGBT c can be separated from the overall arrangement and viewed separately. For this project, the circuit part (22) mentioned is again clearly shown in FIG. 14.
Unter der in aller Regel zulässigen Voraussetzung, daß sich die "betrachtete Kommutierung" angesichts ihre aktiven Beeinflussung stets so rasch vollzieht, daß sich währenddessen die Spannungen en, eg sowie ej nicht nennenswert verändern, und daß sich währenddessen auch die Spannung u^ am Zwischenkreiskondensator (21 ) mit der Kapazität C^ nicht nennenswert verändert, ist für die Anordnung nach Fig. 14 das in Fig. 1 5 dargestellte Ersatzschaltbild gültig. Darin kennzeichnet der Index 0, der an den Spannungen eR0' eS0 unc' UK0 sπgεbracht ist, den Wert dieser Spannungen zum Zeitpunkt des Ein- Schaltens des RSIGBT's c. In Fig. 1 5 ist bereits berücksichtigt, daß in dieser Anordnung dann, wenn die beiden Ströme ia und ic durch die beiden RSIGBT's a und c größer als null sind, über den Hauptstromelektroden dieser beiden RSIGBT's vermöge einer geeigneten Beeinflussung von deren AnSteuerstrecken die Spannungen ua > 0 (beim RSIGBT a) und u > 0 (beim RSIGBT c) aufgespannt werden können. Die dann an den Drosseln Ln (6), Lg (7) und Lj (8) anliegenden Spannungen sind nach dem Überlagerungssatz höchst einfach zu ermitteln. Die an der Drossel Ln (6) entgegen der dort gegebenen Stromflußrichtung gepfeilte Spannung hat den Wert - - (UKQ - UC + 2 - ua). Die an der Drossel Lg (7) in der dort gegebenen Stromflußrichtung gepfeilte Spannung hat den WertUnder the generally permissible condition that the "considered commutation" always takes place so quickly in view of its active influence that the voltages en, eg and ej do not change appreciably during this time, and that the voltage u ^ at the intermediate circuit capacitor ( 21) with the capacitance C ^ not significantly changed, the equivalent circuit diagram shown in FIG. 15 is valid for the arrangement according to FIG. 14. The index 0, which is applied to the voltages e R0 ' e S0 unc ' U K0, indicates the value of these voltages at the time of Switching the RSIGBT's c. In Fig. 1 5 it is already taken into account that in this arrangement, when the two currents i a and i c through the two RSIGBT's a and c are greater than zero, the main current electrodes of these two RSIGBT's are able to influence their control paths in a suitable manner Voltages u a > 0 (for RSIGBT a) and u> 0 (for RSIGBT c) can be set up. The voltages then applied to the chokes Ln (6), Lg (7) and Lj (8) can be determined very easily using the overlay theorem. The voltage swept at the choke Ln (6) against the current flow direction given there has the value - - (U K Q - U C + 2 - u a ). The voltage swept across the choke Lg (7) in the current flow direction given there has the value
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- • ( 2 • UI/Q - 2 • u + ua). An der Drossel Lj (8) erscheint eine, in der dort gegebenen- • (2 • UI / Q - 2 • u + u a ). At the throttle Lj (8) one appears in the one given there
1 Stromflußrichtung gepfeilte Spannung - - (uKQ - uc - ua). Wie aus den vorstehend angegebenen Spannungen und Fig. 1 5 unmittelbar hervorgeht, ist für eine "verzögerte" bzw. "gebremste" Kommutierung während des Zeitintervalls von einem gewünschten Kommutierungsbeginn bis zum erfolgreichen Abschluß dieser Kommutierung für die Spannung uc am RSIGBT c ein positiver Vorgabewert ucy einzustellen und für die Spannung u am RSIGBT a der Wert null beizubehalten. Die Kommutierung läuft diesenfalls langsamer ab als dann, wenn sie nicht in der beschriebenen Weise aktiv beeinflußt wird. Unter diesen1 Current flow direction swept voltage - - (u K Q - u c - u a ). As can be seen directly from the above-mentioned voltages and FIG. 15, for a "delayed" or "braked" commutation during the time interval from a desired start of commutation to the successful completion of this commutation for the voltage u c at the RSIGBT c is a positive default value u c y and keep the value zero for the voltage u at RSIGBT a. In this case, the commutation takes place more slowly than if it is not actively influenced in the manner described. Under these
Umständen hat die an der Drossel LR (6) wirksame, entgegen der dort gegebenen Strom-Circumstances, the current acting on the choke L R (6), contrary to the current
1 flußrichtung gepfeilte Spannung, den Wert - - (U^Q - UC ). Die an der Drossel Lg (7) wirksame, in der dort gegebenen Stromflußrichtung gepfeilte Spannung hat dann den Wert 2 - • (UI/Q - U ). An der Drossel Lj (8) erscheint eine, in der dort gegebenen Stromflußrich-1 flow direction swept voltage, the value - - (U ^ Q - U C ). The voltage which is effective at the choke Lg (7) and swept in the direction of current flow there then has the value 2 - • (UI / Q - U). At the throttle Lj (8) appears one, in the current flow direction given there
1 tung gepfeilte Spannung - - (u^Q - uc ). Die DI N/VDE-Vorschriften werden unter diesen1 direction swept voltage - - (u ^ Q - u c ). The DI N / VDE regulations are among these
Umständen dann solange nicht verletzt, wie der Spannungswert ~ - ß - (U^Q - u ) kleiner ist als der bereits früher genannte, maximal zulässige Spannungswert Δe. Eine schnellstmögliche Kommutierung unter Einhaltung der DI N/VDE-Vorschriften erfordert für dieUnder certain circumstances, it will not be violated as long as the voltage value ~ - ß - (U ^ Q - u) is smaller than the maximum permissible voltage value Δe mentioned earlier. The fastest possible commutation in compliance with the DI N / VDE regulations requires for
Spannung u am RSIGBT c unter diesen Umständen also einen Vorgabewert u y = UιxQ - Δe - Aus den vorstehend angegebenen Spannungen und Fig. 1 5 geht des
Figure imgf000016_0001
weiteren hervor, daß für eine "aktivierte" oder "beschleunigte" Kommutierung während des Zeitintervalls von einem gewünschten Kommutierungsbeginn bis zum erfolgreichen Abschluß dieser Kommutierung für die Spannung ua am RSIGBT a ein positiver Vorgabewert u y einzustellen und für die Spannung u am RSIGBT c der Wert null herbeizuführen ist. Die Kommutierung läuft dann schneller ab oder kommt überhaupt erst zustande, weil sie in der beschriebenen Weise aktiv beeinflußt wird. Diesenfalls hat die an der Drossel
Voltage u at RSIGBT c under these circumstances therefore a default value uy = UιxQ - Δe - from the voltages given above and Fig. 1 5 the
Figure imgf000016_0001
further shows that for an "activated" or "accelerated" commutation during the time interval from a desired start of commutation until the successful completion of this commutation, a positive default value uy must be set for the voltage u a at the RSIGBT a and the value for the voltage u at the RSIGBT c zero is to be brought about. The commutation then runs faster or comes about in the first place because it is actively influenced in the manner described. In this case it has the throttle
LR (6) wirksame, entgegen der dort gegebenen Stromflußrichtung gepfeilte Spannung denL R (6) effective, the arrow opposite to the direction of current flow there
1 Wert - • (UI/Q + 2 • ua ). Die an der Drossel Lg (7) wirksame, in der dort gegebenen Strom- flußrichtung gepfeilte Spannung hat den Wert - ( 2 uKQ + ua ). An der Drossel Lj (8) erscheint eine, in der dort gegebenen Stromflußrichtung gepfeilte Spannung - • (uκo - u ). Für die beiden, hinsichtlich des praktischen Einsatzes am meisten interessierenden Fälle α « 0° und α « 180° werden die DIN/VDE-Vorschriften unter diesen Umständen dann so- lange nicht verletzt, wie der Spannungswert - - Λ 3 ua kleiner ist als der bereits früher genannte, maximal zulässige Spannungswert Δe. Eine schnellstmögliche Kommutierung unter Einhaltung der DIN/VDE-Vorschriften erfordert unter diesen Umständen für die Spannung u am RSIGBT a also einen Vorgabewert uay = Δe - - - 3.1 value - • (UI / Q + 2 • u a ). The effective at the choke Lg (7), in the current given there Flow direction swept voltage has the value - (2 u KQ + u a ). At the choke Lj (8) appears a voltage swept in the current flow direction given there - • (u κo - u). For the two cases α «0 ° and α« 180 ° that are of most interest in practical use, the DIN / VDE regulations are not violated under these circumstances as long as the voltage value is - - Λ 3 u a smaller than the previously mentioned maximum permissible voltage value Δe. Under these circumstances, the fastest possible commutation in compliance with the DIN / VDE regulations therefore requires a default value u a y = Δe - - - 3 for the voltage u at the RSIGBT a.
Als Beispiel für eine "verzögerte" bzw. "gebremste" Kommutierung sind in Fig. 1 6 jene Spannungs- und Stromverläufe dargestellt, welche sich bei einem erfindungsgemäßen, zufolge der Darstellung in Fig. 13 ausgeführten Stromrichter (1 3) ergeben, sofern dieser mit einem Zündverzögerungswinkel α = 25° in der vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Weise betrieben wird. Der besseren Übersicht wegen sind die Verläufe der Spannungen ua und uc sowie der Ströme ia und ic nur in jenem Zeitbereich gezeichnet, der für die betrachtete Kommutierung relevant ist. Außerdem ist für die in Fig. 16 skizzierten Diagramme wieder jene Darstellungsform mit einem, im Zeitintervall von x = x-, bis x = X sehr stark vergrößerten Zeitmaßstab gewählt, die erstmals für die Diagramme in Fig. 8 gewählt wurde.As an example of a "delayed" or "braked" commutation, those voltage and current profiles are shown in Fig. 1 6, which result in a converter (1 3) according to the invention, as shown in Fig. 13, provided that this with an ignition delay angle α = 25 ° is operated in the manner according to the invention described above. For the sake of a better overview, the courses of the voltages u a and u c and the currents i a and i c are only drawn in the time range that is relevant for the commutation under consideration. In addition, for the diagrams sketched in FIG. 16, that form of representation with a time scale that was greatly enlarged in the time interval from x = x- to x = X was chosen, which was chosen for the diagrams in FIG. 8 for the first time.
In dem durch Fig. 1 6 gekennzeichneten Betriebszustand nimmt der Stromrichter nach Fig. 13 auf seiner Drehspannungsseite Wirkleistung sowie induktive Blindleistung auf und gibt auf seiner Gleichstromseite Leistung ab.In the operating state identified by FIG. 1 6, the converter according to FIG. 13 draws active power and inductive reactive power on its three-phase side and outputs power on its direct current side.
