CH660432A5

CH660432A5 - Zwei- oder mehrphasiger spannungszwischenkreisumrichter.

Info

Publication number: CH660432A5
Application number: CH71683A
Authority: CH
Inventors: Karl Dr Dipl-Ing Schiftner; Hermann Dipl-Ing Agis
Original assignee: Elin Union Ag
Priority date: 1982-02-19
Filing date: 1983-02-09
Publication date: 1987-04-15
Also published as: DE3304207A1; AT374311B; ATA63982A

Description

Die Erfindung betrifft einen zwei- oder mehrphasigen Span-nungszwischenkreisumrichter mit einem netzseitigen ungesteuerten Gleichrichter, an dessen Ausgangsklemmen ein Glättungskondensator parallel geschaltet ist und einem lastseitigen Wechselrichter.

Für drehzahlstellbare Antriebe mittlere Leistung werden in steigendem Mass wartungsarme Drehstromkäfigläufermotoren mit Umrichterspeisung verwendet. Stand der Technik sind Stromzwischenkreisumrichter mit Phasenfolgelöschung oder Spannungszwischenkreisumrichter. Es sind Spannungszwischen-kreisumrichterschaltungen bekannt, welche aus einem ungesteuerten Drehstrombrückengleichrichter mit Glättungskondensator bestehen, sowie einem zwangskommutierbaren Thyristorschalter im Längskreis und einer zugehörigen Freilaufdiode zur Spannungsstellung und einer dem Wechselrichter parallelliegenden Stromlöscheinrichtung für den eigentlichen Wechselrichter, der aus sechs steuerbaren Ventilen mit jeweils antiparallel geschalteten Dioden besteht. Speziell bei kleinen bis mittleren Ausgangsleistungen ist der hohe Bauteileaufwand des zwangskommutierbaren Thyristorschalters, der Freilaufdiode und einer separaten Stromlöscheinrichtung wegen der hohen Montage-und Bauteilekosten nachteilig.

Aufgabe der Erfindung ist es einige Bauteile sowohl für den Spannungssteiler- als auch den Wechselrichterbetrieb doppelt zu verwenden, um eine Verminderung des Aufwandes zu erzielen.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem positiven Ausgang des Gleichrichters und der positiven Anspeiseklemme des Wechselrichters eine erste Kommutierungsdrossel und ein Hauptthyristor in Serie geschaltet sind und dass parallel zum Hauptthyristor eine antiparallel geschaltete erste Diode angeordnet ist, und dass an die positive Anspeiseklemme des Wechselrichters sowohl die Kathode des Hauptthyristors als auch die Anode eines Löschthyristors geschaltet sind und dass die Kathode des Löschthyristors über die Serienschaltung einer zweiten Kommutierungsdrossel und eines Kommutie-rungskondensatores an die negative Anspeiseklemme des Wechselrichters geschaltet ist und dass parallel zum Löschthyristor eine antiparallel geschaltete zweite Diode oder ein Thyristor angeordnet ist.

Vorteilhaft ist die geringe Anzahl von Bauteilen, wodurch Bauteil-, Bestückungs-, Montage- und Kühlkörperkosten gesenkt werden und eine höhere Zuverlässigkeit erzielt wird. Ein weiterer Vorteil insbesondere bei kleineren Leistungen, ist die Möglichkeit rückwärtsleitende Thyristoren sowohl für den Gleichspannungssteller als auch die Stromlöscheinrichtung verwenden zu können, was eine weitere Kostensenkung und Vereinfachung des Aufbaus erlaubt.

Vorteilhaft ist auch die Möglichkeit, den Kommutierungsstrom in Abhängigkeit vom Laststrom verändern zu können, wodurch insbesondere die Kommutierungsverluste bei Entlastung verringert werden und der Wirkungsgrad verbessert wird.

Gemäss einer Weiterbildung der Erfindung ist zwischen der positiven und negativen Anspeiseklemme des Wechselrichters eine Serienschaltung eines Bremswiderstandes und eines Bremsthyristors geschaltet, dessen Anode zur positiven Anspeiseklemme des Wechselrichters hingeschaltet ist.

Durch den steuerbaren Bremskreis wird trotz der nicht rückspeisefähigen netzseitigen Gleichrichterbrücke die Möglichkeit geschaffen, den Antrieb vorteilhaft gezielt abbremsen zu können.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist, dass die erste Kommutierungsdrossel mit der zweiten Kommutierungsdrossel magnetisch gekoppelt ist.

Die Verkoppelung beider Kommutierungsdrosseln erlaubt vorteilhaft die Verringerung der Gesamtabmessungen der beiden Kommutierungsdrosseln.

Die nähere Erläuterung der Erfindung erfolgt anhand der Figurenbeschreibung, bei der Fig. 1 die Grundschaltung und Fig. 2 eine besondere Ausführungsart zeigt.

