DD206288B1

DD206288B1 - Verfahren zur stillsetzung eines antriebes mit einem spannungswechselrichter

Info

Publication number: DD206288B1
Application number: DD24116682A
Authority: DD
Inventors: Joerg Saupe; Guenter Tietz
Original assignee: Joerg Saupe; Guenter Tietz
Priority date: 1982-06-28
Filing date: 1982-06-28
Publication date: 1987-02-25
Also published as: DD206288A1

Description

Merkmale der Erfindung

Erfindungsgemaß werden die loschbaren Hauptthyristoren des Wechselrichters bei Unterschreitung der minimal zulassigen Ausgangsfrequenz durch das Zundregime so gesteuert, daß der Motor durch Schalten aller Wechselrichterausgange auf den gleichen Pol des Wechselnchtereingangs allein durch die Ventile des Wechselrichters kurzgeschlossen wird Durch eine periodische Umschaltung werden alle Wechselrichterausgange gleichzeitig abwechselnd mit dem positiven oder negativen Pol des Wechselnchtereingangs verbunden Die Umschaltung erfolgt zweckmäßig mit der dreifachen minimal zulassigen Ausgangsfrequenz des Wechselrichters

Ausfuhrungsbeispiel

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausfuhrungsbeispiel naher erläutert Die zugehörigen Zeichnungen zeigen

Fig 1 Prinzipschaltung eines Pulsumnchters

Fig 2 Impulsdiagramm der Ausgangsspannungen

Als Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung wurde ein Pulsumnchter mit symmetrischer Pulsbreitenmodulation gewählt Gemäß Fig 1 besteht der Pulsumrichter aus einem ungesteuerten Gleichrichter 1 mit den Eingangsklemmen fur die Netzphasen Ui, V₁, W₁, dem Zwischenkreiskondensator 2 und je Ausgangsphase aus den loschbaren Hauptthyristoren 3, 4 mit den zugehörigen Bhndstromdioden 5

Die Zundimpulse fur die Hauptthyristoren werden in bekannter Weise erzeugt und liegen entsprechend dem gewählten Zundregime an den jeweiligen Steuerelektroden an Zur Vereinfachung der Pnnzipdarstellung wurden loschbare Hauptthyristoren 3,4 je Umnchterausgang verwendet, die über eine durch die Regelelektronik 9 gesteuerte Impulsverteilung 10 angesteuert werden Im Ausfuhrungsbeispiel ist ein Pulsumnchter mit Kommutierungszahl = 3 mit den Ausgangen U₂, V₂, W₂ erläutert Die Ausgangsspannungen U₁, u₂, u₃ sowie die verkettete Ausgangsspannung U₁₂ sind in Fig 2 dargestellt Im normalen Zundregime wird zum Zeitpunkt t_o der Hauptthyristor 3 gezündet und praktisch gleichzeitig der Hauptthyristor 4 gelöscht, so daß der Ausgang U₂ des Umrichters mit dem positiven Pol 7 des Zwischenkreiskondensators 2 verbunden wird Im Zeitbereich t-, bis t₂ gemäß Fig 2 wird der negative Pol 8 durch Zünden des Hauptthyristors 4 und Loschen des Hauptthyristors 3 durchgeschaltet Im Zeitbereich t₂ bis t₃ wird wieder der Hauptthyristor 3 gezündet und der Hauptthyristor 4 geloscht, womit der positive Pol 7 des Zwischenkreises durchgeschaltet ist Dieser Vorgang wiederholt sich periodisch Der Verlauf der Ausgangsspannung u-i zwischen dem Ausgang U₂ des Umrichters und dem gemeinsamen Verbindungspunkt der beiden Teilkapazitaten des Zwischenkreiskondensators 2 und die verkettete Ausgangsspannung u-,₂ sind in Fig 2 dargestellt Wird zum Zeitpunkt t„ ein Stillsetzungsbefehl durch Eingriff in die Impulsverteilung 10 ausgegeben, werden die Hauptthyristoren 4,4', 4" zum Zeitpunkt ti' gezündet und die Hauptthyristoren 3,3', 3" geloscht. Die Zündung der Hauptthyristoren 3,3', 3" erfolgt mit praktisch gleichzeitiger Loschung der Hauptthyristoren 4, 4', 4" zum Zeitpunkt t₂' Dieses Zundregime wiederholt sich wahrend der Dauert^ der Stillsetzung Somit haben alle drei Ausgange U₂, V₂, W₂ des Umrichters jeweils gleiches Potential, entweder positives oder negatives Die verketteten Ausgangsspannungen sind wahrend der Dauerte der Stillsetzung standig Null Das bedeutet aber, daß der Motor 6 kurzgeschlossen wird und der abklingende Lauferrestfluß in den Standerwicklungen Kurzschlußstrome induziert Diese Kurzschlußstrome fuhren zur raschen Abbremsung des Motors 6 bis praktisch zum Stillstand Dieser Vorgang ist mit einer Gleichstrombremsung vergleichbar, wobei die Funktion von Standerund Laufer vertauscht sind Nach Ablauf der Dauer t_s, der Stillsetzung bzw Aufhebung des Stillsetzungsbefehls wird wieder das normal ablaufende Zundregime wirksam In Fig 2 ist fur die Dauer t_st der Stillsetzung der Spannungsverlauf ohne Stillsetzung gestrichelt dargestellt