Als Beispiel für eine "aktivierte" Kommutierung sind in Fig. 1 7 jene Spannungs- und Stromverläufe dargestellt, wie sie sich bei einem erfindungsgemäßen, zufolge der Darstellung in Fig. 13 ausgeführten Stromrichter (13) ergeben, sofern dieser mit einem Zündverzögerungswinkel α = 180° in der vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Weise betrieben wird. Der besseren Übersicht wegen sind auch hier die Verläufe der Spannungen u und u sowie der Ströme i und ic nur in jenem Zeitbereich gezeichnet, der für die betrachtete Kommutierung relevant ist. Außerdem ist für die in Fig. 1 7 skizzierten Diagramme wieder jene Darstellungsform mit einem, im Zeitintervall von x = x-, bis x = Xy sehr stark vergrößerten Zeitmaßstab gewählt, die erstmals für die Diagramme in Fig. 8 gewählt wurde. In dem durch Fig. 1 7 gekennzeichneten Betriebszustand nimmt der Stromrichter nach Fig. 13 auf seiner Gleichstromseite Leistung auf und gibt auf seiner Drehspannungsseite Wirkleistung sowie induktive Blindleistung ab. Eine weitere, neuartige und hinsichtlich ihres Leistungsvermögens für die praktische Anwendung höchst vorteilhafte Anordnung entsteht dann, wenn zwei Stromrichter mit aktiv beeinflußter Kommutierung gemäß der Darstellung in Fig. 18 gemeinsam an dasselbe Drehspannungssystem angeschlossen und auf ihrer jeweiligen Gleichspannungsseite antiparallel verbunden werden. In der Anordnung nach Fig. 18 sind die antiparallel verbundenen Gleichspannungsseiten ihrerseits beispielhaft mit den beiden Anschlüssen eines Gleichspannungszwischenkreises (20) verbunden. Diese, insgesamt wenig aufwendige Anordnung erlaubt einen technisch sehr bedeutsamen Vierquadrantenbetrieb, das heißt sowohl eine Umkehrung der Strom- als auch der Spannungsrichtung auf ihrer Gleichspannungsseite. Sofern in der Anordnung nach Fig. 18 der Strom i positive Werte aufweisen soll, wird der in Fig. 18 enthaltene Stromrichter II (23) gesperrt. Dieser positive Strom i wird in der Anordnung nach Fig. 18 dann vom Stromrichter I (24) geführt. Wird dessen Zündverzögerungswinkel α.| dann beispielsweise auf den Wert , = 0° eingestellt, so erhält man eine negative Spannung u^- Wird dieser Zündverzögerungswinkel aber zum Beispiel auf den Wert ct| = 180° eingestellt, so ergibt sich eine positive Spannung Uς . Analog hierzu wird dann, wenn in der Anordnung nach Fig. 18 der Strom i negative Wer- te aufweisen soll, der in Fig. 18 enthaltene Stromrichter I (24) gesperrt. Der genannte, negative Strom i wird in der Anordnung nach Fig. 18 vom Stromrichter II (23) geführt. Wird dessen Zündverzögerungswinkel αj| beispielsweise auf den Wert cti. = 0° eingestellt, so erhält man eine positive Spannung u^. Wird dieser Zündverzögerungswinkel aber zum Beispiel auf den Wert α,, = 180° eingestellt, so ergibt sich eine negative Spannung U . Es ist also sowohl eine Umkehrung der Strom- als auch der Spannungsrichtung auf der Gleichstromseite der Stromrichterkombination nach Fig. 18 möglich.As an example of an "activated" commutation, those voltage and current profiles are shown in FIG. 1 7 as they result in a converter (13) according to the invention, as shown in FIG. 13, provided that it has an ignition delay angle α = 180 ° is operated in the manner described above, according to the invention. For the sake of a better overview, the courses of the voltages u and u as well as the currents i and i c are only drawn in the time range that is relevant for the commutation under consideration. In addition, for the diagrams sketched in FIG. 1 7, that form of representation with a time scale that was greatly enlarged in the time interval from x = x- to x = Xy was chosen, which was chosen for the diagrams in FIG. 8 for the first time. In the operating state identified by FIG. 17, the converter according to FIG. 13 draws power on its direct current side and emits active power and inductive reactive power on its three-phase voltage side. A further, novel arrangement, which is highly advantageous in terms of its performance for practical use, arises when two converters with actively influenced commutation, as shown in FIG. 18, are connected together to the same three-phase voltage system and are connected antiparallel on their respective DC voltage side. In the arrangement according to FIG. 18, the dc voltage sides connected in anti-parallel are in turn connected by way of example to the two connections of a dc intermediate circuit (20). This arrangement, which overall is not very complex, permits technically very significant four-quadrant operation, that is to say both a reversal of the current and voltage directions on their DC voltage side. If the current i is to have positive values in the arrangement according to FIG. 18, the converter II (23) contained in FIG. 18 is blocked. This positive current i is then carried by the converter I (24) in the arrangement according to FIG. 18. If its ignition delay angle α. | then, for example, set to the value = 0 °, a negative voltage u ^ is obtained - but if this ignition delay angle is, for example, to the value ct | = 180 °, there is a positive voltage Uς. Analogously to this, if the current i is to have negative values in the arrangement according to FIG. 18, the converter I (24) contained in FIG. 18 is blocked. The negative current i mentioned is carried in the arrangement according to FIG. 18 by the converter II (23). If its ignition delay angle αj | for example the value cti. = 0 °, you get a positive voltage u ^. However, if this ignition delay angle is set to the value α ,, = 180 °, for example, a negative voltage U results. It is therefore possible to reverse both the current and the voltage direction on the DC side of the converter combination according to FIG. 18.
Der für die praktische Anwendung wichtigste Einsatzfall ist wohl jener, bei welchem eine Umkehrung des Stromes i gefordert wird, auf eine Umkehrung der Spannung Uς dagegen verzichtet werden kann. Dann kann die in Fig. 18 vorgestellte Stromrichterkombination dahingehend vereinfacht werden, daß die im dort skizzierten Stromrichter II (23) enthaltenen Hauptstromventile entfernt und durch gleichsinnig gepolte Dioden ersetzt werden. Die auf diese Weise entstehende Anordnung ist in Fig. 19 dargestellt. Damit stellt sich bei dem in Fig. 19 enthaltenen Stromrichter II (25) automatisch stets der Betriebszustand an = 0° ein. Demzufolge ist der hierzu gleichstromseitig antiparallel geschaltete Stromrichter I (24) mit einem Zündverzögerungswinkel von αι « 180° zu betreiben. Selbstverständlich können in jedem Stromrichter mit aktiv beeinflußter Kommutierung und in jeder Stromrichterkombination, die einen derartigen Stromrichter enthält, die dort enthaltenen, in Rückwärtsrichtung sperrenden und in Vorwärtsrichtung stetig steuerbaren Hauptstromventile jeweils durch eine gleichsinnig gepolte Reihenschaltung von jeweils einem, in Vorwärtsrichtung stetig steuerbaren Hauptstromventil, vorzugsweise von einem IGBT, und von jeweils einer Diode ersetzt werden.The most important application for practical use is probably the one in which a reversal of the current i is required, but a reversal of the voltage Uς can be dispensed with. The converter combination presented in FIG. 18 can then be simplified in that the main current valves contained in the converter II (23) outlined there are removed and replaced by diodes with the same polarity. The arrangement thus created is shown in FIG. 19. In the converter II (25) shown in FIG. 19, the operating state at 0 ° is therefore always set automatically. Accordingly, the converter I (24), which is connected antiparallel on the DC side, is to be operated with an ignition delay angle of αι «180 °. Of course, in each converter with actively influenced commutation and in every converter combination which contains such a converter, the main flow valves contained therein, blocking in the reverse direction and continuously controllable in the forward direction, are preferably each connected in the same direction by a series connection of one main flow valve which is continuously controllable in the forward direction by an IGBT, and by one diode each.
Als Beispiel für diese Möglichkeit ist in Fig. 20 der in Fig. 13 dargestellte Stromrichter (13) nochmals skizziert, nachdem dessen insgesamt sechs RSIGBT's a bis f jeweils durch eine gleichsinnig gepolte Reihenschaltung von jeweils einem IGBT (26) und von jeweils einer Diode (27) ersetzt wurden. Sofern der auf diese Weise entstandene Stromrichter (28) in Fig. 20 mit einem Zündverzögerungswinkel α« 0° betrieben wird, sind die dort enthaltenen Dioden (27) zur Aufnahme der dabei entstehenden Rückwärtsspannung unbedingt erforderlich. Wird dieser Stromrichter (28) dagegen stets mit einem Zündverzögerungswinkel α~ 180° betrieben, so werden die darin enthaltenen Dioden (27) nicht mit Rückwärtsspannung beansprucht. Dann können die Dioden (27) sämtlich überbrückt werden und damit selbst entfallen. Eine derartige Vorgehensweise ist bei allen erfindungsgemäßen Stromrichtern mit aktiv beeinflußter Kommutierung möglich. Sofern die in solchen enthaltenen, in Vorwärtsrichtung stetig steuerbaren Hauptstromventile nicht mit Rückwärtsspannung beansprucht werden, müssen sie eben in Rückwärtsrichtung auch nicht sperrfähig sein.As an example of this possibility, the converter (13) shown in FIG. 13 is sketched again in FIG. 20, after its total of six RSIGBTs a to f each by means of a series connection of the same polarity, each with an IGBT (26) and a diode ( 27) have been replaced. If the converter (28) created in this way in FIG. 20 is operated with an ignition delay angle α 0 0 °, the diodes (27) contained therein are absolutely necessary to absorb the reverse voltage that arises in the process. If, on the other hand, this converter (28) is always operated with an ignition delay angle α ~ 180 °, the diodes (27) contained therein are not subjected to reverse voltage. Then the diodes (27) can all be bridged and thus eliminated. Such a procedure is possible with all converters according to the invention with actively influenced commutation. Unless the main flow valves contained in such valves, which are continuously controllable in the forward direction, are not subjected to reverse voltage, they also do not have to be lockable in the reverse direction.
Der Schlüsselgedanke der hiermit vorgelegten Erfindung kann aber auch in der folgenden, modifizierten Weise genutzt werden. Dabei werden parallel zu den einzelnen Hauptventilzweigen zum Zwecke der Kommutierung Hilfszweige geschaffen. Damit wird es möglich, anstelle der für eine unmittelbar aktiv beeinflußte Kommutierung erforderlichen, in Rückwärtsrichtung sperrenden und in Vorwärtsrichtung stetig steuerbaren Hauptstromventile die bereits weit verbreiteten, rückwärts sperrenden sowie ein- und ausschaltbaren Hauptstromventile zu verwenden. Eine aktiv beeinflußte Kommutierung erfolgt dann grundsätzlich unter Nutzung von einem der genannten Hilfszweige, während die in Rückwärtsrichtung sperrenden sowie ein- und ausschaltbaren Hauptstromventile entsprechend deren Vermögen nur vollständig ein- und ausgeschaltet werden. Bei dieser modifizierten Nutzung des erfindungsgemäßen Schlüsselgedankens werden also aus den bisher entstandenen Stromrichtern die dort enthaltenen, in Rückwärtsrichtung sperrenden und in Vorwärtsrichtung stetig steuerbaren Hauptstromventile herausgenommen. Angesichts dessen sollen die soeben genannten Hauptstromventile im folgenden auch kurz als "herausgenommene Hauptstromventile" bezeichnet werden. Für jedes einzelne "herausgenommene Hauptstromventil" wird nun ein, an dessen Stelle tretendes, rückwärts sperrendes sowie ein- und ausschaltbares Hauptstromventil ersatzweise eingefügt. Angesichts dieser Vorgehensweise sollen die letztgenannten Hauptstromventile im folgenden auch kurz als "ersatzweise eingefügte Hauptstromventile" bezeichnet werden. Diese "ersatzweise eingefügten Hauptstromventile" werden in die ursprüngliche Anordnung so eingebaut, daß sie in derselben Richtung zur Stromführung fähig sind wie jene "herausgenommenen Hauptstromventile" an deren Stelle die "ersatzweise eingefügten Hauptstromventile" treten. Des weiteren werden parallel zu jedem "ersatzweise eingefügten Hauptstromventil", von dessen Stromzuflußelektrode, der sogenannten Anode, zu dessen Stromabflußelektrode, der sogenannten Kathode, Hilfsstrompfade geschaffen, die in derselben Richtung zur Stromführung fähig sind, wie jene "ersatzweise eingefügte Hauptstromventile" zu deren Anoden- Kathodenstrecke diese Hilfsstrompfade parallel geschaltet sind. Diese Hilfsstrompfade werden dann derart mit Bauelementen ausgestattet, daß zum einem in jedem dieser Hilfsstrompfade die Funktion einer, spezifisch zu diesem Hilfsstrompfad gehörenden Diodenstrecke enthalten ist und zum anderen eine modifizierte Nutzung des erfindungsgemäßen Schlüsselgedankens möglich wird. Praktisch gibt es für diese modifizierte Nutzung des erfindungsgemäßen Schlüsselgedankens drei verschiedene Wege.The key concept of the invention presented herewith can also be used in the following modified manner. Auxiliary branches are created parallel to the individual main valve branches for the purpose of commutation. This makes it possible to use the mainstream valves, which are already widespread, reverse-blocking and switchable on and off, instead of the main flow valves which are required for a directly actively influenced commutation, which block in the reverse direction and are continuously controllable in the forward direction. An actively influenced commutation then basically takes place using one of the auxiliary branches mentioned, while the main flow valves which block and can be switched on and off in the reverse direction are only switched on and off completely according to their capacities. With this modified use of the key concept according to the invention, the main flow valves contained therein, which block there in the reverse direction and are continuously controllable in the forward direction, are thus removed from the converters which have arisen to date. Given that The main flow valves just mentioned are also to be referred to below briefly as “main flow valves removed”. For each individual "removed main flow valve", a main flow valve that takes its place, is to be blocked, backwards blocking and can be switched on and off is inserted as an alternative. In view of this procedure, the last-mentioned main flow valves are also referred to in the following as "main flow valves inserted as an alternative". These "alternatively inserted main flow valves" are installed in the original arrangement in such a way that they are capable of carrying current in the same direction as those "removed main flow valves", in the place of the "alternatively inserted main flow valves". Furthermore, in parallel to each "alternatively inserted main flow valve", from its current inflow electrode, the so-called anode, to its current drain electrode, the so-called cathode, auxiliary current paths are created which are capable of carrying current in the same direction as those "alternatively inserted main flow valves" to their anodes - Cathode section these auxiliary current paths are connected in parallel. These auxiliary current paths are then equipped with components such that, on the one hand, each of these auxiliary current paths contains the function of a diode path specific to this auxiliary current path and, on the other hand, a modified use of the key concept according to the invention is possible. In practice there are three different ways for this modified use of the key concept according to the invention.
