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HINTERGRUND DER VORLIEGENDEN
ERFINDUNG
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1. Gebiet der vorliegenden
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für einen
selbstanregenden Stromquellenleistungswandler.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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1 zeigt eine Zeichnung mit
einem Aufbau einer Hauptschaltung eines selbstanregenden Stromquellenleistungswandlers
des Standes der Technik, wie beispielsweise in der JP-6343268A beschrieben.
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In 1 bezeichnet Bezugszeichen 101 eine
Wechselstromlast und Bezugszeichen 102–104 bezeichnet Kondensatoren.
Bezugszeichen 105–108 bezeichnen
Einheitenwandler (im Folgenden einfach als Wandler bezeichnet),
die mit der Wechselstromlast verbunden sind, um die jeweiligen Wechselstromanschlüsse gemeinsam
zu vereinen, um einen Parallelbetrieb durchzuführen.
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Weiter
werden die Kondensatoren 102–104 für ein Absorbieren
des Schaltspannungsstoßes
der Wandler 105–108 verwendet.
Die Vorrichtungen 109–132 sind
die selbstabschaltenden Vorrichtungen, die die Wandler 105–108 bilden.
Im Folgenden werden die Fälle
erläutert,
in denen Abschaltthyristoren (im Folgenden GTO bezeichnet) als selbstabschaltende
Vorrichtungen verwenden werden.
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Bezugszeichen 133–140 bezeichnen
die Gleichstromdrosseln, die den Gleichstrom glätten. Bezugszeichen 141–144 bezeichnen
die elektrischen Gleichspannungsquellen. Eine jede der elektrischen Quellen 141–144 ist
mit einer Funktion zur Regulierung des Gleichstromes ausgestattet,
und jeweilige Ströme
werden gleich geregelt.
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2 zeigt das Blockdiagramm
der Regelschaltung des Standes der Technik zum Regeln der Leistungswandler
von 1. Unter Bezugnahme
auf 2 bezeichnet Bezugszeichen 149 eine
Schaltung, die den Strombefehlswert für die Wandler 105–108 erzeugt,
Bezugszeichen 150 bezeichnet eine Phasenerfassungsschaltung,
Bezugszeichen 151 bezeichnet einen Dreieckswellengenerator,
Bezugszeichen bezeichnet einen Komparator, und Bezugszeichen 153 bezeichnet
eine logische Schaltung, die Wechselstromausgabebefehle für die Wandler 105–108 erzeugt.
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3 zeigt Wellenformdiagramme,
wenn die Leistungswandler von 1 durch
die Reglerschaltung des Standes der Technik aus 2 geregelt werden. Im Folgenden wird
der Leistungswandler des Standes der Technik durch Bezugnahme auf 1 und 2 erläutert.
Die elektrische Strombefehlswerterzeugungsschaltung 149 erzeugt
einen Amplitudenbefehlswert (1) und einen Phasenwinkelbefehlswert.
Der Amplitudenbefehlswert (1) wird an den Komparator 152 gegeben.
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Die
Phasenwinkelbefehlswerte werden sowohl zur Phasenwinkelerfassungsschaltung 150 als auch
an den Dreieckswellengenerator 151 gegeben. Die Signale
(2)–(5)
sind die dreieckswellenbildenden Ausgangssignale des Dreieckswellengenerators 151,
wobei eine Periode 60° der
Phasenwinkelbefehlswerte entspricht. Weiter ist eine jede der Dreieckswellen
(3)–(5)
um 15° verzögert, eine
jede im Vergleich mit der Dreieckswelle (2). Der Wandler 152 vergleicht
den Amplitudenbefehlswert (1) mit den Dreieckswellen (2)–(5),
und der Bereich, in dem der Amplitudenbefehlswert größer als
die Dreieckswellen ist, wird als Ausgabebefehl betrachtet. Der Ausgabebefehl
wird an die Logikschaltung 153 gegeben, und deren Phasenidentifikation, bestimmt
durch die Ausgabe der Phasenerfassungsschaltung 150, und
der Wechselstromausgabebefehl für
den Wandler wird erzeugt.
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Mit
anderen Worten ist (6) der U-Phasenausgabebefehl des Wandlers 105 und
(7) ist der X-Phasenausgabebefehl für den Wandler 105,
(8) ist der U-Phasenausgabefehl für den Wandler 106,
(9) ist der X-Phasenausgabebefehl für den Wandler 106, (10)
ist der U-Phasenausgabebefehl für
den Wandler 107, (11) ist der X-Phasenausgabebefehl
für den Wandler 107,
(12) ist der U-Phasenausgabebefehl für den Wandler 108,
und (13) ist der X-Phasenausgabebefehl für den Wandler 104.
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Durch
einen AN-AUS-Steuern des GTO der Wandler 105–108 in Übereinstimmung
mit den im obigen erwähnten
Ausgabebefehlen wird der Strom der in (14) gezeigten Wellenform
als U-Phasenausgabestrom
erhalten. Die gleiche Regelung wie obig wird auch für die V-Phase
und die W-Phase durch Verzögern
der jeweiligen Phasen durch jeweils 120° erzielt.
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Wenn
wie im obigen beschrieben der Betrieb durch ein Verzögern der
Phase des Stromes des GTO um 15° durchgeführt wird,
jeweils durch ein paralleles Verbinden der Wechselstromanschlüsse der Wandler 105–108,
wird die Wellenform der Kompositwelle der Wellen von den jeweiligen
Wandlern eine trapezoidförmige
Wellenform, die die hochfrequenten harmonischen Wellen der unteren
Ordnungen enthält,
wie Beispielsweise der 5. und 7. Ordnung.
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Weiter
kann im Falle der selbstanregenden Stromquellenleistungswandler
in 1, wenn die Elektrizität in einer
beliebigen Phase kommutiert werden kann, die elektrische Wirkleistung
und die elektrische Blindleistung unabhängig gesteuert werden, jedoch
muss im Falle der selbstabschaltenden Vorrichtungen wie beispielsweise
der GTO, eine minimale AN-Zeit (oder minimale AUS-Zeit, beispielsweise
200 μs)
gehalten werden, wie bei (a), (b) und (c) von 6 gezeigt. Daher kann ein
Impuls, der kürzer
als die Minimalhaltezeit ist, nicht ausgegeben werden, und die Leistung
kann nicht im nicht betriebsfähigen Bereich (d) ausgegeben werden, d. h. im Bereich
von 0PU (Null-Pro-Einheit).
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ZUSAMMENFASSUNG DER VORLIEGENDEN
ERFINDUNG
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Demzufolge
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neuartige Steuervorrichtung für selbstanregende
Stromleistungswandler bereitzustellen, wobei ein beliebiger Hochfrequenzausgabestrom
sich nicht erhöht,
auch nicht zum Zeitpunkt einer kleinen Leistungsausgabe, und bei
dem die Leistung auch im Bereich von 0PU ausgegeben werden kann,
und bei dem der Schaltverlust beim Normalbetrieb reduziert werden
kann.