Mit der Erfindung wird erreicht, daß der Motor 6 nach Unterschreitung der minimal zulassigen Ausgangsfrequenz über den Wechselrichter kurzgeschlossen wird, indem alle Umrichter- bzw Wechselrichterausgange U₂, V₂, W₂ an jeweils den gleichen Pol des Zwischenkreises bzw Wechselrichtereingangs geschaltet werden Da bei 180°-Einschaltung und Pulsbetneb immer entweder zwei Ausgange an einen Pol, der dritte Ausgang an den anderen Pol des Zwischenkreises oder alle drei Ausgange an den gleichen Pol geschaltet sind, braucht im ersten Fall nur der letztgenannte Ausgang mit dem ersten Pol verbunden werden Im zweiten Fall wird der Zustand beibehalten

Um die Kommutierungseinrichtungen vv-eiterhin loschbereit zu halten, werden periodisch mit einer beliebigen Frequenz, beispielsweise der dreifachen minimal zulassigen Ausgangsfrequenz, alle Umrichterausgange U₂, V₂, W₂ gleichzeitig abwechselnd mit dem positiven oder negativen Pol des Zwischenkreises bzw des Wechselrichtereingangs verbunden, so daß durch die dabei notwendigen Loschvorgange die Loschspannung beliebig lange erhalten bleibt Durch das erfindungsgemaße Verfahren wird ohne zusatzlichen Aufwand im Leistungsteil ab Abgabe des Stillsetzungsbefehls eine Bremsung des Motors bis zum Stillstand erreicht Der Motor muß nicht vom Stromrichter bzw der Stromrichter nicht vom Netz getrennt werden Bei eingeschaltetem Wechselrichter kann unmittelbar nach der Stillsetzung des Motors in den Normalbetrieb entsprechend dem Modulationsverfahren übergegangen werden Die Stillsetzung des Motors erfolgt in einer kurzen Zeitspanne Die Energie des Motors wird nicht in den Zwischenkreis bzw auf den Wechselrichtereingang zuruckgespeist und fuhrt dadurch nicht zu einer erhöhten Spannungsbeanspruchung der Bauelemente

Claims

Patentansprüche

1 Verfahren zur Stillsetzung eines Antriebes mit einem Spannungswechselrichter bei Unterschreitung der minimal zulassigen Ausgangsfrequenz durch Kurzschluß des Wechselrichterausganges unter Einbeziehung von Ventilen des Wechselrichters, gekennzeichnet dadurch, daß durch das Zundregime die loschbaren Hauptthyristoren (3, 3', 3" oder 4, 4', 4") des Wechselrichters bei Unterschreitung der minimal zulassigen Ausgangsfrequenz so gesteuert werden, daß der Motor (6) durch Schalten aller Wechselnchterausgange (U₂, V₂, W₂) auf den gleichen Pol (7 oder 8) des Wechselnchtereinganges allein durch die Ventile des Wechselrichters kurzgeschlossen und der Wechselrichter zur Erhaltung seiner Kommutierungsfahigkeit durch eine periodische Umschaltung aller Wechselnchterausgange (U₂, V₂, W₂) gleichzeitig abwechselnd mit dem positiven (7) oder negativen Pol (8) des Wechselrichtereinganges verbunden werden