Beim ersten Weg wird in den einzelnen Hilfsstrompfaden jeweils ein, gegebenenfalls mehrfach genutztes, in Rückwärtsrichtung sperrendes und in Vorwärtsrichtung stetig steuerbares Stromventil vorgesehen, welches nachstehend als "in Rückwärtsrichtung sperrendes und in Vorwärtsrichtung stetig steuerbares Hilfsstromventil (30)" bezeichnet wird. Diese neu entstandene Schaltung wird nun so betrieben, daß dann, wenn ein in der ursprünglichen Schaltung enthaltenes Hauptstromventil voll eingeschaltet ist, das für dieses, nunmehr "herausgenommene Hauptstromventil" in der jetzt vorliegenden Anordnung "ersatzweise eingefügte Hauptstromventil" eingeschaltet ist, und daß dann, wenn ein in der ursprünglichen Schaltung enthaltenes Hauptstromventil voll ausgeschaltet ist, das für dieses, nunmehr "herausgenommene Hauptstromventil" in der jetzt vorliegenden Anordnung "ersatzweise eingefügte Hauptstromventil" ausgeschaltet ist, und daß das in jenem Hilfsstrompfad, der zu diesem "ersatzweise eingefügten Hauptstromventil" parallel geschaltet ist, enthaltene "in Rückwärtsrichtung sperrendes und in Vorwärtsrichtung stetig steuerbare Hilfsstromventil (30)" ebenfalls ausgeschaltet ist. Sofern zwischen den Hauptstromelektroden von einem der in der ursprünglichen Schaltung enthaltenen Hauptstromventile eine, in Richtung des dort vorhandenen oder dort angestrebten Stromflusses positive, konstante oder variable Spannung uSQ|| eingestellt werden soll, findet dies in der jetzt vorliegenden Anordnung dadurch Berücksichtigung, daß jenes "ersatzweise eingefügte Hauptstromventil", das an die Stelle des genannten, vorliegend "herausgenommenen Hauptstromventils" getreten ist, abgeschaltet ist, und daß zwischen den Hauptstromelektroden des in jenem Hilfsstrompfad, der zu diesem "ersatzweise eingefügten Hauptstromventil" parallel geschaltet ist, enthaltenen "in Rückwärtsrichtung sperrendes und in Vorwärtsrichtung stetig steuerbaren Hilfsstromventils (30)" in Richtung des dort vorhandenen oder dort angestrebten Stromflusses die Spannung uSQ|| eingestellt wird.In the first way, in the individual auxiliary current paths there is provided, in each case a multiply used current valve which blocks in the reverse direction and is continuously controllable in the forward direction and which is referred to below as "auxiliary valve (30) blocking in the reverse direction and continuously controllable in the forward direction". This newly created circuit is now operated in such a way that when a main flow valve contained in the original circuit is fully switched on, the "main flow valve that has now been removed" in the now present arrangement is switched on for the "main flow valve replaced as an alternative", and then, when a main flow valve contained in the original circuit is completely switched off, the "main flow valve inserted as an alternative" for this, now "removed main flow valve" in the present arrangement is switched off, and that in that auxiliary flow path, the "main flow valve inserted as an alternative" in parallel is switched, contained "in the reverse direction blocking and continuously controllable in the forward direction auxiliary flow valve (30)" is also turned off. If, between the main current electrodes of one of the main current valves contained in the original circuit, one in Direction of the current flow present or targeted there, positive, constant or variable voltage u SQ || should be set, this is taken into account in the present arrangement by the fact that that "alternatively inserted main flow valve", which has taken the place of the named "removed main flow valve", is switched off, and that between the main flow electrodes of that auxiliary flow path, of the "main flow valve inserted as an alternative" is connected in parallel and contains "auxiliary flow valve (30) blocking in the backward direction and continuously controllable in the forward direction" in the direction of the current flow present or desired there the voltage u SQ || is set.
Als Beispiel für diesen ersten Weg der modifizierten Nutzung des erfindungsgemäßen Schlüsselgedankens zeigt Fig. 21 die Anordnung nach Fig. 4, nachdem in der letztgenannten die dort ursprünglich enthaltenen, mit den Buchstaben a bis f bezeichneten RSIGBT's (14) herausgenommen wurden und an deren Stelle jeweils ein rückwärts sperrender GTO (29) als "ersatzweise eingefügtes Hauptstromventil" eingebaut wurde. Des weiteren wurde in der Anordnung nach Fig. 21 parallel zu jedem GTO (29), von dessen Anode zu dessen Kathode, ein Hilfsstrompfad geschaffen, der in derselben Richtung zur Stromführung fähig ist, wie derjenige GTO (29), zu dessen Anoden-Kathodenstrecke dieser Hilfsstrompfad parallel geschaltet ist. In den einzelnen Hilfsstrompfaden ist in diesem Beispiel jeweils eine, spezifisch zu jedem Hilfsstrompfad gehörende Diode (31 ) und jeweils ein, diesenfalls mehrfach genutzter Hilfs-RSIGBT enthalten, der als sogenanntes "in Rückwärtsrichtung sperrendes und in Vorwärtsrichtung stetig steuerbares Hilfsstromventil (30)" fungiert. Wie aus der Darstellung in Fig. 21 unmittelbar hervorgeht ist es in diesem Beispiel grundsätzlich nicht erforderlich, daß die dort verwendeten Hilfs-RSIGBT's tatsächlich eine Sperrfähigkeit in Rückwärtsrichtung aufweisen müssen. Diese Hilfs-RSIGBT's können hier also durch herkömmliche IGBT's ersetzt werden. Wenn in der ursprünglichen Schaltung nach Fig. 4 zum Beispiel der mit a bezeichnete RSIGBT (14) voll eingeschaltet ist, so ist in der Anordnung nach Fig. 21 der für diesen ersatzweise eingefügte, ebenfalls mit a bezeichnete GTO (29) eingeschaltet. Umgekehrt ist dann, wenn in der ursprünglichen Schaltung nach Fig. 4 der dort mit a bezeichnete RSIGBT (14) ausgeschaltet ist, in der Anordnung nach Fig. 21 der für diesen ersatzweise eingefügte, ebenfalls mit a bezeichnete GTO (29) und der zu diesem ersatzweise eingefügten GTO (29) parallel geschaltete Hilfs-RSIGBT ausgeschaltet. Sofern zwischen den Hauptstromelektroden von einem der in der ursprünglichen Schaltung enthaltenen RSIGBT's (14) in Richtung des dort vorhandenen oder des dort angestrebten Stromflusses eine Spannung uso|| eingestellt werden soll, findet dies in der in Fig. 21 dargestellten Anordnung dadurch Berücksichtigung, daß jener ersatzweise eingefügte GTO (29), der an die Stelle des genannten, vorliegend herausgenommenen RSIGBT's (14) getreten ist, abgeschaltet ist und daß zwischen den Hauptstromelektroden des zu diesem ersatzweise eingefügten GTO (29) parallel geschalteten Hilfs- RSIGBT's in Richtung des dort vorhandenen oder dort angestrebten Stromflusses die Spannung uso|| eingestellt wird.As an example of this first way of using the key concept according to the invention in a modified manner, FIG. 21 shows the arrangement according to FIG. 4, after the RSIGBTs (14) originally contained there, designated by the letters a to f, have been removed and in their place a backward blocking GTO (29) was installed as a "replacement main flow valve". Furthermore, in the arrangement according to FIG. 21, an auxiliary current path was created parallel to each GTO (29), from the anode to its cathode, which is capable of carrying current in the same direction as that of the GTO (29), to its anode-cathode path this auxiliary current path is connected in parallel. In this example, the individual auxiliary current paths each contain a diode (31) specific to each auxiliary current path and a respective auxiliary RSIGBT, which in this case is used several times, which functions as a so-called "auxiliary current valve (30) blocking in the reverse direction and continuously controllable in the forward direction" . As is immediately apparent from the illustration in FIG. 21, in this example it is fundamentally not necessary that the auxiliary RSIGBTs used there actually have to have a blocking capability in the reverse direction. These auxiliary RSIGBTs can therefore be replaced by conventional IGBTs. If, for example, the RSIGBT (14) designated by a is fully switched on in the original circuit according to FIG. 4, the GTO (29) which is also inserted as an alternative and is also labeled a is switched on in the arrangement according to FIG. 21. Conversely, if in the original circuit according to FIG. 4 the RSIGBT (14) designated there with a is switched off, in the arrangement according to FIG. 21 the GTO (29), which is also substituted for it, also designated with a, and that to this alternatively inserted GTO (29) parallel auxiliary RSIGBT switched off. If there is a voltage u so || between the main current electrodes of one of the RSIGBTs (14) contained in the original circuit in the direction of the current flow that is present there or is aimed for there should be set this is taken into account in the arrangement shown in FIG. 21, in that the alternatively inserted GTO (29), which has taken the place of the aforementioned RSIGBT's (14) removed here, is switched off and that between the main current electrodes of the GTO, which is substituted for this, is switched off (29) Auxiliary RSIGBTs connected in parallel in the direction of the current flow present or desired there the voltage u so || is set.
Beim zweiten Weg der modifizierten Nutzung des erfindungsgemäßen Schlüsselgedankens wird in den einzelnen Hilfsstrompfaden eine Reihenschaltung von jeweils einer, gegebenenfalls mehrfach genutzten, Spannungssenke (32) und jeweils eines, gegebenenfalls mehrfach genutzten, rückwärts sperrenden sowie ein- und ausschaltbaren Stromventils vorgesehen, wobei das letztgenannte nachstehend auch als "rückwärts sperrendes sowie ein- und ausschaltbares Hilfsstromventil (33)" bezeichnet werden soll. Diese neu entstandene Schaltung wird nun so betrieben, daß dann, wenn ein in der ursprünglichen Schaltung enthaltenes Hauptstromventil voll eingeschaltet ist, das für dieses, nunmehr "herausgenommene Hauptstromventil" in der jetzt vorliegenden Anordnung "ersatzweise eingefügte Hauptstromventil" eingeschaltet ist, und daß dann, wenn ein in der ursprünglichen Schaltung enthaltenes Hauptstromventil voll ausgeschaltet ist, das für dieses, nunmehr "herausgenommene Hauptstromventil" in der jetzt vorliegenden Anordnung "ersatzweise eingefügte Hauptstromventil" ausgeschaltet ist, und daß das in jenem Hilfsstrompfad, der zu diesem "ersatzweise eingefügten Hauptstromventil" parallel geschaltet ist, enthaltene "rückwärts sperrende sowie ein- und ausschaltbare Hilfsstromventil (33)" ebenfalls ausgeschaltet ist. Sofern zwischen den Hauptstromelektroden von einem der in der ursprünglichen Schaltung enthaltenen Hauptstromventile eine, in Richtung des dort vorhandenen oder dort angestrebten Stromflusses positive, konstante oder variable Spannung u π eingestellt werden soll, findet dies in der jetzt vorliegenden Anordnung dadurch Berücksichtigung, daß jenes "ersatzweise eingefügte Hauptstromventil", das an die Stelle des genannten, vorliegend "herausgenommenen Hauptstromventils" getreten ist, abgeschaltet ist, und daß das in jenem Hilfsstrompfad, der zu diesem "ersatzweise eingefügten Hauptstromventil" parallel geschaltet ist, enthaltene "rückwärts sperrende sowie ein- und ausschaltbare Hilfsstromventil (33)" eingeschaltet ist, und daß die von dem durch dieses "rückwärts sperrende sowie ein- und ausschaltbare Hilfsstromventil (33)" fließenden Strom genutzte Spannungssenke so eingestellt ist, daß an dieser Spannungssenke, von einem über sie fließenden Strom, in dessen Richtung eine Spannung mit dem Wert u n wachgerufen wird. Als Beispiel für diesen zweiten Weg der modifizierten Nutzung des erfindungsgemäßen Schlüsselgedankens zeigt Fig. 22 die Anordnung nach Fig. 4, nachdem in der letztgenannten die dort ursprünglich enthaltenen, mit den Buchstaben a bis f bezeichneten RSIGBT's (14) herausgenommen wurden und an deren Stelle jeweils ein rückwärts sperrender GTO (29) als "ersatzweise eingefügtes Hauptstromventil" eingebaut wurde. Des weiteren wurde in der Anordnung nach Fig. 22 parallel zu jedem GTO (29), von dessen Anode zu dessen Kathode, ein Hilfsstrompfad geschaffen, der in derselben Richtung zur Stromführung fähig ist, wie derjenige GTO (29), zu dessen Anoden-Kathodenstrecke dieser Hilfsstrompfad parallel geschaltet ist. In den einzelnen Hilfsstrompfaden ist in diesem Beispiel jeweils eine, spezifisch zu jedem Hilfsstrompfad gehörende Diode (31 ) und jeweils eine, diesenfalls mehrfach genutzte Reihenschaltung aus einer, als Spannungssenke dienende Zenerdiode (32) und einem Hilfs-GTO enthalten, der als sogenanntes "rückwärts sperrendes sowie ein- und ausschaltbares Hilfsstromventil (33)" fungiert. Wie aus der Darstellung in Fig. 22 unmittelbar hervorgeht ist es in diesem Beispiel grundsätzlich nicht erforderlich, daß die dort verwendeten Hilfs-GTO's eine Sperrfähigkeit in Rückwärtsrichtung aufweisen müssen. Wenn in der ursprünglichen Schaltung nach Fig. 4 zum Beispiel der mit a bezeichnete RSIGBT (14) voll eingeschaltet ist, so ist in Anordnung nach Fig. 22 der für diesen ersatzweise eingefügte, ebenfalls mit a bezeichnete GTO (29) eingeschaltet. Umgekehrt ist dann, wenn in der ursprünglichen Schaltung nach Fig. 4 der dort mit a bezeichnete RSIGBT (14) ausgeschaltet ist, in der Anordnung nach Fig. 22 der für diesen ersatzweise eingefügte, ebenfalls mit a bezeichnete GTO (29) und der in jenem Hilfsstrompfad, der zu diesem ersatzweise eingefügten GTO (29) parallel geschaltet ist, enthaltene Hilfs-GTO ausgeschaltet. Sofern zwischen den Hauptstromelektroden von einem der in der ursprünglichen Schaltung enthaltenen RSIGBT (14) in Richtung des dort vorhandenen oder des dort angestrebten Stromflusses eine Spannung u || eingestellt werden soll, findet dies in der in Fig. 22 dargestellten Anordnung dadurch Berücksichtigung, daß jener ersatzweise eingefügte GTO (29), der an die Stelle des genannten, vorliegend herausgenommenen RSIGBT's (14) getreten ist, abgeschaltet ist, und daß der in jenem Hilfsstrompfad, der zu diesem ersatzweise eingefügten GTO (29) parallel geschaltet