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Um
die oben erwähnte
Aufgabe zu lösen, wird
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung eine Steuervorrichtung für selbstanregende Stromleistungswandler
bereitgestellt, mit einer Vielzahl von miteinander in einer Brücke verbundenen selbstausschaltenden
Vorrichtungen, und n-Sätzen (n
= ein Vielfaches von 2) von Stromquellenleistungswandlern, mittels
denen Wechselstrom in Gleichstrom oder Gleichstrom in Wechselstrom
gewandelt wird, und wurde entwickelt, wobei die Leistungswandler
in zwei Gruppen aufgeteilt sind; wobei eine jede Gruppe der Wandler
mit einer Leistungssteuerschaltung ausgestattet ist, die die Wechselstromleistung
in den Wandlern steuert; wobei ein elektrischer Wirkleistungsbefehlswert
und der elektrische Blindleistungsbefehlswert der gesamten Wandler
zu der Eingangsseite der jeweiligen Leistungssteuerschaltungen geführt werden;
ein beliebiger positiver Blindleistungsschiebewert (+Q) zu einem
der Blindleistungsbefehlswerte hinzuaddiert wird und ein beliebiger
negativer Blindleistungsschiebewert (–Q) an den anderen der Blindleistungsbefehlswerte
ausgegeben wird, und wobei die beiden Blindleistungsschiebewerte
voneinander versetzt sind.
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In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung kann eine Leistung auf Null reduziert
werden, durch Ausgeben eines Blindleistungsschiebewertes (+Q) in
einer A-Gruppe, durch Ausgeben eines Blindschiebewertes (–Q) in einer
B-Gruppe und durch ein Versetzen der beiden Werte voneinander. In
diesem Fall, da die Leistungswandler mit einem hohen Steuerwert
betrieben werden, ist es nicht notwendig, irgendeine Bedingung bereitzustellen,
wie beispielsweise ein Halten eins Impulses auf einer minimalen AN-Zeit.
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Darüber hinaus
wurde zur Lösung
der oben erwähnten
Aufgabe in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung eine Steuervorrichtung für selbstanregende
Stromleistungswandler entwickelt, umfassend eine Vielzahl von selbstabschaltenden Vorrichtungen,
die in einer Brücke
verbunden sind, und n-Sätze (n =
ein Vielfaches von 2) von Stromquellenleistungswandlern, mittels
denen Wechselstrom in Gleichstrom oder Gleichstrom in Wechselstrom
gewandelt wird, wobei die Leistungswandler in zwei Gruppen aufgeteilt
sind; der Gesamtgleichstromwert der jeweiligen Leistungswandler
erfasst wird, eine Hälfte
des Gesamtgleichstromwertes als Gleichstrombefehlswert angenommen
wird; der vorhergehend erwähnte
Gleichstrombefehlswert mit dem Gruppengleichstromwert verglichen
wird; ein Korrekturwert durch ein proportionales Integrieren der
Abweichung berechnet wird; der Korrekturwert von dem aktiven Leistungsbefehlswert
abgezogen wird, und weiter der Korrekturwert zu dem vorhergehend
erwähnten
aktiven Leistungsbefehlswert hinzuaddiert wird; die Gate-Signale
für die
jeweiligen Leistungswandlergruppen durch ein Ausführen einer Pulsbreitensteuerung
erhalten werden, basierend auf dem reduzierten Wert oder dem addierten
Wert.
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In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung wird ein Korrekturwert basierend
auf dem Gesamtgleichstromwert und dem Gleichstromwert an einer der
Gruppen von Leistungswandlern berechnet; kann ein Gleichstrom zwischen
einer der Wandlergruppen und der anderen der Leistungswandler ausgeglichen
werden durch Addieren des Korrekturwertes zum Strombefehl einer
Gruppe der Leistungswandler und durch Abziehen des Korrekturwertes
von dem Stromwert der anderen Gruppe der Leistungswandler.
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Daneben
wurde weiter zur Lösung
der Aufgabe in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung eine Steuervorrichtung für selbstanregende Stromleistungswandler
entwickelt, umfassend eine Vielzahl von selbstabschaltenden Vorrichtungen,
die in einer Brücke
verbunden sind, und n-Sätze (n =
ein Vielfaches von 2) von Stromquellenleistungswandler, mittels
denen Wechselstrom in Gleichstrom gewandelt wird oder Gleichstrom
in Wechselstrom gewandelt wird, wobei die Leistungswandler in zwei
Gruppen aufgeteilt sind; eine multiple Raumvektorsteuerung durchgeführt wird,
durch alternierendes Schalten der positiven Schaltvorrichtung und
der negativen Schaltvorrichtung mit einem bestimmten Grad für eine jede
der Leistungswandlergruppen, und wobei der Gesamtgleichstromwert
der jeweiligen Leistungswandler erfasst wird; eine Hälfte des
Gesamtgleichstromwertes als Gleichstrombefehlswert angenommen wird,
der positive Stromwert und der negative Stromwert einer Gruppe der
Leistungswandler jeweilig erfasst wird; der vorhergehend erwähnte Gleichstrombefehlswert
mit dem positiven Gleichstromwert der Gruppe verglichen wird; und
weiter der vorhergehend erwähnte
Gleichstrombefehlswert mit dem negativen Gleichstromwert der Gruppe
verglichen wird; ein positiver Korrekturwert und ein negativer Korrekturwert
durch ein proportionales Integrieren der jeweiligen Abweichung berechnet
wird; der vorhergehend erwähnte
positive Korrekturwert in die Schaltung eingegeben wird, die die
vorhergehend erwähnte
multiple Raumvektorsteuern durchführt, zu dem Zeitpunkt eines
Betriebs der positiven Schaltvorrichtung; und der vorhergehend erwähnte negative Stromkorrekturwert
in die Schaltung eingegeben wird, die die multiple Raumvektorsteuerung
zum Zeitpunkt eines Betriebs der negativen Schaltvorrichtung durchführt.
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In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung, da die Schaltung zwischen dem positiven Strom
und dem negativen Strom alternierend mit 60° jeweils in einer multiplen
Raumvektorsteuervorrichtung durchgeführt wird, können der positive Gleichstrom
und der negative Gleichstrom der Gruppen ausgeglichen werden, durch
ein korrigieren des Befehlswertes, um so den positiven Gleichstrom
auszugleichen, wenn der positive Schalter umgeschaltet wird, und
durch Korrigieren eines Befehlswerts, so dass der negative Gleichstrom
ausgeglichen wird, wenn der negative Schalter umgelegt wird.