2 Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Umschaltung mit der dreifachen minimal zulassigen Ausgangsfrequenz des Wechselrichters erfolgt

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stillsetzung eines Antriebes mit einem Spannungswechselrichter bei Unterschreitung der minimal zulassigen Ausgangsfrequenz

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei Verandern der Ausgangsfrequenz eines Spannungswechselnchters bis auf die minimal zulassige Frequenz wird die erreichbare Bremswirkung durch die Verluste des Wechselrichters, durch eine zusätzliche Anordnung zur Widerstandsbremsung (DE-OS 2615781) oder Energieruckspeisung ins Eingangsnetz bestimmt Bei der minimal zulassigen Ausgangsfrequenz muß in Abhängigkeit vom gewählten Modulationsverfahren ein noch ausreichender Rundlauf des angeschlossenen Motors gewährleistet werden Aber auch der Wechselrichter ist bei der Frequenz gleich Null nicht betriebsfähig, da die Loscheinnchtungen durch unvermeidliche Verluste mit der Zeit ihre Loschfahigkeit verlieren, wenn sie nicht durch zusätzliche Nachladeeinrichtungen gespeist werden Bei Unterschreitung der minimal zulassigen Ausgangsfrequenz ist es bekannt, zur Stillsetzung des Motors entweder den Wechselrichter vom speisenden Netz zu trennen, womit sich der Zwischenkreiskondensator entladt oder den Motor durch zusätzliche Schaltmittel vom Wechselrichterausgang zu trennen Dabei lauft der Motor in Abhängigkeit von den Reibungsverlusten des Motors und der Arbeitsmaschine aus Beim Auslaufen des Motors wird durch den Wechselrichter kein elektrisches Bremsmoment geliefert Damit ist keine schnelle Stillsetzung möglich Es ist auch bekannt, bei einem von seiner Speisequelle getrennten, auslaufenden Motor mit Hilfe einer zugeschalteten Gleichspannungsquelle eine Gleichstrombremsung durchzufuhren (DE-OS 2214731) Die Gleichstrombremsung erfordert einen erheblichen Mehraufwand, ζ B eine Umschalteinnchtung und eine leistungsstarke Gleichspannungsquelle Ein unverzogerter Übergang in den Normalbetrieb ist nicht möglich

Zum Bremsen von Asynchronmotoren sind verschiedene Schaltungsanordnungen bekannt, die zusätzliche Bauelemente erfordern

Aus der DE-AS 1638611 ist eine Bremsschaltung bekannt, bei der Ventile des Wechselrichters einbezogen sind Die Energie wird über einen Bremswiderstand abgebaut

Nach der DE-OS 2418420 wird in der Bremsschaltung eine Parallelschaltung aus Kondensator/Diode und einem Widerstand verwendet, die über die Kontakte eines Schutzes geschaltet werden und den Motor eingangsseitig kurzschließen

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Stillsetzung eines Antriebes mit einem Spannungswechselrichter bei Unterschreitung der minimal zulassigen Ausgangsfrequenz vorzuschlagen, das mit geringem Aufwand eine schnelle Stillsetzung und nach Stillsetzung des Motors einen sofortigen Übergang in den Normalbetrieb ermöglicht

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung gelost wird

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren zur Stillsetzung eines Antriebes mit einem Spannungswechselrichter so auszugestalten, daß die Stillsetzung unter Einbeziehung von Ventilen des Wechselrichters ohne zusätzlichen Aufwand im Leistungsteil mit eingechaltetem Wechselrichter bei Unterschreitung der minimal zulassigen Ausgangsfrequenz durch Kurzschluß des Wechselnchterausganges erfolgt