ist, enthaltene Hilfs-GTO eingeschaltet ist, und daß die Zenerspannungen der in Fig. 22 enthaltenen Zenerdioden so groß gewählt sind, wie der vorgenannte Wert u π. Unter diesen Umständen verhält sich die in Fig. 22 dargestellte Anordnung gleich, wie die in Fig. 4 skizzierte, sofern bei der letztgenannten die angestrebten Kommutierungen mittels eines konstanten Werts der Spannung u π herbeigeführt wird. Beim dritten Weg der modifizierten Nutzung des erfindungsgemäßen Schlüsselgedankens wird in den einzelnen Hilfsstrompfaden eine Reihenschaltung jeweils der, gegebenenfalls mehrfach genutzten, Primärwicklung (34) eines Transformators (35) und jeweils eines, gegebenenfalls mehrfach genutzten, rückwärts sperrenden sowie ein- und ausschaltbaren Stromventils vorgesehen, wobei das letztgenannte nachstehend auch als "rückwärts sperrendes sowie ein- und ausschaltbares Hilfsstromventil (33)" bezeichnet werden soll. Die Sekundärwicklung (36) des Transformators (35) ist über eine Gleichrichterschaltung (37) an eine Spannungssenke angeschlossen, wobei als solche vorzugsweise die Gleichspannungsseite des Stromrichters herangezogen wird. Des weiteren wird parallel zu jedem vorgenannten Hilfsstrompfad oder parallel zu jeder vorgenannten Reihenschaltung aus dem "rückwärts sperrenden sowie ein- und ausschaltbaren Hilfsstromventil (33)" und der Primärwicklung (34) des Transformators (35) ein Entmagnetisierungsstrompfad geschaffen, der in derselben Richtung zur Stromführung fähig ist, wie jener Teil des Hilfsstrompfads, der zu diesem Entmagnetisierungsstrompfad parallel liegt. Diese Entmagnetisierungsstrompfade werden dann derart mit Bauelementen ausgestattet, daß in jedem dieser Hilfsstrompfade die Funktion einer, spezifisch zu diesem Hilfsstrompfad gehörenden Diodenstrecke enthalten ist und daß in den einzelnen Entmagnetisierungsstrompfaden jeweils eine, gegebenenfalls mehrfach genutzte, Spannungssenke (38) und jeweils ein, gegebenenfalls mehrfach genutztes, rückwärts sperrendes sowie ein- und ausschaltbares Stromventil aufeinander folgen, wobei das letztgenannte nachstehend auch als "rückwärts sperrendes sowie ein- und ausschaltbares Entmagnetisierungsstromventil (39)" bezeichnet werden soll. Diese neu entstandene Schaltung wird nun so betrieben, daß dann, wenn ein in der ursprünglichen Schaltung enthaltenes Hauptstromventil voll eingeschaltet wird, das für dieses, nunmehr "herausgenommene Hauptstromventil" in der jetzt vorliegenden Anordnung "ersatzweise eingefügte Hauptstromventil" eingeschaltet wird, und daß dann, wenn ein in der ursprünglichen Schaltung enthaltenes Hauptstromventil voll ausgeschaltet wird, das für dieses, nunmehr "herausgenommene Hauptstromventil" in der jetzt vorliegenden Anordnung "ersatzweise eingefügte Hauptstromventil" ausgeschaltet wird. Sofern zwischen den Hauptstromelektroden von einem der in der ursprünglichen Schaltung enthaltenen Hauptstromventile eine, in Richtung des dort vorhandenen oder dort angestrebten Stromflusses positive, konstante oder variable Spannung u || eingestellt werden soll, findet dies in der jetzt vorliegenden Anordnung dadurch Berücksichtigung, daß jenes "ersatzweise eingefügte Hauptstromventil", das an die Stelle des genannten, vorliegend "herausgenommenen Hauptstromventils" getreten ist, abgeschaltet wird, und daß das in jenem Hilfsstrompfad, der zu diesem "ersatzweise eingefügten Hauptstromventil" parallel geschaltet ist, enthalte- ne "rückwärts sperrende sowie ein- und ausschaltbare Hilfsstromventil (33)" eingeschaltet wird, und daß das Übersetzungsverhältnis jenes Transformators (35), dessen Primärwicklung (34) von dem durch das unmittelbar vorstehend genannte "rückwärts sperrende sowie ein- und ausschaltbare Hilfsstromventil (33)" fließenden Strom durchsetzt wird, so gewählt ist, daß an dieser Primärwicklung (34) von einem über sie fließenden Strom, in Richtung dieses Stromflusses, eine Spannung wachgerufen wird, welche den Wert u π aufweist. Des weiteren wird dann, wenn der Strom durch den Hilfsstrompfad, in dem das vorstehend genannte "rückwärts sperrende sowie ein- und ausschaltbare Hilfsstromventil (33)" enthalten ist, auf einen Wert abgesunken ist, der im Bereich des auf die Primärwicklung (34) des Transformators (35) bezogenen Magnetisierungsstroms des Transformators (35) liegt, das vorstehend genannte "rückwärts sperrende sowie ein- und ausschaltbare Hilfsstromventil (33)" wieder abgeschaltet und jenes "rückwärts sperrende sowie ein- und ausschaltbare Entmagnetisierungsstromventil (39)" eingeschaltet, welches im Parallelpfad zu jenem Pfad liegt, der das vorstehend genannte "rückwärts sperrende sowie ein- und ausschaltbare Hilfsstromventil (33)" enthält. Die "rückwärts sperrenden sowie ein- und ausschaltbaren Entmagnetisierungsstromventile (39)" werden jeweils wieder ausgeschaltet, nachdem ein zuvor durch sie geflossener Strom auf Null abgeklungen ist.In the second way of using the key concept according to the invention in a modified manner, the individual auxiliary current paths provide for a series connection of one voltage sink (32), which may be used several times, and one, optionally multiple use, reverse-blocking and on / off switchable current valve, the latter hereinafter also to be referred to as "backward-blocking auxiliary flow valve (33) that can be switched on and off". This newly created circuit is now operated in such a way that when a main flow valve contained in the original circuit is fully switched on, the "main flow valve that has now been removed" in the now present arrangement is switched on for the "main flow valve replaced as an alternative", and then, when a main flow valve contained in the original circuit is completely switched off, the "main flow valve inserted as an alternative" for this, now "removed main flow valve" in the present arrangement is switched off, and that in that auxiliary flow path, the "main flow valve inserted as an alternative" in parallel is switched, contained "backward blocking and on and off switchable auxiliary flow valve (33)" is also turned off. Insofar as a positive, constant or variable voltage u π is to be set between the main current electrodes of one of the main current valves contained in the original circuit, in the direction of the current flow present or desired there, this is taken into account in the arrangement now present by the fact that the "alternative" inserted main flow valve ", which has taken the place of the present," removed "main flow valve", is switched off, and that the "reverse flow blocking" as well as "on and off" switchable contained in that auxiliary flow path, which is connected in parallel to this "alternatively inserted main flow valve" Auxiliary flow valve (33) "is switched on, and that the current sink used by the current flowing through this" reverse-blocking and switchable and switchable auxiliary flow valve (33) "is set in such a way that at this voltage sink, from a current flowing through it, in its Direction one Voltage with the value un is called up. 22 shows the arrangement according to FIG. 4 as an example of this second way of using the key concept according to the invention in a modified manner, after the RSIGBTs (14) originally contained there, designated by the letters a to f, have been removed and in their place a backward blocking GTO (29) was installed as a "replacement main flow valve". Furthermore, in the arrangement according to FIG. 22, an auxiliary current path was created parallel to each GTO (29), from the anode to its cathode, which is capable of carrying current in the same direction as that of the GTO (29), to its anode-cathode path this auxiliary current path is connected in parallel. In this example, the individual auxiliary current paths each contain a diode (31) specific to each auxiliary current path and in each case a series circuit, in this case used several times, consisting of a Zener diode (32) serving as a voltage sink and an auxiliary GTO which acts as a so-called "reverse" blocking and on and off switchable auxiliary flow valve (33) "functions. As can be seen directly from the illustration in FIG. 22, in this example it is fundamentally not necessary for the auxiliary GTOs used there to have a blocking capability in the reverse direction. If, for example, the RSIGBT (14) designated by a is fully switched on in the original circuit according to FIG. 4, the GTO (29) which is also inserted as an alternative and is also labeled a is switched on in the arrangement according to FIG. 22. Conversely, if in the original circuit according to FIG. 4 the RSIGBT (14) designated there with a is switched off, in the arrangement according to FIG. 22 the GTO (29), which is also inserted as an alternative and is also designated with a, and the one in that Auxiliary current path, which is connected in parallel to this GTO (29), which is inserted as an alternative, the auxiliary GTO contained is switched off. If there is a voltage u || between the main current electrodes of one of the RSIGBTs (14) contained in the original circuit in the direction of the current flow which is present there or is aimed for there 22, this is taken into account in the arrangement shown in FIG. 22 by the fact that the GTO (29), which has been replaced as an alternative and which has taken the place of the RSIGBT (14) which has been removed in the present case, is switched off, and that in that Auxiliary current path, which is connected in parallel to this GTO (29) which is inserted as an alternative, the auxiliary GTO containing is switched on, and that the Zener voltages of the Zener diodes contained in FIG. 22 are chosen to be as large as the aforementioned value u π. Under these circumstances, the arrangement shown in FIG. 22 behaves in the same way as that outlined in FIG. 4, provided the desired commutations are brought about in the latter by means of a constant value of the voltage u π. In the third way of using the key concept according to the invention in a modified manner, the individual auxiliary current paths are provided with a series connection of the primary winding (34) of a transformer (35), which may be used several times, and one, optionally multiple use, reverse-blocking and switchable and disengageable current valve, the latter being also referred to below as "auxiliary valve (33) which blocks and can be switched on and off". The secondary winding (36) of the transformer (35) is connected to a voltage sink via a rectifier circuit (37), the DC voltage side of the converter preferably being used as such. Furthermore, a demagnetizing current path is created in parallel with each of the aforementioned auxiliary current paths or in parallel with each aforementioned series connection from the "reverse-blocking auxiliary current valve (33) that can be switched on and off" and the primary winding (34) of the transformer (35), which leads in the same direction to carry the current capable, like that part of the auxiliary current path which is parallel to this demagnetizing current path. These demagnetization current paths are then equipped with components in such a way that each of these auxiliary current paths contains the function of a diode path specific to this auxiliary current path and that in the individual demagnetization current paths one voltage sink (38), which may be used several times, and one, optionally used several times, are included , reverse blocking and on and off switchable current valve follow one another, the latter being referred to below as "reverse blocking and on and off switchable demagnetizing flow valve (39)". This newly created circuit is now operated in such a way that when a main flow valve contained in the original circuit is fully switched on, the "main flow valve which has now been removed" is switched on in the present arrangement "replacement main flow valve" and then, if a main flow valve contained in the original circuit is completely switched off, the "main flow valve now replaced" is switched off for this now "removed main flow valve" in the now present arrangement. If there is a positive, constant or variable voltage u || between the main current electrodes of one of the main current valves contained in the original circuit, in the direction of the current flow present or sought there To be set, this is taken into account in the present arrangement by switching off that "alternatively inserted main flow valve", which has taken the place of the aforementioned "removed main flow valve", and that in the auxiliary flow path leading to it "alternatively inserted main flow valve" is connected in parallel, contain ne "reverse blocking and on and off switchable auxiliary flow valve (33)" is switched on, and that the transmission ratio of that transformer (35), the primary winding (34) of which by the immediately mentioned "reverse blocking and on and off switchable auxiliary flow valve (33 ) "flowing current is passed through, is chosen so that a voltage which has the value u π is evoked on this primary winding (34) by a current flowing over it in the direction of this current flow. Furthermore, when the current through the auxiliary current path, in which the above-mentioned "backward-blocking and on and off switchable auxiliary flow valve (33)" is contained, has dropped to a value which is in the range of the primary winding (34) of the Transformer (35) related magnetizing current of the transformer (35) lies, the above-mentioned "reverse-blocking and on and off switchable auxiliary flow valve (33)" is switched off again and that "reverse-blocking and on and off switchable demagnetization flow valve (39)" is switched on, which in Parallel path lies to that path which contains the above-mentioned "backward-blocking auxiliary valve (33) which can be switched on and off". The "backward blocking and on and off demagnetization flow valves (39)" are switched off again after a current that has flowed through them has decayed to zero.