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Darüber hinaus
wird zur Lösung
der Aufgabe gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Steuervorrichtung für den selbstanregenden Stromquellenleistungswandler
vorgeschlagen, umfassend einen Wandler, bereitgestellt durch eine
Brückenverbindung
einer Vielzahl von selbstabschaltenden Abschaltvorrichtungen, und
die Wechselstromleistung in Gleichstromleistung umwandeln; einen
Inverter, wobei eine Vielzahl von Leistungswandlern, bereitgestellt
durch eine Brückenverbindung
einer Vielzahl von selbstabschaltenden Vorrichtungen, und die eine Gleichstromleistung
in eine Wechselstromleistung umwandeln, parallel angeschlossen sind,
wobei die Gleichstromseite des Wandlers und die Gleichstromseite
des Inverters verbunden sind, der Wandler eine Konstantgleichstromsteuerung
durchführt,
mittels einer Stromsteuerschaltung, und wobei der Inverter dazu
angeordnet ist, eine Leistungssteuerung durchzuführen, durch Erzeugen eines
Phasenversatzes mittels der jeweiligen Leistungssteuerschaltungen der
Vielzahl von Leistungswandlern des Inverters; und eine Gleichstromkorrekturschaltung,
die einen Gleichstrom korrigiert, der eine Ausgabe des Wandlers darstellt,
hinsichtlich Größe in Übereinstimmung mit
einer Größe eine
Wechselstromleistung, die eine Ausgabe des Inverters ist.
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In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung ist der Gleichstrom klein, wenn die
Leistung klein ist und der Gleichstrom ist groß, wenn die Leistung groß ist, da
die Größe des Gleichstroms
in Übereinstimmung
mit der Größe der Ausgabe
des Inverters korrigiert wird, und somit der Inverter immer unter
der Bedingung betrieben werden kann, dass höhere Harmonische geringer sind,
und weiter wird ein Betrieb in einem Bereich kleiner Leistung ebenso möglich.
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Darüber hinaus
umfasst zur Lösung
der vorhergehend erwähnten
Aufgabe gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Steuervorrichtung für einen selbstanregenden Stromquellenleistungswandler eine
Vielzahl von selbstabschaltenden Vorrichtungen, die in einer Brücke verbunden
sind, und eine Vielzahl von Einheitswandlern, die Gleichstromleistung
in Wechselstromleistung umwandeln, und mittels denen ein Wechselstrom
zu einem Wechselstromsystem geliefert wird, wobei die Steuervorrichtung
eine Normalbetriebsentscheidungseinrichtung umfasst, die eine Normalbetriebsbedingung
der vorhergehend erwähnten
Leistungswandler feststellt, basierend auf den Änderungsverhältnissen
zu einer vorgegebenen Zeit, während
der Ausgangsstrom von dem vorhergehend erwähnten Leistungswandler u. s. w.
eingegeben wird; eine Gleichstrombefehlserzeugungseinrichtung, die
Gleichstrombefehle erzeugt, in Übereinstimmung
mit der Entscheidung mittels dieser Normalbetriebsentscheidungseinrichtung;
eine Gleichstromsteuereinrichtung, die einen Wirkanteilsstrombefehl
erzeugt, in Übereinstimmung
mit der Abweichung zwischen den Gleichstrombefehlen von der vorhergehend
erwähnten
Gleichstrombefehlseinrichtung und dem Gleichstrom von dem vorhergehend
erwähnten
Leistungswandler; eine Blindleistungssteuereinrichtung, die Blindanteilsstrombefehle erzeugt,
in Übereinstimmung
mit der Abweichung zwischen den Blindleistungsbefehlen und der Blindleistung
des vorhergehend erwähnten
Leistungswandlers; eine Systemspannungserfassungseinrichtung, die
die Systemspannung erfasst, die dem vorhergehend erwähnten Wechselstromsystem
aufgeprägt
ist; eine Berechnungseinrichtung, die die Befehlsvektoren des Stromes
berechnet, welche der vorhergehend erwähnte Wandler ausgeben sollte,
in Übereinstimmung
mit den Ausgangssignalen der vorhergehend erwähnten Stromsteuereinrichtung,
Blindanteilsstrombefehlen von der vorhergehend erwähnten Blindleistungssteuerung
und der vorhergehend erwähnten
Systemspannung; eine Einrichtung, die den tatsächlichen Wertvektor des Stromes
ausgibt, die der vorhergehend erwähnte Leistungswandler erzeugen
kann; und eine Berechnungseinrichtung, die AN-AUS-Befehle für die selbstabschaltenden
Vorrichtungen berechnet, in Übereinstimmung
mit den vorhergehend erwähnten
ausgewählten
tatsächlichen
Vektoren; wohingegen der vorhergehend erwähnte Stromleistungsgenerator
so gesteuert wird, dass er eine stabile Impulseinstellung durchführt.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Ein
vollständigeres
Verständnis
der vorliegenden Erfindungen und vieler ihrer zugehörigen Vorteile
ist unmittelbar erhältlich,
wenn selbige besser verstanden wird durch Bezugnahme auf die folgende
detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Bezeichnungen:
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1 zeigt ein Hauptschaltungsdiagramm, das
ein Beispiel eines selbstanregenden elektrischen Stromquellenleistungswandlers
des Standes der Technik zeigt;
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2 zeigt in einem Blockdiagramm
eine Steuervorrichtung für
einen selbstanregenden elektrischen Stromquellenleistungswandler
des Standes der Technik nach 1;
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3 zeigt ein Wellenformdiagramm
zur Erläuterung
einer Steuervorrichtung für
einen selbstanregenden elektrischen Stromquellenleistungswandler
des Standes der Technik;
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4 zeigt in einem Blockdiagramm
ein erstes Ausführungsbeispiel
der Steuervorrichtung für
einen selbstanregenden elektrischen Stromquellenleistungswandler
der vorliegenden Erfindung;
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5 erläutert in einer Zeichnung die
Effektivität
des Ausführungsbeispiels
nach 4;
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6 erläutert in einer Zeichnung das
Problem der Steuervorrichtung für
einen selbstanregenden elektrischen Stromquellenleistungswandler
des Standes der Technik, der ähnlich
zu dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist, in 4 gezeigt;
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7 zeigt in einem Blockdiagramm
ein zweites Ausführungsbeispiel
der Steuervorrichtung für
einen selbstanregende elektrische Stromquellenleistungswandler der
vorliegenden Erfindung;
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8 zeigt in einem Blockdiagramm
ein drittes Ausführungsbeispiel
der Steuervorrichtung für
einen selbstanregenden elektrischen Stromquellenleistungswandler
der vorliegenden Erfindung;
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9 erläutert in einem Vektordiagramm
die multiple Raumvektorensteuerschaltung aus 8;
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10 erläutert in einem Blockdiagramm
die multiple Raumvektorensteuerschaltung aus 8;
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11 erläutert in einem Wellenformdiagramm
die Effektivität
der in 8 gezeigten multiplen
Raumvektorsteuerschaltung;
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12 zeigt in einem Blockdiagramm
ein viertes Ausführungsbeispiel
der Steuervorrichtung für
einen selbstanregenden Stromquellenleistungswandler der vorliegenden
Erfindung;
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13 erläutert in einem Wellenformdiagramm
die Effektivität
der in 12 gezeigten
multiplen Raumvektorsteuerschaltung;
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14 zeigt in einem Blockdiagramm
die Steuervorrichtung des Standes der Technik, ähnlich zu dem Ausführungsbeispiel
der Steuervorrichtung für
den selbstanregenden Stromquellenleistungswandler der vorliegenden
Erfindung in 12;
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15 erläutert in einer Zeichnung das
Problem der Steuervorrichtung des Standes der Technik aus 14;
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16 erläutert in einer Zeichnung eine
Veränderung
des Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung aus 12;
und
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17 erläutert in einer Zeichnung die
Effektivität
der Steuervorrichtung aus 16.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen entsprechende Bezugszeichen
identische oder entsprechende Abschnitte in den einzelnen Ansichten
bezeichnen, und insbesondere unter Bezugnahme auf 4 wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung erläutert.