In Fig. 1 speist das hier dreiphasig gezeichnete Netz LI, L2, L3 eine ungesteuerte Drehstromgleichrichterbrücke 2 mit Glättungskondensator, wobei an Klemme 21 die positive Ausgangsspannung anliegt. In Serie dazu liegt eine Kommutierungsdrossel und ein Hauptthyristor 4 mit antiparalleler Diode 5. Parallel zu den Eingangsklemmen 31, 32 des Wechselrichters 3 liegt der Summenlöschkreis bestehend aus der Serienschaltung des Löschthyristors 6 mit antiparalleler Diode 7 und einer Kommutierungsdrossel 8 sowie dem Kommutierungskondensator 9. Die Summenlöscheinrichtung dient zum Löschen sowohl des Hauptthyristors 4 als auch des Wechselrichters 3. Der Wechselrichter 3 speist in diesem Schaltbeispiel einen dreiphasigen Motor, vorzugsweise einen Kurzschlussläuferasynchronmotor.

Für den Betrieb induktiver Verbraucher wird meist im Bereich konstanten Flusses gearbeitet, was eine frequenzproportionale Wechselrichterspannung bedingt.

Zum Beschreibung der Wirkungsweise des Kommutierungskreises wird vom Zustand treibender Spannung an der Last ausgegangen, d.h. dass der Hauptthyristor 4 gezündet ist und die Wechselrichterausgangsklemmen auf unterschiedlichen Potentialen liegen. Der Kommutierungsvorgang wird durch Zünden des Löschthyristors 6 eingeleitet. Es setzt ein Schwingvorgang über die beiden Kommutierungsdrosseln 1 und 8, den Kommutierungskondensator 9, den Glättungskondensator und den Hauptthyristor 4 ein, bei dem der Hauptthyristor 4 gelöscht wird. In Abhängigkeit von der am Kommutierungskondensator 9 anliegenden Spannung (und dem über den Kommutierungskondensator 9 fliessenden Strom) wird ein zweiter Kommutierungsvorgang über den Wechselrichter 3 durch Zünden von Wechselrichterthyristoren bewirkt, bei dem der Freilaufzustand, d.h. der Klemmenkurzschluss der Wechselrichterausgangsklemmen, erzwungen wird. Dieser Schaltzustand wird durch Zünden des Löschthyristors 6 und durch Vorgabe von Zündimpulsen an jenen Wechselrichterventilen, die nach der Kommutierung Strom führen sollen, aufgehoben. Durch erneutes Zünden des s

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Hauptthyristors 4 wird die gewünschte treibende Spannung an die ausgewählten Ausgangsklemmen gelegt. Somit wird der Löschthyristor 6 sowohl zur Abkopplung der Zwischenkreis-spannung vom Wechselrichter 3 wie auch zur eigentlichen Wechselrichterkommutierung verwendet.

Fig. 2 zeigt eine bevorzugte besondere Ausführungsart. Durch die Anordnung eines Thyristors 10 an Stelle der Diode 7 kann die Auf- und Absteuerung der Kommutierungskreise vorgenommen werden und damit ergibt sich eine Verminderung der Kommutierungsverluste bei Teillast.

Die Aufsteuerung wird durch geeignete Wahl des Zündzeitpunktes der Wechselrichterthyristoren bei Einleitung des Freilaufzustandes bzw. des Hauptthyristors 4 bei Kommutierung auf treibende Spannung bewirkt.

s Die Anordnung des Bremskreises, bestehend aus Bremsthyristor 11 und Bremswiderstand 12 erlaubt die gezielte Abbrem-sung von Antrieben. Der Bremsthyristor 11 wird bei Überspannung am Zwischenkreiskommutierungskondensator gezündet und wird im Zuge des Wechselrichterkommutierungsvorganges io gelöscht.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Zwei- oder mehrphasiger Spannungszwischenkreisum-richter mit einem netzseitigen ungesteuerten Gleichrichter, an dessen Ausgangsklemmen ein Glättungskondensator parallel geschaltet ist und einem lastseitigen Wechselrichter, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem positiven Ausgang des Gleichrichters (21) und der positiven Anspeiseklemme des Wechselrichters (31) eine erste Kommutierungsdrossel (1) und ein Hauptthyristor (4) in Serie geschaltet sind und dass parallel zum Hauptthyristor (4) eine antiparallel geschaltete erste Diode (5) angeordnet ist, und dass an die positive Anspeiseklemme (31) des Wechselrichters sowohl die Kathode des Hauptthyristor (4) als auch die Anode eines Löschthyristors (6) geschaltet sind und dass die Kathode des Löschthyristors (6) über die Serienschaltung einer zweiten Kommutierungsdrossel (8) und eines Kommutierungskondensators (9) an die negative Anspeiseklemme (32) des Wechselrichters (3) geschaltet ist und dass parallel zum Löschthyristor (6) eine antiparallel geschaltete zweite Diode (7) oder ein Thyristor (10) angeordnet ist.

2. Spannungszwischenkreisumrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der positiven und negativen Anspeiseklemme (31, 32) des Wechselrichters (3) eine Serienschaltung eines Bremswiderstandes (12) und eines Bremsthyristors (11) geschaltet ist, dessen Anode zur positiven Anspeiseklemme (31) des Wechselrichters (3) hingeschaltet ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Spannungszwischenkreisumrichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kommutierungsdrossel (1) mit der zweiten Kommutierungsdrossel (8) magnetisch gekoppelt ist.