Als Beispiel für diesen dritten Weg der modifizierten Nutzung des erfindungsgemäßen Schlüsselgedankens zeigt Fig. 23 die Anordnung nach Fig. 4, nachdem in der letztgenannten die dort ursprünglich enthaltenen, mit den Buchstaben a bis f bezeichneten RSIGBT's (14) herausgenommen wurden und an deren Stelle jeweils ein rückwärts sperrender GTO (29) als "ersatzweise eingefügtes Hauptstromventil" eingebaut wurde. Des weiteren wurde in der Anordnung nach Fig. 23 parallel zu jedem GTO (29), von dessen Anode zu dessen Kathode, ein Hilfsstrompfad geschaffen, der in derselben Richtung zur Stromführung fähig ist, wie derjenige GTO (29), zu dessen Anoden-Kathodenstrecke dieser Hilfsstrompfad parallel geschaltet ist. In den einzelnen Hilfsstrompfaden ist in diesem Beispiel jeweils eine, spezifisch zu jedem Hilfsstrompfad gehörende Diode (31 ) und jeweils eine, diesenfalls mehrfach genutzte Reihenschaltung aus der Primärwicklung (34) eines Transformators (35) und einem Hilfs-GTO enthalten, der als sogenanntes "rückwärts sperrendes sowie ein- und ausschaltbares Hilfsstromventil (33)" fungiert. Des weiteren wurde in der Anordnung nach Fig. 23 parallel zu jeder Reihenschaltung aus der Primärwicklung (34) eines Transformators (35) und einem Hilfs-GTO ein Entmagnetisierungsstrompfad geschaffen, der in derselben Richtung zur Stromführung fähig ist, wie derjenige Teil des Hilfsstrompfads, zu welchem dieser Entmagnetisierungsstrompfad parallel geschaltet ist. In den einzelnen Entmagnetisierungsstrompfaden ist in diesem Beispiel jeweils eine Reihenschaltung aus einer, als Spannungssenke dienenden Zenerdiode (38) und einem Entmagne- tisierungs-GTO enthalten, der als sogenanntes "rückwärts sperrendes sowie ein- und ausschaltbares Entmagnetisierungsstromventil (39)" fungiert. Wie aus der Darstellung in Fig. 23 unmittelbar hervorgeht ist es in diesem Beispiel grundsätzlich nicht erforderlich, daß die dort verwendeten Hilfs-GTO's und Entmagnetisierungs-GTO's eine Sperrfähigkeit in Rückwärtsrichtung aufweisen müssen. Wenn in der ursprünglichen Schaltung nach Fig. 4 zum Beispiel der mit a bezeichnete RSIGBT (14) voll eingeschaltet wird, so wird in der Anordnung nach Fig. 23 der für diesen ersatzweise eingefügte, ebenfalls mit a bezeichnete GTO (29) eingeschaltet. Umgekehrt wird dann, wenn in der ursprünglichen Schaltung nach Fig. 4 der dort mit a bezeichnete RSIGBT (14) ausgeschaltet wird, in der Anordnung nach Fig. 23 der für diesen ersatzweise eingefügte, ebenfalls mit a bezeichnete GTO (29) ausgeschaltet. Sofern zwischen den Hauptstromelektroden von einem der in der ursprünglichen Schaltung enthaltenen RSIGBT (14) in Richtung des dort vorhandenen oder des dort angestrebten Stromflusses eine Spannung uso| j eingestellt werden soll, findet dies in der in Fig. 23 dargestellten Anordnung dadurch Berücksichtigung, daß jener ersatzweise eingefügte GTO (29), der an die Stelle des genannten, vorliegend herausgenommenen RSIGBT's (14) getreten ist, abgeschaltet wird, und daß der in jenem Hilfsstrompfad, der zu diesem ersatzweise eingefügten GTO (29) parallel geschaltet ist, enthaltene Hilfs-GTO eingeschaltet wird, und daß das Übersetzungsverhältnis der in Fig. 23 enthaltenen Transformatoren (35) so groß gewählt ist, daß an deren Primärwicklung (34) von einem über sie fließenden Strom, in Richtung dieses Stromflusses, eine Spannung wachgerufen wird, welche den Wert usoπ aufweist. Des weiteren wird dann, wenn der Strom durch den Hilfsstrompfad, in dem der vorstehend genannte Hilfs-GTO enthalten ist, auf einen Wert abgesunken ist, der im Bereich des auf die Primärwicklung (34) des Transformators (35) bezogenen Magnetisierungsstroms des Transformators (35) liegt, der vorstehend genannte Hilfs- GTO wieder abgeschaltet und jener Entmagnetisierungs-GTO eingeschaltet, welcher im Parallelpfad zu der vorgenannten Reihenschaltung aus der Primärwicklung (34) eines Transformators (35) und einem Hilfs-GTO liegt. Die Entmagnetisierungs-GTO's werden jeweils wieder ausgeschaltet, nachdem ein zuvor durch sie geflossener Strom auf Null abgeklungen ist. Unter diesen Umständen verhält sich die in Fig. 23 dargestellte Anordnung gleich, wie die in Fig. 4 skizzierte, sofern bei der letztgenannten die angestrebten Kommutierungen mittels eines konstanten Werts der Spannung u M herbeigeführt wird. Selbstverständlich können dann, wenn der Schlüsselgedanke der hiermit vorgelegten Erfindung in der vorstehend beschriebenen, modifizierten Weise genutzt wird, die dann darin enthaltenen, rückwärts sperrenden, ein- und ausschaltbaren Hauptstromventile entfernt und jeweils durch eine gleichsinnig gepolte Reihenschaltung von einem ein- und ausschaltbaren Hauptstromventil und von einer Diode ersetzt werden. Des weiteren können auch die darin gegebenenfalls enthaltenen, "in Rückwärtsrichtung sperrenden und in Vorwärtsrichtung stetig steuerbaren Hilfsstromventile (30)" entfernt und jeweils durch eine gleichsinnig gepolte Reihenschaltung von jeweils einem, in Vorwärtsrichtung stetig steuerbaren Stromventil und von jeweils einer Diode ersetzt werden. Desgleichen können die darin gegebenenfalls enthaltenen, "rückwärts sperrenden sowie ein- und ausschaltbaren Hilfsstromventile (33)" entfernt und jeweils durch eine gleichsinnig gepolte Reihenschaltung von jeweils einem ein- und ausschaltbaren Stromventil und von jeweils einer Diode ersetzt werden. Desgleichen können die darin gegebenenfalls enthaltenen, "rückwärts sperrendes sowie ein- und ausschaltbares Entmagnetisierungsstromventil (39)" entfernt und jeweils durch eine gleichsinnig gepolte Reihenschaltung von jeweils einem ein- und ausschaltbaren Stromventil und von jeweils einer Diode ersetzt werden. Schließlich dürfen dann jene der darin enthaltenen, beim vorgesehenen Einsatz nicht mit Rückwärtsspannung beanspruchten Dioden sämtlich überbrückt werden und damit selbst entfallen. As an example of this third way of using the key concept according to the invention in a modified manner, FIG. 23 shows the arrangement according to FIG. 4 after the RSIGBTs (14) originally contained there, designated by the letters a to f, have been removed and in their place a backward blocking GTO (29) was installed as a "replacement main flow valve". Furthermore, in the arrangement according to FIG. 23, an auxiliary current path was created parallel to each GTO (29), from the anode to its cathode, which is capable of carrying current in the same direction as that of the GTO (29), to its anode-cathode path this auxiliary current path is connected in parallel. In this example, the individual auxiliary current paths each contain a diode (31) specific to each auxiliary current path and in each case a series connection, which in this case is used several times, comprising the primary winding (34) of a transformer (35) and an auxiliary GTO, which is known as a " Auxiliary valve (33) "which locks backwards and can be switched on and off." Furthermore, in the arrangement according to FIG. 23, a demagnetizing current path was created in parallel with each series connection of the primary winding (34) of a transformer (35) and an auxiliary GTO, which is capable of carrying current in the same direction as that part of the auxiliary current path which this demagnetization current path is connected in parallel. In In this example, the individual demagnetization current paths each contain a series circuit consisting of a Zener diode (38) serving as a voltage sink and a demagnetization GTO, which functions as a so-called "reverse-blocking and demagnetization current valve (39)" which can be switched on and off. As can be seen directly from the illustration in FIG. 23, it is basically not necessary in this example that the auxiliary GTOs and demagnetizing GTOs used there have to have a blocking capability in the reverse direction. If, for example, the RSIGBT (14) denoted by a is fully switched on in the original circuit according to FIG. 4, the GTO (29) which is also inserted as a substitute and is also denoted by a is switched on in the arrangement according to FIG. 23. Conversely, if in the original circuit according to FIG. 4 the RSIGBT (14) designated there a is switched off, in the arrangement according to FIG. 23 the GTO (29) which is also inserted as an alternative and is also designated a is switched off. If there is a voltage u so | between the main current electrodes of one of the RSIGBTs (14) contained in the original circuit in the direction of the current flow which is present there or which is intended there 23, this is taken into account in the arrangement shown in FIG. 23 by switching off that GTO (29) which has been replaced as an alternative and which has taken the place of the RSIGBT's (14) which have been removed in the present case, and that in that auxiliary current path, which is connected in parallel to this alternatively inserted GTO (29), the auxiliary GTO contained is switched on, and that the transformation ratio of the transformers (35) contained in FIG. 23 is chosen so large that at its primary winding (34) of a current flowing over them, in the direction of this current flow, a voltage is raised which has the value u so π. Furthermore, when the current through the auxiliary current path, in which the above-mentioned auxiliary GTO is contained, has dropped to a value which is in the range of the magnetizing current of the transformer (35) related to the primary winding (34) of the transformer (35) ), the above-mentioned auxiliary GTO is switched off again and that demagnetizing GTO is switched on, which lies in the parallel path to the aforementioned series connection of the primary winding (34) of a transformer (35) and an auxiliary GTO. The demagnetizing GTOs are switched off again after a current that has flowed through them has decayed to zero. Under these circumstances, the arrangement shown in FIG. 23 behaves the same as that outlined in FIG. 4, provided the desired commutations are brought about in the latter by means of a constant value of the voltage u M. Of course, if the key concept of the invention presented herewith is used in the modified manner described above, the reverse-blocking main flow valves which can then be switched on and off can then be removed and in each case by means of a series connection with the same polarity connected to a main flow valve which can be switched on and off to be replaced by a diode. Furthermore, the auxiliary flow valves (30) which may be contained therein and which can be "blocked in the reverse direction and continuously controllable in the forward direction" can be removed and replaced in each case by a series connection of the same polarity in each case with a current valve which can be controlled continuously in the forward direction and a diode in each case. Likewise, the "backward-locking auxiliary flow valves (33)" which can be switched on and off can be removed and replaced by a series connection of a current valve that can be switched on and off and a diode in each case. Likewise, the "backward-blocking demagnetization current valve (39)" which may be contained therein and which can be switched on and off can be removed and replaced in each case by a series connection of the same polarity, each with a current valve which can be switched on and off and with a diode in each case. Finally, those of the diodes contained therein, which are not stressed with reverse voltage during the intended use, may then all be bridged and thus eliminated themselves.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H EP A T E N T A N S P R U C H E
. An ein Wechsel- oder Drehspannungssystem anschließbarer, vorzugsweise in Brückenschaltung ausgeführter Stromrichter mit Stromventilen, zwischen denen aufgrund von auftretenden Kommutierungsspannungen ein Strom kommutierbar ist, wobei die Kommutierungsspannung bei einer Kommutierung des Stromes zwischen Stromzuflußelektroden und Stromabflußelektroden aufweisenden Ventilen, deren Stromzuflußelektroden zu einem Sammelpunkt zusammengekoppelt sind, durch mindestens einen Strompfad, in dem eine positive Spannung zwischen dem Sammelpunkt der Stromzuflußelektroden und einer der Stromabflußelektroden der an ihren Stromzuflußelektroden zusammengekoppelten Ventile aufgebaut wird, derart einstellbar ist, daß die Kommutierung des Stromes zwischen den Stromventilen bei zulässigen Kommutierungsspannungen erreichbar ist, und/oder die Kommutierungsspannung bei einer Kommutierung des Stromes zwischen Stromzuflußelektroden und Stromabflußelektroden aufweisenden Ventilen, deren Stromabflußelektroden zu einem Sammelpunkt zusammengekoppelt sind, durch mindestens einen Strompfad, in dem eine negative Spannung zwischen dem Sammelpunkt der Stromabflußelektroden und einer der Stromzuflußelektroden der an ihren Stromabflußelektroden zusammengekoppelten Ventile aufgebaut wird, derart einstellbar ist, daß die Kommutierung des Stromes zwischen den Stromventilen bei zulässigen Kommutierungsspannungen erreichbar ist.. Power converter that can be connected to an alternating or three-phase voltage system, preferably designed in a bridge circuit, with current valves between which a current can be commutated due to commutation voltages that occur, the commutation voltage when the current is commutated between valves having current inflow electrodes and current outflow electrodes, the current inflow electrodes of which are coupled together to form a collection point, by at least one current path, in which a positive voltage is built up between the collection point of the current inflow electrodes and one of the current outflow electrodes of the valves coupled together at their current inflow electrodes, can be adjusted in such a way that the commutation of the current between the current valves can be achieved at permissible commutation voltages, and / or the Commutation voltage during a commutation of the current between valves having current inflow electrodes and current outflow electrodes, the current outflow electrodes of which are coupled together to form a collection point, by at least one current path in which a negative voltage is built up between the collection point of the current outflow electrodes and one of the current inflow electrodes of the valves coupled together at their current outflow electrodes, in such a way can be set so that the commutation of the current between the current valves can be achieved at permissible commutation voltages.