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Erstes Ausführungsbeispiel
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4 zeigt in einem Blockdiagramm
ein erstes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung und zeigt, dass in der Steuervorrichtung
für den selbstanregenden
Stromquellenleistungswandler des Standes der Technik eine Einstelleinrichtung
(in der Zeichnung nicht gezeigt) bereitgestellt ist, um beliebige
Blindleistungssystembefehlswerte (+Q), (–Q) vorzugeben, zusätzlich zu
dem Eingang der Leistungssteuerschaltung der jeweiligen Gruppen.
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Insbesondere
umfasst eine Steuervorrichtung für
n-Sätze
(in diesem Fall ist n = ein Vielfaches von 2 und 4) von Stromquellenleistungswandlern, eine
Vielzahl von selbstabschaltenden Vorrichtungen, die Wechselspannung
in Gleichspannung oder Gleichspannung in Wechselspannung umwandeln, und
die in einer Brücke
verbunden sind; (beispielsweise Wandler 1, 2, 3 und 4),
wobei diese Wandler in zwei Gruppen, eine A-Gruppe und eine B-Gruppe, aufgeteilt
sind; Leistungssteuerschaltungen für die jeweiligen Gruppen, die
einen Wechselstrom auf der Eingangsseite der Wandler 1–4 steuern,
die als eine Leistungssteuerschaltung für die A-Gruppe 5 und eine Leistungssteuerschaltung
für die
B-Gruppe 6 bereitgestellt sind; wobei ein Wirkleistungsbefehlswert
Id* und ein Blindleistungsbefehlswert Iq* für alle Wandler 1–4 an
die Eingangsseite der jeweiligen Leistungssteuerschaltungen 5, 6 zur
gleichen Zeit eingegeben wird, und wobei ein positiver beliebiger Blindleistungsschiebewert
(+Q) durch einen Addierer 7 zu einem Blindleistungsbefehlswert
Iq* hinzuaddiert wird. Weiter wird durch einen Addierer 8 ein
beliebiger negativer Blindleistungsschiebewert (–Q) zu dem anderen jeweiligen
Leistungsbefehlswert Iq* hinzuaddiert und beide Blindleistungsschiebewerte +Q, –Q sind
voneinander versetzt.
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Daneben
ist eine Gleichstromlast 9 mit der Ausgangsseite der Wandler 1–4 verbunden,
und ein Transformator 10 und ein Kondensator 11 sind
an der Ausgangsseite der Wandler 1–4 angeschlossen.
Daneben sind im obigen Ausführungsbeispiel
die Wandler in zwei Gruppen aufgeteilt, jedoch können die Wandler auch in vier
Gruppen u. s. w. aufgeteilt sein.
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Folgende
Wirkung kann durch die Steuervorrichtung der selbstanregenden Stromquellenleistungswandler
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, wie oben aufgebaut, erzielt werden.
Wenn ein Blindleistungsschiebewert (+Q) an die Eingangsseite und
eine A-Gruppenleistungssteuerschaltung 5 eingegeben wird,
und ein Blindleistungsschiebewert (+Q) an die Eingangsseite und
eine B-Gruppenleistungssteuerschaltung 6 angegeben wird,
bildet der Ausgangsstrom von der A-Gruppenleistungssteuerschaltung 5 die
Wellenform, die in 5(a) gezeigt
ist, und der Ausgangsstrom von der B-Gruppenleistungssteuerschaltung 6 bildet
die Wellenform, wie in 5(b) gezeigt,
und daher bildet der Gesamtstrom von den Leistungssteuerschaltungen 5, 6,
eine Wellenform, wie in 5(c) gezeigt,
und somit kann ein Impuls ausgegeben werden, der kürzer als
die minimale AN-Zeit einer
selbst abschaltenden Vorrichtung, wie beispielsweise einem GTO,
ist. Mit anderen Worten können
kurze Impulse erlangt werden, in dem die Differenz beider Ausgaben
herausgenommen werden. Wie im obigen beschrieben, kann ein jeder
Wandler 1–4 in
einem Modus betrieben werden, der nicht durch eine Begrenzung wie
beispielsweise eine minimale AN-Zeit beschränkt ist. Wie in 5(d) gezeigt, kann eine
Leistung im Bereich von 0PU (Null-Pro-Einheit) als eine Gesamtleistung
der A-Gruppe und B-Gruppe ausgegeben werden.
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Da
die selbstanregenden Stromquellenleistungswandler mit selbstabschaltenden
Vorrichtungen, wie beispielsweise einem GTO, zu einer beliebigen
Phase kommutiert werden können,
kann die Wirkleistung und die Blindleistung unabhängig voneinander
gesteuert werden. Jedoch, beispielsweise im Falle eines GTOs, da
die minimale An-Zeit zu halten ist, kann ein Impuls, der kürzer als
die minimale An-Zeit ist, nicht ausgegeben werden.
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6 erläutert in einer Zeichnung das
Problem der Steuervorrichtung für
einen selbstanregenden elektrischen Stromquellenleistungswandler
des Standes der Technik, wobei in diesem Fall Blindleistungssystembefehlswerte
nicht eingegeben werden können,
wie in 4 gezeigt. Falls
die Breite der Impulse verschmälert
wird, kann in minimaler An-Zeit
in 6(b) nicht länger gehalten
werden, und der Impuls kann nicht ausgegeben werden, wie in 6(c) gezeigt. Aus diesem
Grund, wie in 6(d) gezeigt, kann
in dem Bereich, in dem ein Betrieb nicht möglich ist, mit anderen Worten,
die Leistung von 0PU (Null-Pro-Einheit) nicht ausgegeben werden.
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In Übereinstimmung
mit dem ersten Ausführungsbeispiel,
das oben erläutert
ist, kann eine Steuervorrichtung für den selbstanregenden Stromquellenleistungswandler
erhalten werden, mittels der eine kleine Leistung im Bereich von
0PU ausgegeben werden kann, ohne die Begrenzung wie beispielsweise
einer minimalen An-Zeit.