2. An ein Wechsel- oder Drehspannungssystem angeschlossener, vorzugsweise in Brük- kenschaltung ausgeführter Stromrichter mit aktiv beeinflußter Kommutierung, dadurch gekennzeichnet, daß dessen Hauptstromventile in Rückwärtsrichtung sperren und in Vorwärtsrichtung stetig steuerbar sind, und daß dann, wenn nach dem Einschalten des anschließend zur Stromführung bestimmten Ventils die im Kommutierungskreis vom bisher stromführenden Ventil zum anschließend zur Stromführung bestimmten Ventil wirksame Kommutierungsspannung im Hinblick auf die durch sie verursachten wechselstromseitigen Rückwirkungen unzulässig groß würde, durch eine Beeinflussung der Steuerstrecke des anschließend zur Stromführung bestimmten Ventils zwischen dessen Hauptstromelektroden eine, in Richtung des angestrebten Stromflusses positive, konstante oder variable, gegebenenfalls auch stromabhängige Spannung eingestellt wird, die jeweils so groß ist, daß die nunmehr im Kommutierungskreis vom bisher stromführenden Ventil zum anschließend zur Stromführung bestimmten Ventil wirksame Kommutierungsspannung klein genug wird, daß die durch sie verursachten wechselstromseitigen Rückwirkungen zulässig sind.2. Power converter connected to an alternating or three-phase voltage system, preferably designed in a bridge circuit, with actively influenced commutation, characterized in that its main flow valves block in the reverse direction and are continuously controllable in the forward direction, and that when the power supply is switched on after switching on certain valve, the commutation voltage effective in the commutation circuit from the previously current-carrying valve to the valve subsequently intended for current conduction would become impermissibly large in view of the AC-side reactions caused by it, by influencing the control path of the valve subsequently intended for current conduction between its main current electrodes, in the direction of the desired Current flow positive, constant or variable, possibly also current-dependent voltage is set, which is so large that the now in the commutation circuit from the previously current-carrying valve to the subsequent The effective commutation voltage for the current-carrying valve becomes small enough that the AC-side reactions caused by it are permissible.
Stromrichter mit aktiv beeinflußter Kommutierung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dasjenige Ventil, das im Verlauf der genannten Kommutierung vom bisher stromführenden Ventil zum anschließend zur Stromführung bestimmten Ventil die Stromführung abgegeben hat, während seiner anschließenden, bis zu seinem nächsten Wiedereinschalten reichenden Sperrdauer durch eine Beeinflussung seiner Steuerstrecke jeweils mindestens so weit in seinen sperrenden Zustand versetzt und dort gehalten wird, daß es seiner weiteren Spannungsbeanspruchung in Vorwärtsrichtung voll ausgeschaltet standhält, und daß dasjenige Ventil, das im Verlauf der genannten Kommutierung vom bisher stromführenden Ventil zum anschließend zur Stromführung bestimmten Ventil die Stromführung übernommen hat, während seiner anschließenden, bis zum Beginn seiner nächsten Stromabgabe reichenden Leitdauer durch eine Beeinflussung seiner Steuerstrecke jeweils mindestens so weit in seinen leitenden Zustand versetzt und dort gehalten wird, daß es seiner weiteren Strombeanspruchung in Vorwärtsrichtung voll eingeschaltet standhält.Power converter with actively influenced commutation according to claim 2, characterized in that the valve which, in the course of said commutation, has transferred the current conduction from the previously current-carrying valve to the valve subsequently intended for current conduction, during its subsequent blocking period, which lasts until it is next switched on again, by a Influencing its control path, it is put into its blocking state at least to such an extent and kept there that it can withstand its further voltage stress in the forward direction when it is fully switched off, and that the valve which, in the course of the mentioned commutation, moves from the previously current-carrying valve to the valve subsequently intended for current-carrying has taken over current conduction, during its subsequent conduction period, which lasts until the start of its next current output, by influencing its control path, it is brought into its conductive state at least to such an extent and kept there that it can withstand its further current load in the forward direction when fully switched on.
An ein Wechsel- oder Drehspannungssystem angeschlossener, vorzugsweise in Brük- kenschaltung ausgeführter Stromrichter mit aktiv beeinflußter Kommutierung, dadurch gekennzeichnet, daß dessen Hauptstromventile in Rückwärtsrichtung sperren und in Vorwärtsrichtung stetig steuerbar sind, und daß dann, wenn nach dem Einschalten des anschließend zur Stromführung bestimmten Ventils die im Kommutierungskreis vom bisher stromführenden Ventil zum anschließend zur Stromführung bestimmten Ventil wirksame Kommutierungsspannung für eine erfolgreiche Kommutierung zu klein ist, durch eine Beeinflussung der Steuerstrecke des bisher stromführenden Ventils zwischen dessen Hauptstromelektroden eine, in Richtung des vorliegenden Stromflusses positive, konstante oder variable, gegebenenfalls auch stromabhängige Spannung eingestellt wird, die zum einen jeweils groß genug ist, daß sich die angestrebte Kommutierung vom bisher stromführenden Ventil zum anschließend zur Stromführung bestimmten Ventil nunmehr erfolgreich vollzieht, und die zum anderen jeweils nur so groß ist, daß die nunmehr im Kommutierungskreis vom bisher stromführenden Ventil zum anschließend zur Stromführung bestimmten Ventil wirksame Kommutierungsspannung klein genug bleibt, daß die durch sie verursachten wechselstromseitigen Rückwirkungen zulässig sind.Power converter connected to an alternating or three-phase voltage system, preferably designed in a bridge circuit, with actively influenced commutation, characterized in that its main flow valves block in the reverse direction and can be continuously controlled in the forward direction, and that when the valve subsequently intended for current conduction is switched on the commutation voltage effective in the commutation circuit from the previously current-carrying valve to the valve subsequently intended for current conduction is too small for successful commutation, by influencing the control path of the previously current-carrying valve between its main current electrodes, a positive, constant or variable, if necessary, in the direction of the existing current flow current-dependent voltage is set, which on the one hand is large enough that the desired commutation from the previously current-carrying valve to the valve subsequently intended for current-carrying is now successfully carried out, and on the other hand is only so large that the commutation circuit from the previously current-carrying valve is now carried out successfully Valve for subsequent power supply The commutation voltage effective for a certain valve remains small enough that the AC side effects caused by it are permissible.
5. Stromrichter mit aktiv beeinflußter Kommutierung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dasjenige Ventil, das im Verlauf der genannten Kommutierung vom bisher stromführenden Ventil zum anschließend zur Stromführung bestimmten Ventil die Stromführung abgegeben hat, während seiner anschließenden, bis zu seinem nächsten Wiedereinschalten reichenden Sperrdauer durch eine Beeinflussung seiner Steuerstrecke jeweils mindestens so weit in seinem sperrenden Zustand gehalten wird, daß es seiner weiteren Spannungsbeanspruchung in Vorwärtsrichtung voll ausgeschaltet standhält, und daß dasjenige Ventil, das im Verlauf der genannten Kommutierung vom bisher stromführenden Ventil zum anschließend zur Stromführung bestimmten Ventil die Stromführung übernommen hat, während seiner anschließenden, bis zum Beginn seiner nächsten Stromabgabe reichenden Leitdauer durch eine Beeinflussung seiner Steuerstrecke jeweils mindestens so weit in seinem leitenden Zustand gehalten wird, daß es seiner weiteren Strombeanspruchung in Vorwärtsrichtung voll eingeschaltet standhält.5. Power converter with actively influenced commutation according to claim 4, characterized in that the valve which, in the course of said commutation, from the previously current-carrying valve to the valve subsequently intended for current conduction has given off the current conduction, during its subsequent locking period, which lasts until it is next switched on again by influencing its control path, it is kept in its blocking state at least to such an extent that it can withstand its further voltage stress in the forward direction when fully switched off, and that the valve which, in the course of the mentioned commutation from the previously current-carrying valve to the valve subsequently intended for current-carrying, carries out the current has taken over, during its subsequent conduction period, which lasts until the start of its next current output, is kept in its conductive state at least to such an extent by influencing its control path that it can withstand its further current load in the forward direction when fully switched on.
6. Stromrichter mit aktiv beeinflußter Kommutierung nach einem der Ansprüche 2 oder 3 und einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Stromrichter je nach Einsatzbedarf entweder von einer der in den Ansprüchen 2 und 3 beschriebenen Betriebsweisen oder von einer der in den Ansprüchen 4 und 5 beschriebenen Betriebsweisen Gebrauch macht.6. Power converter with actively influenced commutation according to one of claims 2 or 3 and one of claims 4 or 5, characterized in that, depending on the application requirements, this power converter either has one of the operating modes described in claims 2 and 3 or one of those described in the claims 4 and 5 makes use of the operating methods described.
7. Stromrichter mit aktiv beeinflußter Kommutierung nach einem der Ansprüche 2 oder 3 und einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Stromrichter während ein und derselben Kommutierungsvorgänge sowohl von einer der in den Ansprüchen 2 und 3 beschriebenen Betriebsweisen als auch von einer der in den Ansprüchen 4 und 5 beschriebenen Betriebsweisen Gebrauch macht.7. Power converter with actively influenced commutation according to one of claims 2 or 3 and one of claims 4 or 5, characterized in that this power converter is operated during one and the same commutation processes both by one of the operating modes described in claims 2 and 3 and by one of the makes use of the operating modes described in claims 4 and 5.
8. Kombination aus mindestens einem ersten, in Brückenschaltung ausgeführten Stromrichter nach Anspruch 2 bis 7 und mindestens einem zweiten, in Brückenschaltung ausgeführten Stromrichtern nach einem der Ansprüche 2 bis 7, die gemeinsam an das- selbe Wechsel- oder Drehspannungssystem angeschlossen sind und auf ihren jeweiligen Gleichspannungsseiten antiparallel verbunden sind.8. Combination of at least a first, bridge-connected power converter according to claims 2 to 7 and at least a second, bridge-connected power converter according to one of claims 2 to 7, which are connected together to the the same AC or three-phase voltage system are connected and are connected in anti-parallel on their respective DC voltage sides.
9. Kombination aus mindestens einem ersten, in Brückenschaltung ausgeführten Stromrichter nach Anspruch 4 oder 5 und einem zweiten, in Brückenschaltung ausgeführten Diodenstromrichter (25), die gemeinsam an dasselbe Wechsel- oder Drehspannungssystem angeschlossen sind und auf ihren jeweiligen Gleichspannungsseiten antiparallel verbunden sind.9. Combination of at least a first, bridge-connected power converter according to claim 4 or 5 and a second, bridge-connected diode power converter (25), which are connected together to the same AC or three-phase voltage system and are connected in anti-parallel on their respective DC voltage sides.
10. Stromrichter mit aktiv beeinflußter Kommutierung nach einem der Ansprüche 2 bis 7 oder Stromrichterkombination nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die dort enthaltenen, in Rückwärtsrichtung sperrenden und in Vorwärtsrichtung stetig steuerbaren Hauptstromventile entfernt und jeweils durch eine gleichsinnig gepolte Reihenschaltung von einem, in Vorwärtsrichtung stetig steuerbaren Hauptstromventil (26) und von einer Diode (27) ersetzt sind.10. Power converter with actively influenced commutation according to one of claims 2 to 7 or power converter combination according to one of claims 8 or 9, characterized in that the main flow valves contained therein, which block in the reverse direction and can be continuously controlled in the forward direction, are removed and each replaced by a series connection with the same polarity a main flow valve (26) that can be continuously controlled in the forward direction and are replaced by a diode (27).
1 1 . Stromrichter oder Stromrichterkombination nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die dort enthaltenen Dioden (27), die beim vorgesehenen Einsatz nicht mit Rückwärtsspannung beansprucht werden, überbrückt sind und damit entbehrlich sind.1 1 . Power converter or power converter combination according to claim 10, characterized in that the diodes (27) contained therein, which are not subjected to reverse voltage during intended use, are bridged and are therefore unnecessary.