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Zweites Ausführungsbeispiel
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7 zeigt in einem Blockdiagramm
ein zweites Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, wobei eine Konstanteinheit 12,
ein Vergleicher 13, eine Subtraktionseinheit 15,
eine Additionseinheit 16 und ein Proportionalintegrator 14 zur
Steuervorrichtung für
einen selbstanregenden elektrischen Stromquellenleistungswandler
des Standes der Technik hinzugefügt
sind, und was wie folgt dargestellt ist.
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Eine
Steuervorrichtung für
n-Sätze
(n = ein Vielfaches von 2 und 4 in diesem Fall) von Stromquellenleistungswandlern
umfasst eine Vielzahl von selbstabschaltenden Vorrichtungen, die
Wechselstrom in Gleichstrom oder Gleichstrom in Wechselstrom wandeln,
und die in einer Brücke
verbunden sind, beispielsweise die Wandler 1, 2, 3 und 4 umfassend,
wobei diese Wandler in zwei Gruppen aufgeteilt sind, eine A-Gruppe
und eine B-Gruppe; wobei ein Gesamtstromwert der jeweiligen Wandler 1–4 durch
einen Stromdetektor erfast wird, der in der Zeichnung nicht gezeigt
ist; eine Hälfte
des Gesamtgleichstromwertes als Gleichstrombefehlswert angenommen
wird; ein Gleichstromwert der A-Gruppenwandler 1, 2 der
Wandler 1–4 erfasst
wird; der Gleichstrombefehlswert und der erfasste Gleichstromwert miteinander
in dem Vergleicher 13 verglichen werden; ein Korrekturwert
berechnet wird, durch proportionales Integrieren der Stromabweichung,
mittels eines Proportionalintegrators 14; der Korrekturwert
von dem gesamten Wirkstrombefehlswert Id* abgezogen wird (ein Gesamtwirkleistungsbefehlswert
der Wandler 1–4);
und wobei der Korrekturwert zu dem Wirkleistungsbefehlswert Id*
hinzuaddiert wird; der subtrahierte Wert und der addierte Wert in
den B-Gruppen PWM 18 und A-Gruppen PWM 17 jeweilig
eingegeben wird; ein Gate-Signal für die B-Gruppenwandler am B-Gruppen
PWM 18 erzeugt wird, in Übereinstimmung mit dem Strombefehlswert
IdB* und IqB* für
B-Gruppenwandler, und ein Gate-Signal für A-Gruppenwandler am A-Gruppen
PWM 17 erzeugt wird, in Übereinstimmung mit dem Strombefehlswert IdA*
und IqA* für
A-Gruppenwandler.
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Mit
dem oben beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel können die
folgenden Wirkungen erzielt werden. Ein Gleichstrombefehl wird durch
ein Multiplizieren des erfassten Gesamtstroms mit 0,5 erlangt; ein
A-Gruppengleichstrom wird erfast; ein Korrekturwert wird durch proportionales
integrieren der Differenz zwischen dem Gleichstrombefehl und dem Gleichstrom
erlangt; der Korrekturwert wird zu dem Gesamtwirkstrombefehlswert
Id* hinzuaddiert; und der Korrekturwert wird von dem Gesamtwirkleistungsbefehlswert
Id* abgezogen. Somit kann der Gleichstrom als der Ausgangsstrom
von der A- und G-Gruppe ausgeglichen werden. Der Grund für die Vorgabe
der Verstärkung
als 0,5 ist es, dass das System in zwei Gruppen aufgeteilt ist,
die A- und B-Gruppe.
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Ein drittes Ausführungsbeispiel
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8 erläutert in einem Blockdiagramm
ein drittes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Die Steuervorrichtung für die selbst
anregenden Stromquellenleistungswandler wird mit einer multiplen
Raumvektorsteuerung kombiniert, die im Folgenden erläutert wird,
und einer Kleinleistungsbereichssteuerung (ein Steuersystem, bei
dem eine Vielzahl von Leistungswandlern in zwei Gruppen aufgeteilt
ist und die Ausgabe ausgeglichen wird durch ein Versetzen der Ausgaben
von den zwei Gruppen unter Verwendung von beliebigen Positiven und
negativen Blindströmen
(+Q, –Q)),
wobei der folgende Aufbau zu einer Verhinderung einer Unausgeglichenheit,
bewirkt durch den Strom von den zwei Gruppen, bereitgestellt ist.
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Der
Gesamtgleichstromwert für
die jeweiligen Leistungswandler, beispielsweise die Wandler 1–4,
wird durch einen Stromdetektor erfasst, der in der Zeichnung nicht
gezeigt ist; ein Gleichstrombefehlswert wird durch ein Multiplizieren
des Gesamtgleichstromwertes mit 1/2 mittels einer Konstantvorrichtung 20 erlangt;
ein positiver Gleichstrom (P Strom der A-Gruppe) von den Wandlern 1, 2 der A-Gruppe
und ein negativer Gleichstrom (N Strom der A-Gruppe) von den Wandlern 1, 2 der
A-Gruppe werden jeweilig durch die Stromdetektoren erfasst, die
nicht in der Zeichnung gezeigt sind, während die Wandler 1, 2, 3 und 4 in
zwei Gruppen aufgeteilt sind. Die A-Gruppe und die B-Gruppe; der
vorhergehend erwähnte
Gleichstrombefehlswert und ein positiver Gleichstromwert werden
miteinander mittels des Vergleichers 21 verglichen; der
vorhergehend erwähnte Gleichstrombefehlswert
und ein negativer Gleichstrombefehlswert werden durch den Vergleicher 28 verglichen,
und der positive und der negative Stromkorrekturwert werden an dem
Proportionalintegrator 22, 29 berechnet, durch
proportionales integrieren der durch den Vergleich erlangten Abweichungen.
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Der
durch den Proportionalintegrator 22 berechnete positive
Stromkorrekturwert wird in einem der Eingänge des Addierers 24 beziehungsweise
des Subtrahierers 24 eingegeben; der vorhergehend erwähnte Wirkleistungsbefehl
Id* wird an den anderen Eingang des Addierers 24 bzw. Subtrahierers 24 eingegeben;
der addierte Wert am Addierer 24 und der subtrahierte Wert
am Subtrahierer 23 werden an die Eingänge der Schalter 26 beziehungsweise 31 eingegeben.
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Der
positive Stromkorrekturwert, berechnet durch den Proportionalintegrator 29,
wird an einen der Eingangsanschlüsse
des Addierers 25 beziehungsweise des Subtrahierers 30 eingegeben,
und der vorhergehend erwähnte
Wirkleistungsbefehl Id* wird an den anderen Eingangsanschluss des
Addierers 25 und des Subtrahierers 30 eingegeben;
und der Addierwert am Addierer 25 und der Subtraktionswert
am Subtrahierer 30 werden an die Eingänge der Schalter 26 bzw. 31 eingegeben.