12. Stromrichter mit aktiv beeinflußter Kommutierung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, oder Stromrichterkombination nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die dort enthaltenen, in Rückwärtsrichtung sperrenden und in Vorwärtsrichtung stetig steuerbaren Hauptstromventile herausgenommen und angesichts dessen im folgenden auch kurz als "herausgenommene Hauptstromventile" bezeichnet werden, und daß für jedes einzelne dieser "herausgenommenen Hauptstromventile" ein, an dessen Stelle tretendes, rückwärts sperrendes sowie ein- und ausschaltbares Hauptstromventil ersatzweise eingefügt wird, das angesichts dessen im folgenden auch kurz als "ersatzweise eingefügtes Hauptstromventil (29)" bezeichnet wird, und daß die "ersatzweise eingefügten Hauptstromventile (29)" in derselben Richtung zur Stromführung fähig sind wie jene "herausgenommenen Hauptstromventile", an deren Stelle die "ersatzweise eingefügten Hauptstromventile (29)" treten, daß parallel zu jedem "ersatzweise eingefügten Hauptstromventil (29)", von dessen Stromzuflußelektrode, der sogenannten Anode, zu dessen Stromabflußelektrode, der sogenannten Kathode, jeweils ein Hilfsstrompfad geschaffen ist, der in derselben Richtung zur Stromführung fähig ist, wie jenes "ersatzweise eingefügte Hauptstromventil (29)", zu dessen Anoden-Kathodenstrecke dieser Hilfsstrompfad parallel liegt, daß in jedem dieser Hilfsstrompfade die Funktion einer, spezifisch zu diesem Hilfsstrompfad gehörenden Diodenstrecke enthalten ist, und daß in den einzelnen Hilfsstrompfaden jeweils ein, gegebenenfalls mehrfach genutztes, in Rückwärtsrichtung sperrendes und in Vorwärtsrichtung stetig steuerbares Stromventil vorhanden ist, welches nachstehend als "in Rückwärtsrichtung sperrendes und in Vorwärtsrichtung stetig steuerbares Hilfsstromventil (30)" bezeichnet wird, daß dann, wenn ein in der ursprünglichen Schaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 9 enthaltenes Hauptstromventil voll eingeschaltet ist, das für dieses, nunmehr "herausgenommene Hauptstromventil" in der jetzt vorliegenden Anordnung "ersatzweise eingefügte Hauptstromventil (29)" eingeschaltet ist, daß dann, wenn ein in der ursprünglichen Schaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 9 enthaltenes Hauptstromventil voll ausgeschaltet ist, das für dieses, nunmehr "herausgenommene Hauptstromventil" in der jetzt vorliegenden Anordnung "ersatzweise eingefügte Hauptstromventil (29)" ausgeschaltet ist, und daß das in jenem Hilfsstrompfad, der zu diesem "ersatzweise eingefügten Hauptstromventil (29)" parallel liegt, enthaltene "in Rückwärtsrichtung sperrende und in Vorwärtsrichtung stetig steuerbare Hilfsstromventil (30)" ebenfalls voll ausgeschaltet ist, und daß dann, wenn zwischen den Hauptstromelektroden von einem der in der ursprünglichen Schaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 9 enthaltenen Hauptstromventile eine, in Richtung des dort vorhandenen oder dort angestrebten Stromflusses positive, konstante oder variable, gegebenenfalls auch stromabhängige Spannung u || eingestellt werden soll, dies in der jetzt vorliegenden Anordnung dadurch Berücksichtigung findet, daß jenes "ersatzweise eingefügte Hauptstromventil (29)", das an die Stelle des genannten, vorliegend "herausgenommenen Hauptstromventils" getreten ist, abgeschaltet ist und zwischen den Hauptstromelektroden des in jenem Hilfsstrompfad, der zu diesem "ersatzweise eingefügten Hauptstromventil (29)" parallel liegt, enthaltenen "in Rückwärtsrichtung sperrenden und in Vorwärtsrichtung stetig steuerbaren Hilfsstromventils (30)" in Richtung des dort vorhandenen oder dort angestrebten Stromflusses die Spannung u π eingestellt wird.12. Power converter with actively influenced commutation according to one of claims 2 to 7, or power converter combination according to one of claims 8 or 9, characterized in that the main flow valves contained therein, which block in the reverse direction and can be continuously controlled in the forward direction, are removed and, in view of this, also briefly below are referred to as "removed main flow valves", and that for each individual one of these "removed main flow valves", a main flow valve that takes its place, is reverse-locking and can be switched on and off is inserted as a replacement, which in view of this is also referred to below as a "replacement main flow valve ( 29)" is referred to, and that the "replacement main flow valves (29)" are capable of conducting current in the same direction as those "removed main flow valves", which are replaced by the "replacement main flow valves (29)", that parallel to each "substitute main flow valve (29)", from its current inflow electrode, the so-called anode, to its current outflow electrode, the so-called cathode, an auxiliary current path is created, which is capable of carrying current in the same direction as that "substitute main flow valve (29)", to whose anode-cathode path this auxiliary current path is parallel, that each of these auxiliary current paths contains the function of a diode path that specifically belongs to this auxiliary current path, and that in each of the individual auxiliary current paths there is one, if necessary multiple times, blocking in the reverse direction and there is a flow valve that can be continuously controlled in the forward direction, which is hereinafter referred to as "an auxiliary flow valve (30) that blocks in the reverse direction and can be continuously controlled in the forward direction", so that when a main flow valve contained in the original circuit according to one of claims 2 to 9 is fully switched on, the "replaced main flow valve (29)" is switched on for this, now "removed main flow valve" in the present arrangement, so that when a main flow valve contained in the original circuit according to one of claims 2 to 9 is completely switched off, the for this , now "removed main flow valve" in the current arrangement "replacement inserted main flow valve (29)" is switched off, and that in that auxiliary current path that is parallel to this "replacement inserted main flow valve (29)" contained "blocking in the reverse direction and in The auxiliary flow valve (30), which can be continuously controlled in the forward direction, is also completely switched off, and that when there is a positive flow between the main current electrodes of one of the main flow valves contained in the original circuit according to one of claims 2 to 9, in the direction of the current flow present there or desired there, constant or variable, possibly also current-dependent voltage u || is to be set, this is taken into account in the current arrangement in that the "substitute main flow valve (29)", which has taken the place of the mentioned, here "removed main flow valve", is switched off and between the main current electrodes in that auxiliary current path , which lies parallel to this "substitute main flow valve (29)", contains "auxiliary flow valve (30) which blocks in the reverse direction and can be continuously controlled in the forward direction" in the direction of the The voltage u π is set based on the current flow present there or desired there.
13. Stromrichter mit aktiv beeinflußter Kommutierung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, oder Stromrichterkombination nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die dort enthaltenen, in Rückwärtsrichtung sperrenden und in Vorwärtsrichtung stetig steuerbaren Hauptstromventile herausgenommen und angesichts dessen im folgenden auch kurz als "herausgenommene Hauptstromventile" bezeichnet werden, und daß für jedes einzelne dieser "herausgenommenen Hauptstromventile" ein, an dessen Stelle tretendes, rückwärts sperrendes sowie ein- und ausschaltbares Hauptstromventil ersatzweise eingefügt wird, das angesichts dessen im folgenden auch kurz als "ersatzweise eingefügtes Hauptstromventil (29)" bezeichnet wird, und daß die "ersatzweise eingefügten Hauptstromventile (29)" in derselben Richtung zur Stromführung fähig sind wie jene "herausgenommenen Hauptstromventile", an deren Stelle die "ersatzweise eingefügten Hauptstromventile (29)" treten, daß parallel zu jedem "ersatzweise eingefügten Hauptstromventil (29)", von dessen Stromzuflußelektrode, der sogenannten Anode, zu dessen Stromabflußelektrode, der sogenannten Kathode, jeweils ein Hilfsstrompfad geschaffen ist, der in derselben Richtung zur Stromführung fähig ist, wie jenes "ersatzweise eingefügte Hauptstromventil (29)", zu dessen Anoden-Kathodenstrecke dieser Hilfsstrompfad parallel liegt, daß in jedem dieser Hilfsstrompfade die Funktion einer, spezifisch zu diesem Hilfsstrompfad gehörenden Diodenstrecke enthalten ist, und daß in den einzelnen Hilfsstrompfaden jeweils eine, gegebenenfalls mehrfach genutzte, Spannungssenke (32) und jeweils ein, gegebenenfalls mehrfach genutztes, rückwärts sperrendes sowie ein- und ausschaltbares Stromventil aufeinander folgen, wobei das letztgenannte nachstehend auch als "rückwärts sperrendes sowie ein- und ausschaltbares Hilfsstromventil (33)" bezeichnet wird, daß dann, wenn ein in der ursprünglichen Schaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 9 enthaltenes Hauptstromventil voll eingeschaltet ist, das für dieses, nunmehr "herausgenommene Hauptstromventil" in der jetzt vorliegenden Anordnung "ersatzweise eingefügte Hauptstromventil (29)" eingeschaltet ist, daß dann, wenn ein in der ursprünglichen Schaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 9 enthaltenes Hauptstromventil voll ausgeschaltet ist, das für dieses, nunmehr "herausgenommene Hauptstromventil" in der jetzt vorliegenden Anordnung "ersatzweise eingefügte Hauptstromventil (29)" ausgeschaltet ist, und daß das in jenem Hilfsstrompfad, der zu diesem "ersatzweise eingefügten Hauptstromventil (29)" parallel liegt, enthaltene "rückwärts sperrende sowie ein- und ausschaltbare Hilfsstromventil (33)" ebenfalls ausgeschaltet ist, und daß dann, wenn zwischen den Hauptstromelektroden von einem der in der ursprünglichen Schaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 9 enthaltenen Hauptstromventile eine, in Richtung des dort vorhandenen oder dort angestrebten Stromflusses positive, konstante oder variable, gegebenenfalls auch stromabhängige Spannung u || eingestellt werden soll, dies in der jetzt vorliegenden Anordnung dadurch Berücksichtigung findet, daß jenes "ersatzweise eingefügte Hauptstromventil (29)", das an die Stelle des genannten, vorliegend "herausgenommenen Hauptstromventils" getreten ist, abgeschaltet ist, und daß das in jenem Hilfsstrompfad, der zu diesem "ersatzweise eingefügten Hauptstromventil (29)" parallel liegt, enthaltene "rückwärts sperrende sowie ein- und ausschaltbare Hilfsstromventil (33)" eingeschaltet ist, und daß die von dem durch dieses "rückwärts sperrende sowie ein- und ausschaltbare Hilfsstromventil (33)" fließenden Strom genutzte Spannungssenke (32) so eingestellt ist, daß an dieser Spannungssenke (32) von einem über sie fließenden Strom, in Richtung dieses Stromflusses, eine Spannung wachgerufen wird, welche den Wert u π aufweist.13. Power converter with actively influenced commutation according to one of claims 2 to 7, or power converter combination according to one of claims 8 or 9, characterized in that the main flow valves contained therein, which block in the reverse direction and can be continuously controlled in the forward direction, are removed and, in view of this, also briefly below are referred to as "removed main flow valves", and that for each individual one of these "removed main flow valves", a main flow valve that takes its place, is reverse-locking and can be switched on and off is inserted as a replacement, which in view of this is also referred to below as a "replacement main flow valve ( 29)" and that the "replacement main flow valves (29)" are capable of conducting current in the same direction as those "removed main flow valves", which are replaced by the "replacement main flow valves (29)" that are parallel to each ""substitute inserted main current valve (29)", from the current inflow electrode, the so-called anode, to the current outflow electrode, the so-called cathode, an auxiliary current path is created, which is capable of carrying current in the same direction as that "substitute inserted main current valve (29)", This auxiliary current path is parallel to the anode-cathode path, that each of these auxiliary current paths contains the function of a diode path that specifically belongs to this auxiliary current path, and that in each of the individual auxiliary current paths there is one voltage sink (32), possibly used several times, and one, if necessary multiple-used, reverse-locking and switchable on/off flow valves follow one another, the latter also being referred to below as a "backward-locking and on/off-switchable auxiliary flow valve (33)", that when one in the original circuit according to one of claims 2 The main flow valve contained in 9 to 9 is fully switched on, which is switched on for this, now "removed main flow valve" in the current arrangement "substitute inserted main flow valve (29)", that when a main flow valve contained in the original circuit according to one of claims 2 to 9 is completely switched off, the "main flow valve (29) inserted as a replacement" for this, now "removed main flow valve" in the present arrangement is switched off, and that in that auxiliary current path that is parallel to this "main current valve (29) inserted as a replacement", the "backward blocking and switchable on and off auxiliary current valve (33)" contained in it is also switched off, and that when between the main current electrodes of one of the in the original Circuit according to one of claims 2 to 9, main flow valves contain a positive, constant or variable, possibly also current-dependent voltage u || in the direction of the current flow present there or desired there is to be set, this is taken into account in the present arrangement by the fact that the "main flow valve (29) inserted as a replacement", which has taken the place of the mentioned, here "removed main flow valve", is switched off, and that in that auxiliary current path, the "reverse-locking and switchable auxiliary flow valve (33)" contained in it is switched on, and that the "reverse-locking and switchable auxiliary flow valve (33) which can be switched on and off" is switched on. "The voltage sink (32) used by the current flowing is set in such a way that a voltage which has the value u π is created at this voltage sink (32) by a current flowing over it, in the direction of this current flow.
14. Stromrichter mit aktiv beeinflußter Kommutierung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, oder Stromrichterkombination nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die dort enthaltenen, in Rückwärtsrichtung sperrenden und in Vorwärtsrichtung stetig steuerbaren Hauptstromventile herausgenommen und angesichts dessen im folgenden auch kurz als "herausgenommene Hauptstromventile" bezeichnet werden, und daß für jedes einzelne dieser "herausgenommenen Hauptstromventile" ein, an dessen Stelle tretendes, rückwärts sperrendes sowie ein- und ausschaltbares Hauptstromventil ersatzweise eingefügt wird, das angesichts dessen im folgenden auch kurz als "ersatzweise eingefügtes Hauptstromventil (29)" bezeichnet wird, und daß die "ersatzweise eingefügten Hauptstromventile (29)" in derselben Richtung zur Stromführung fähig sind wie jene "herausgenommenen Hauptstrom- ventile", an deren Stelle die "ersatzweise eingefügten Hauptstromventile (29)" treten, daß parallel zu jedem "ersatzweise eingefügten Hauptstromventil (29)", von dessen Stromzuflußelektrode, der sogenannten Anode, zu dessen Stromabflußelektrode, der sogenannten Kathode, jeweils ein Hilfsstrompfad geschaffen ist, der in derselben Richtung zur Stromführung fähig ist, wie jenes "ersatzweise eingefügte Hauptstromventil (29)", zu dessen Anoden-Kathodenstrecke dieser Hilfsstrompfad parallel liegt, daß in jedem dieser Hilfsstrompfade die Funktion einer, spezifisch zu diesem Hilfsstrompfad gehörenden Diodenstrecke enthalten ist, und daß in den einzelnen Hilfsstrompfaden jeweils eine Reihenschaltung enthalten ist, in der ein, gegebenenfalls mehrfach genutztes, rückwärts sperrendes sowie ein- und ausschaltbares Stromventil, das nachstehend auch als "rückwärts sperrendes sowie ein- und ausschaltbares Hilfsstromventil (33)" bezeichnet wird, und die, gegebenenfalls mehrfach genutzte, Primärwicklung (34) eines Transformators (35) aufeinander folgen, und daß die Sekundärwicklung (36) des Transformators (35) über eine Gleichrichterschaltung (37) an eine Spannungssenke angeschlossen ist, wobei als solche vorzugsweise die Gleichspannungsseite des Stromrichters herangezogen wird, daß parallel zu jedem vorgenannten Hilfsstrompfad oder parallel zu jeder vorgenannten Reihenschaltung aus dem "rückwärts sperrenden sowie ein- und ausschaltbaren Hilfsstromventil (33)" und der Primärwicklung (34) des Transformators (35) ein Entmagnetisierungsstrompfad geschaffen ist, der in derselben Richtung zur Stromführung fähig ist, wie jener Teil des Hilfsstrompfads, der zu diesem Entmagnetisierungsstrompfad parallel liegt, daß in jedem dieser Entmagnetisierungsstrompfade die Funktion einer, spezifisch zu diesem Entmagnetisierungsstrompfad gehörenden Diodenstrecke enthalten ist und daß in den einzelnen Entmagnetisierungsstrompfaden jeweils eine, gegebenenfalls mehrfach genutzte, Spannungssenke (38) und jeweils ein, gegebenenfalls mehrfach genutztes, rückwärts sperrendes sowie ein- und ausschaltbares Stromventil aufeinander folgen, wobei das letztgenannte nachstehend auch als "rückwärts sperrendes sowie ein- und ausschaltbares Entmagnetisierungsstromventil (39)" bezeichnet wird, daß dann, wenn ein in der ursprünglichen Schaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 9 enthaltenes Hauptstromventil voll eingeschaltet wird, das für dieses, nunmehr "herausgenommene Hauptstromventil" in der jetzt vorliegenden Anordnung "ersatzweise eingefügte Hauptstromventil (29)" eingeschaltet wird, daß dann, wenn ein in der ursprünglichen Schaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 9 enthaltenes Hauptstromventil voll ausgeschaltet wird, das für dieses, nunmehr "herausgenommene Hauptstromventil" in der jetzt vorliegenden Anordnung "ersatzweise eingefügte Hauptstromventil (29)" ausgeschaltet wird, daß dann, wenn zwischen den Hauptstromelektroden von einem der in der ursprünglichen Schaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 9 enthaltenen Hauptstromventile eine, in Richtung des dort vorhandenen oder dort angestrebten Stromflusses positive, konstante oder variable, gegebenenfalls auch stromabhängige Spannung u π eingestellt werden soll, dies in der jetzt vorliegenden Anordnung dadurch Berücksichtigung findet, daß jenes "ersatzweise eingefügte Hauptstromventil (29)", das an die Stelle des genannten, nunmehr "herausgenommenen Hauptstromventils" getreten ist, abgeschaltet wird, und daß das in jenem Hilfsstrompfad, der zu diesem "ersatzweise eingefügten Hauptstromventil (29)" parallel liegt, enthaltene "rückwärts sperrende sowie ein- und ausschaltbare Hilfsstromventil (33)" eingeschaltet wird, und daß das Übersetzungsverhältnis jenes Transformators (35), dessen Primärwicklung (34) von dem durch das unmittelbar vorstehend genannte "rückwärts sperrende sowie ein- und ausschaltbare Hilfsstromventil (33)" fließenden Strom durchsetzt wird, so gewählt ist, daß an dieser Primärwicklung (34) von einem über sie fließenden Strom, in Richtung dieses Stromflusses, eine Spannung wachgerufen wird, welche den Wert u π aufweist, daß dann, wenn der Strom durch den Hilfsstrompfad, in dem das vorstehend genannte "rückwärts sperrende sowie ein- und ausschaltbare Hilfsstromventil (33)" enthalten ist, auf einen Wert abgesunken ist, der im Bereich des auf die Primärwicklung (34) des Transformators (35) bezogenen Magnetisierungsstroms des Transformators (35) liegt, das vorstehend genannte "rückwärts sperrende sowie ein- und ausschaltbare Hilfsstromventil (33)" wieder abgeschaltet und jenes "rückwärts sperrende sowie ein- und ausschaltbare Entmagnetisierungsstromventil (39)" eingeschaltet wird, welches im Parallelpfad zu jenem Pfad liegt, der das vorstehend genannte "rückwärts sperrende sowie ein- und ausschaltbare Hilfsstromventil (33)" enthält, und daß die eingesetzten "rückwärts sperrenden sowie ein- und ausschaltbaren Entma- gnetisierungsstromventile (39)" jeweils wieder ausgeschaltet werden, nachdem ein zuvor durch sie geflossener Strom auf Null abgeklungen ist. 14. Power converter with actively influenced commutation according to one of claims 2 to 7, or power converter combination according to one of claims 8 or 9, characterized in that the main flow valves contained therein, which block in the reverse direction and can be continuously controlled in the forward direction, are removed and, in view of this, also briefly below are referred to as "removed main flow valves", and that for each individual one of these "removed main flow valves", a main flow valve that takes its place, is reverse-locking and can be switched on and off is inserted as a replacement, which in view of this is also referred to below as a "replacement main flow valve ( 29)" and that the "substitute main flow valves (29)" are capable of conducting current in the same direction as those "removed main flow valves". valves", which are replaced by the "substitute main flow valves (29)", so that an auxiliary current path is created parallel to each "substitute main flow valve (29)", from its current inflow electrode, the so-called anode, to its current outflow electrode, the so-called cathode is capable of carrying current in the same direction as the "substitute main current valve (29)", to whose anode-cathode path this auxiliary current path is parallel, that each of these auxiliary current paths contains the function of a diode path specifically belonging to this auxiliary current path, and that the individual auxiliary current paths each contain a series circuit in which a reverse-blocking and switchable on/off current valve, which can be used multiple times, is also referred to below as a "reverse-blocking and on/off-switchable auxiliary flow valve (33)", and the primary winding (34), which may be used several times, of a transformer (35) follow one another, and that the secondary winding (36) of the transformer (35) is connected to a voltage sink via a rectifier circuit (37), as such preferably the DC voltage side of the converter it is used that a demagnetization current path is created in parallel to each of the aforementioned auxiliary current paths or in parallel to each of the aforementioned series connections from the "reverse blocking and switchable on and off auxiliary current valve (33)" and the primary winding (34) of the transformer (35), which runs in the same direction is capable of carrying current, like that part of the auxiliary current path that is parallel to this demagnetization current path, that each of these demagnetization current paths contains the function of a diode path that specifically belongs to this demagnetization current path, and that in each of the individual demagnetization current paths there is a voltage sink, possibly used several times ( 38) and one, possibly used multiple times, reverse-locking and switchable on/off flow valve follow one another, the latter also being referred to below as a "backward-locking and switchable on/off demagnetization flow valve (39)" that when one in the Original circuit according to one of claims 2 to 9 contained main flow valve is fully switched on, which is now used for this "removed main flow valve" in the current arrangement "substitute inserted main flow valve (29)" is switched on, so that when a main flow valve contained in the original circuit according to one of claims 2 to 9 is completely switched off, the main flow valve for this, now "removed main flow valve "In the present arrangement, the "substitute main flow valve (29)" is switched off, so that when between the main current electrodes of one of the main flow valves contained in the original circuit according to one of claims 2 to 9, there is a main flow valve in the direction of the existing or desired there Current flow positive, constant or variable, if necessary also current-dependent voltage u π is to be set, this is taken into account in the current arrangement by the fact that the "main flow valve (29) inserted as a replacement" takes the place of the mentioned, now "removed main flow valve" has occurred, is switched off, and that the "backward-blocking and switchable on and off auxiliary current valve (33)" contained in that auxiliary current path which is parallel to this "main current valve (29) inserted as a replacement" is switched on, and that the transmission ratio of that transformer (35), the primary winding (34) of which is traversed by the current flowing through the immediately above-mentioned "reverse-blocking and on-off-switchable auxiliary flow valve (33)", is chosen so that this primary winding (34) has a current flowing over it Current, in the direction of this current flow, a voltage is created which has the value u π, so that when the current flows through the auxiliary current path, in which the above-mentioned "reverse blocking and switchable auxiliary current valve (33)" is contained, has dropped to a value which is in the range of the magnetizing current of the transformer (35) related to the primary winding (34) of the transformer (35), the above-mentioned "backward-blocking and switchable auxiliary current valve (33)" is switched off again and that "reverse locking and switchable demagnetization flow valve (39)" is switched on, which lies in the parallel path to the path that contains the above-mentioned "backward locking and switchable on and off auxiliary flow valve (33)", and that the "reverse locking" valves used as well as demagnetization current valves (39) which can be switched on and off" are each switched off again after a current that previously flowed through them has decayed to zero.
5. Stromrichter oder Stromrichterkombination nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die dort enthaltenen, rückwärts sperrenden sowie ein- und ausschaltbaren Hauptstromventile entfernt und jeweils durch eine gleichsinnig gepolte Reihenschaltung von jeweils einem ein- und ausschaltbaren Hauptstromventil und von jeweils einer Diode ersetzt sind, und daß die dort enthaltenen, "in Rückwärtsrichtung sperrenden und in Vorwärtsrichtung stetig steuerbaren Hilfsstromventile (30)" entfernt und jeweils durch eine gleichsinnig gepolte Reihenschaltung von jeweils einem in Vorwärtsrichtung stetig steuerbaren Stromventil und von jeweils einer Diode ersetzt sind.5. Power converter or power converter combination according to claim 12, characterized in that the reverse-locking main power valves contained therein which can be switched on and off are removed and each replaced by a series connection with the same polarity of a main power valve that can be switched on and off and a diode each, and that the "auxiliary flow valves (30)" contained therein, which are blocked in the reverse direction and continuously controllable in the forward direction, are removed and each replaced by a series connection with the same polarity, each with a flow valve that can be continuously controlled in the forward direction and a diode each.
6. Stromrichter oder Stromrichterkombination nach Anspruch 1 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dort enthaltenen, rückwärts sperrenden sowie ein- und ausschaltbaren Hauptstromventile entfernt und jeweils durch eine gleichsinnig gepolte Reihenschaltung von jeweils einem ein- und ausschaltbaren Hauptstromventil und von jeweils einer Diode ersetzt sind, daß die dort enthaltenen, "rückwärts sperrenden sowie ein- und ausschaltbaren Hilfsstromventile (33)" entfernt und jeweils durch eine gleichsinnig gepolte Reihenschaltung von jeweils einem ein- und ausschaltbaren Stromventil und von jeweils einer Diode ersetzt sind.6. Power converter or power converter combination according to claim 1 3, characterized in that the reverse-locking main power valves contained therein which can be switched on and off are removed and each replaced by a series connection with the same polarity of a main power valve that can be switched on and off and a diode each, that the "reverse locking and switchable on/off auxiliary power valves (33)" contained therein are removed and replaced by a series connection with the same polarity, each with a power valve that can be switched on and off and a diode each.
7. Stromrichter oder Stromrichterkombination nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die dort enthaltenen, rückwärts sperrenden sowie ein- und ausschaltbaren Hauptstromventile entfernt und jeweils durch eine gleichsinnig gepolte Reihenschaltung von jeweils einem ein- und ausschaltbaren Hauptstromventil und von jeweils einer Diode ersetzt sind, daß die dort enthaltenen, "rückwärts sperrenden sowie ein- und ausschaltbaren Hilfsstromventile (33)" entfernt und jeweils durch eine gleichsinnig gepolte Reihenschaltung von jeweils einem ein- und ausschaltbaren Stromventil und von jeweils einer Diode ersetzt sind, und daß die dort enthaltenen, "rückwärts sperrenden sowie ein- und ausschaltbaren Entmagnetisierungsstromventile (39)" entfernt und jeweils durch eine gleichsinnig gepolte Reihenschaltung von jeweils einem ein- und ausschaltbaren Stromventil und von jeweils einer Diode ersetzt sind.7. Power converter or power converter combination according to claim 14, characterized in that the reverse-locking main power valves contained therein that can be switched on and off are removed and each replaced by a series connection with the same polarity of a main power valve that can be switched on and off and a diode each, that the "reverse locking and switchable on and off auxiliary current valves (33)" contained there are removed and each replaced by a series connection with the same polarity of a current valve that can be switched on and off and a diode each, and that the "reverse blocking" contained there as well as demagnetization current valves (39) that can be switched on and off and are each replaced by one in the same direction Polarized series connection is replaced by a current valve that can be switched on and off and by a diode.
18. Stromrichter oder Stromrichterkombination nach einem der Ansprüche 15, 16 oder 1 7, dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen der dort enthaltenen Dioden, die beim vorgesehenen Einsatz nicht mit Rückwärtsspannung beansprucht werden, überbrückt und damit entbehrlich sind. 18. Power converter or power converter combination according to one of claims 15, 16 or 1 7, characterized in that those of the diodes contained therein which are not subjected to reverse voltage during the intended use are bridged and are therefore dispensable.
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