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Weiter
ist der gemeinsame Anschluss der Schalter 26 mit einem
der Eingangsanschlüsse
der A-Gruppen Mehrfachraumvektorsteuerschaltung 27 verbunden,
im Folgenden beschrieben; und der Befehl IqA* wird an den anderen
Anschluss der A-Gruppen-Mehrfachraumvektorsteuerschaltung 27 eingegeben;
und der Ausgang der A- Gruppen-Mehrfachraumvektorsteuerschaltung 27 wird
an A-Gruppen-Wandler 1, 2 übergeben.
-
Der
gemeinsame Anschluss des Schalters 31 wird mit einem der
Eingangsanschlüsse
der B-Gruppen-Mehrfachraumvektorsteuerschaltung 32 verbunden,
wie im Folgenden beschrieben wird; der Befehl IqB* wird an den anderen
Eingang der B-Gruppen-Mehrfachraumvektorsteuerschaltung 32 angegeben;
und der Ausgang der B-Gruppen-Mehrfachraumvektorsteuerschaltung 32 wird
an die B-Gruppenwandler 3, 4 gegeben.
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In
diesem Zusammenhang sind die A-Gruppen-Mehrfachraumvektorsteuerschaltung 27 und
die B-Gruppen-Mehrfachraumvektorsteuerschaltung 32 zu
erläutern.
Da jedoch beide Schaltungen den gleichen Aufbau aufweisen und die
gleiche Funktion aufweisen, wird nur die A-Gruppen-Mehrfachraumvektorsteuerschaltung 27 erläutert, und
die Beschreibung für
die B-Gruppen-Mehrfachraumvektorsteuerung wird ausgelassen.
-
9 erläutert in einem Vektordiagramm den
Wellenformvektor, die die Vierfachwandler 105–108,
wie in 1 gezeigt, erzeugen
können,
sowie dessen Funktion. Die Achsen der Koordinaten sind mit U, V
und W Achse bezeichnet.
-
Wenn
beispielsweise an den GTO 108 und den GTO 112 des
Wandlers 105 ein elektrischer Strom angelegt wird, fließt der Strom
von der U-Phase zur X-Phase, der Ausgangsstrom ist 0, was als I0 bezeichnet
ist. Der Stromvektor, wenn der Strom von der U-Phase zur Z-Phase
fließt,
wenn der GTO 109 und der GTO 114 mit einem elektrischen
Strom versorgt werden, wird mit I1 bezeichnet. Der Stromvektor,
wenn der Strom von der V-Phase
zur Z-Phase fließt,
wenn der GTO 110 und der GTO 114 mit einem elektrischen
Strom versorgt wird, wird als I2 bezeichnet. Der Stromvektor, wenn
der Strom von der V-Phase zur X-Phase fließt, wenn der GTO 110 und
der GTO 112 mit einem elektrischen Strom versorgt werden,
ist mit I3 bezeichnet. Der Stromvektor, wenn der Strom von der W-Phase
zur X-Phase fließt,
wenn der GTO 111 und der GTO 112 mit einem Strom
versorgt werden, ist mit I4 bezeichnet. Der Stromvektor, wenn der
Strom von der W-Phase zur Y-Phase fließt, wenn der GTO 111 und
der GTO 113 mit einem elektrischen Strom versorgt werden,
ist mit I5 bezeichnet. Der Stromvektor, wenn der Strom von der U-Phase zur
Y-Phase fließt,
wenn der GTO 109 und der GTO 113 mit einem elektrischen
Strom versorgt werden ist mit I6 bezeichnet. Wie im obigen erläutert, kann
ein Wandler 7 Arten von Stromvektoren erzeugen.
-
9 zeigt alle Stromvektoren,
die ein Vierfachwandler erzeugen kann, wie in 1 gezeigt. 61 Arten von Stromvektoren
können
erzeugt werden durch ein Kombinieren der Stromvektoren von den vier
Einheitswandlern. Beispielsweise zeigt der Vektor I111 den Fall,
wenn drei Wandler einen Stromvektor 1 erzeugen und ein
Wandler einen Stromvektor 0 erzeugt. Der Vektor I1112 zeigt
den Fall, wenn drei Wandler einen Stromvektor 1 und ein
Wandler einen Stromvektor 2 erzeugt. Der Vektor I6611 zeigt
den Fall, wenn zwei Wandler einen Stromvektor 6 und zwei
Wandler einen Stromvektor 1 erzeugen, u. s. w..
-
Wenn
der Befehlsvektor des Ausgangswechselstroms eines solchen Stromleistungswandlers
gegeben ist, wird bezweckt, dass die Strombedingung des GTO so gesteuert
wird, dass der Wandler einen Stromvektor erzeugt, der am nächsten am Befehlsvektor
liegt. Daher ist es notwendig, das Verhältnis zu erfassen, das am nächsten an
den jeweiligen Vektoren für
alle Stromvektoren ist, die der Wandler erzeugen kann.
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Beispielsweise
werden die Vektoren I61, I661, I6611, I6111, I111 und I11 betrachtet,
die dem Vektor I661 umgeben. Der Innenbereich des regelmäßigen Hexagons,
gebildet durch den Ort des Punktes der zu I611 und I61 gleich beabstandet
ist, den Ort des Punktes, der zu I611 und I661 gleich beabstandet
ist, den Ort des Punktes, der zu I611 und I6611 gleich beabstandet
ist, den Ort des Punktes, der zu I611 und I6111 gleich beabstandet
ist, den Ort des Punktes, der zu I611 und I111 gleich beabstandet ist
und den Ort des Punktes, der zu I611 und I11 gleich beabstandet
ist, ist der Bereich am nächsten zum
Vektor I611.
-
Wenn
als nächstes
die Koordinatenachsen UX, VX und WX betrachtet werden, die gegenüber den
Koordinatenachsen U, V und W um 30° versetzt sind, ist festzustellen,
dass der Bereich, der am nächsten
am Vektor I611 liegt, zwischen U1 und U2 auf der UX Achse liegt,
zwischen V1 und V2 auf der VX Achse und zwischen W1 und W2 auf der
WX Achse. Wenn der Befehlsvektor des Ausgangswechselstrom des Leistungswandlers
in die Vektoren auf den Achsen UX, VX und WX umgewandelt wird, und wenn
die UX Komponente des Befehlsvektors zwischen U1 und U2 liegt, die
VX Komponente zwischen V1 und V2 und die WX Komponente zwischen
W1 und W2 liegt, ist daher der Wandlerstromvektor, der am nächsten zum
Befehlsvektor liegt, I611.
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Wie
obig erläutert,
kann der Wandlerstromvektor, der am nächsten zum Befehlsvektor liegt,
mittels der UX, VX und WX Komponenten des Befehlsvektors ausgewählt werden. 10 zeigt in einem Blockdiagramm
ein Beispiel der Steuerschaltung, die den Wandlerstromvektor in Übereinstimmung
mit dem oben erwähnten
Prinzip steuert.
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In 10 bezeichnet das Bezugszeichen 145 eine
Wechselstrombefehlswerterzeugungsschaltung, die den Wandlerausgangsstrombefehlswert
als Komponenten R1U1, R1V1 und R1W1 auf den Achsen U, V und W ausgibt.
Bezugszeichen 146 ist ein 3-Phasen → 2-Phasenwandler mit einem
Addierer und einem Subtrahierer, wobei die Komponenten R1U1, R1V1
und R1W1 auf den Achsen U, V und W in die Komponenten R1A1 und R1B1 auf
den Achsen A und B mittels der folgenden Operation umgewandelt werden: R1A1 = R1U1 – (R1V1
+ R1W1)/2 R1B1 = (R1V1 – R1W1)*1,732/2
-
Jedoch
ist die A Achse parallel zur U Achse und die B Achse ist eine Achse,
die gegenüber
der A Achse um 90° verschoben
ist.
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Bezugszeichen 147 bezeichnet
eine Phasenerfassungsschaltung mit einer Sinusfunktion, wobei der
Phasenwinkel des Befehlswertvektors erfasst wird durch die Operation
ATAN (R1B1/R1A1) und der Befehlsvektor erzeugt die Signale in 9, die wie folgt dargestellt
sind:
wenn der Befehlsvektor zwischen der U und –W Achse
liegt, ist TH6 = 0°,
wenn
der Befehlsvektor zwischen der –W
und der V Achse liegt, ist TH6 = 60°,
wenn der Befehlsvektor
zwischen der V und –U
Achse liegt, ist TH6 = 120°,
wenn
der Befehlsvektor zwischen der –U
und W Achse liegt, ist TH6 = 180°,
wenn
der Befehlsvektor zwischen der W und –V Achse liegt, ist TH6 = 240°,
wenn
der Befehlsvektor zwischen der –V
und U Achse liegt, ist TH6 = 300°,
wobei
als Bezugszeichen 148 einen Koordinatenwandler bezeichnet,
mit Sinusfunktionen, und wobei mittels der Operationen R1A2 = R1A1*COS(–30°) – R1B1*SIN(–30°) und R1B2
= R1B1*COS(–30°) – R1A1*SIN(–30°),die
Komponenten R1A1 und R1B1 auf der A und B Achse in die Komponenten
R1A2 und R1B2 auf der AX und BX Achse, die gegenüber der A und B Achse um 30° verschoben
sind, umgewandelt werden können.
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Bezugszeichen 149 bezeichnet
Koordinaten mit Sinusfunktionen.
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Mittels
der Operationen R1A3 = R1A2*COS(–TH6) – R1B2*SIN(–TH6) und R1B3 = R1B2*COS(–TH6) – R1A2*SIN(–TH6)werden die Komponenten
R1A2 und R1B2 auf den Koordinaten mit AX und BX Achsen mittels des
Ausgangssignals TH6 von der Phasenerfassungsschaltung 147 in
die Komponenten R1A3 und R1B3 auf den Koordinaten umgewandelt, die
schrittweise um 60° von
den Grundkoordinaten mit AX und BX Achse verdreht sind.
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Bezugszeichen 150 bezeichnet,
einen 2-Phasen → 3-Phasenwandler mit
einem Addierer und einem Multiplizierer.
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Mittels
der Operationen R1U3 = R1A3/1,5 R1V3 = (–0,5*R1A3
+ 0,866*R1B3)/1,5 R1W3 = (0,5*R1A3 – 0,866*R1B3)/1,5,werden
die Komponenten R1A3 und R1B3 der Koordinaten, die schrittweise
um 60° jeweils
von der grundlegenden AX und BX Achse verdreht sind, in die Komponenten
R1U3, R1V3 und R1W3 auf den Koordinaten umgewandelt, die schrittweise
um 60° von
den grundlegenden Koordinaten mit der UX, VX und WX Achse verdreht
sind.
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Bezugszeichen 151 bezeichnet
eine Vergleichsschaltung mit Daten des Wanderstromvektors In auf
den Koordinaten mit der UX, VX und WX Achse. Die Daten In umfassen
13 Datenelemente, beispielsweise I0, I1, I61, I11, I12, I611; I111,
I112, I6611, I6111; I1111; I1112 und I1122. Die Vergleichsschaltung 151 empfängt die
Befehlswerte R1U3, R1V3 und R1W3 des Wandlerstromvektors von dem 2-Phasen → 3-Phasenwandler 150.
Wenn beispielsweise RIU3 zwischen U1 und U2 liegt, liegt RIV3 zwischen
V1 und V2 und weiter liegt RIW3 zwischen W1 und W2. Unter Bezugnahme
auf 9 wird ein Vektor
I611 als Wandlerstromvektor ausgewählt, der am nächsten zum
Befehlswertvektor liegt.
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Wie
oben erläutert
wird, ein Vektor In als der Wandlerstromvektor ausgewählt, der
am nächsten am
dem Befehlswertvektor liegt. Wenn der Befehlsvektor sich dreht und
in dem Bereich der –W
Achse und V Achse in 9 eintritt, ändert sich
das Signal TH6 von der Phasenerfassungsschaltung von 0° auf 60°. Daher kann,
da der Befehlsvektor des Wandlerstroms sich um 60° mittels
des Koordinatenwandlers 149 dreht, der Vektor In mittels
13 Daten, bestehend aus I0, I1, I61, I11, I12, I611, I111, I112,
I6611, I6111, I1111, I1112 und I1122, kontinuierlich erfasst werden. Mittels
des gleichen Verfahrens mittels der oben erwähnten 13 Datenelemente können alle
360° erfasst werden.
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Bezugszeichen 152 bezeichnet
einen Funktionsgenerator, der Schaltmuster für einen GTO entsprechend dem
Vektor In erzeugt. Beispielsweise, unter Bezugnahme auf 1, wenn ein Vektor I611 als
Vektor In gegeben ist, schaltet der Wandler 105 den GTO
für die
U-Phase und Y-Phase AN, der Wandler 106 schaltet den GTO
für die
U-Phase und Z-Phase AN, der Wandler 107 schaltet den GTO
für die
U-Phase und Z-Phase AN, und der Wandler 108 schaltet den
GTO für
die U-Phase und V-Phase AN, der Wandler 105 erzeugt einen
Stromvektor 6, der Wandler 106 einen Stromvektor
von 1, der Wandler 107 einen Stromvektor von 1 und
der Wandler 108 einen Stromvektor von 0 und daher
wird der Stromvektor, bestehend aus diesen Vektoren, zu I611.
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Bezugszeichen 153 bezeichnet
einen Koordinatenwandler. Der Strombefehlswertvektor, der schrittweise
um 60° in
Minusrichtung gedreht wurde, wird in die ursprünglichen Koordinaten zurückgewandelt,
falls der Vektor, durch Drehen des AN-Vektors des GTO in die Plusrichtung
um 60°,
mittels eines Signals TH6 von der Phasenerfassungsschaltung 147.
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Bezugszeichen 154 bezeichnet
eine Signalerzeugungsschaltung, die Feuerimpulse für die GTO
der mehrfachen Wandler 155, die Wandler 105–108 in 1 umfassend, erzeugt. 11 zeigt das Wellenformdiagramm,
das den Betrieb anzeigt, wenn die Leistungswandler betrieben werden,
wie in 9 und 10 gezeigt. In 11 bezeichnet (1) den
Strom, der zur U-Phase des GTO 109 des Wandlers 104 von 1 fließt; (2) bezeichnet
den Strom, der zur X-Phase des GTO 112 des Wandlers 105 fließt; (3)
bezeichnet den Strom, der zur U-Phase
des GTO 115 des Wandlers 106 fließt; (4)
bezeichnet den Strom, der zur X-Phase des GTO 118 des Wandlers 106 fließt; (5)
bezeichnet den Strom, der zur U-Phase des GTO 121 des Wandlers 107 fließt; (6)
bezeichnet den Strom, der zur X-Phase
des GTO 124 des Wandlers 107 fließt; (7)
bezeichnet den Strom, der zur U-Phase des GTO 127 des Wandlers 108 fließt; (8) bezeichnet
den Strom, der zur X-Phase des GTO 130 des Wandlers 108 fließt; (10)
bezeichnet den U-Phasenstrom, der der Strom der U-Phase ist, der
die Summe der obigen Ströme
(1)–(8)
darstellt. Es ist ersichtlich, das eine Sinuswelle dem Befehlswert
(9) folgt.
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Der
Betrieb und Aufbau der Mehrfachraumvektorwandlerschaltung für die A-Gruppe
ist der gleiche wie der Betrieb und der Aufbau für die Mehrfachraumvektorwandlerschaltung
für die
A-Gruppe ist der gleiche
wie der Betrieb und der Aufbau für
die Mehrfachraumvektorwandlerschaltung für die B-Gruppe.
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Als
nächstes
wird der Betrieb und die Wirkung von 8 erläutert. Die
Mehrfachraumvektorsteuerschaltungen 27 und 32 führen das
Schalten von 26 und 27 mittels 60° jeweils
durch. Wenn die Schalter 26 und 31 aufwärts geschaltet
werden, wird der Befehlswert so korrigiert, dass er den Gleichstrom
auf der positiven Seite ausgleicht, und wenn die Schalter 26 und 31 abwärts geschaltet
werden, wird der Befehlswert so korrigiert, dass er den Gleichstrom
auf der negativen Seite ausgleicht, und daher können die Gleichströme auf beiden
Seiten von P und N ausgeglichen werden.
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Mit
anderen Worten wird eine Differenz zwischen dem Wert, der erlangt
wird durch ein Multiplizieren der Gesamtgleichströme mit 1/2,
und dem Gleichstrom auf der positiven Seite, und eine Differenz
zwischen dem Wert, erlangt durch ein Multiplizieren der Gesamtgleichströme mit 1/2,
und dem Gleichstrom auf der negativen Seite, jeweilig proportional
integriert. Durch Eingeben des Korrekturwertes des Gleichstroms
auf der positiven Seite werden, wenn die Schalter 26 und 31 aufwärts geschaltet
werden, und durch Eingeben des Korrekturwertes des Gleichstroms
auf der positiven Seite, wenn die Schalter 26 und 31 abwärts geschaltet
werden, Gleichströme
innerhalb der Gruppe ausgeglichen, sowohl auf der positiven, als
auch auf der negativen Seite.
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Als
eine Folge ist in Übereinstimmung
mit dem dritten Ausführungsbeispiel
die Steuerung mit einem kleinen Leistungsbereich möglich, wenn
Mehrfachraumvektorsteuerschaltungen 27 und 32 verwendet
werden. In dieser Hinsicht gleichen die Gleichströme zwischen
den Gruppen zwischen P und N nicht aus, wenn eine Mehrfachraumvektorsteuerschaltung
und eine Kleinleistungsbereichsteuerschaltung kombiniert werden.
Dieses rührt
daher, dass der Strom von P nicht zu N in den jeweiligen Gruppen
zurückkehrt.
Dieses wird Querstrom genannt.
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Das vierte Ausführungsbeispiel
-
12 erläutert in einem Blockdiagramm das
vierte Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, in dem eine Steuervorrichtung für den elektrischen
Leistungswandler durch eine Gleichstromkorrekturschaltung 50 hinzugefügt ist.
Mit anderen Worten ist die Steuervorrichtung die Steuervorrichtung
für einen
selbstanregenden Stromquellenleistungswandler, umfassend eine Vielzahl
von selbstabschaltenden Vorrichtungen, die in einer Brücke verbunden
sind, und einen Wandler 41, der eine Wechselstromleistung
in eine Gleichstromleistung umwandelt, und ein Inverter 43,
der eine Gleichstromleistung in eine Wechselstromleistung umwandelt,
wobei die Gleichstromseite des Wandlers und die Wechselstromseite
des Inverters miteinander verbunden sind, und wobei der vorhergehend
erwähnte
Wandler 41 eine Konstantgleichstromsteuerung mittels der Stromsteuerschaltung 42 durchführt, und
wobei der vorhergehend erwähnte
Inverter 43 eine Leistungssteuerung mittels einer Leistungssteuerschaltung 44 durchführt.
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Ein
Subtrahierer 48 ist an dem Eingang der elektrischen Leistungssteuerschaltung 44 bereitgestellt.
Die elektrische Leistung, eine Wirkleistung oder Blindleistung von
dem Ausgang des Inverters 43, erfasst durch die Erfassungsschaltung 47,
wird an einen der Eingangsanschlüsse
eingegeben, und der elektrische Leistungsbefehl wird an den anderen Eingangsanschluss
des Subtrahierers 48 eingegeben. Und die Abweichung der
zwei Ströme
wird in die Leistungssteuerschaltung 44 eingegeben.
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Der
Leistungsbefehl, der an den anderen der Eingangsanschlüsse des
Subtrahierers 48 eingegeben wird, wird an die Gleichstromkorrekturschaltung 50 eingegeben,
der Korrekturbefehl mit einem bestimmten Faktor wird an den einen
der Eingangsanschlüsse
des Addierers 49 eingegeben, und ein Gleichstrombefehl
wird an den anderen Eingangsanschluss des Addierers 49 eingegeben.
Der Ausgang des Addierers 49, der ein Ausgang der Gleichstromkorrekturschaltung 50 ist,
und der Additionswert des Gleichstrombefehls werden in einen der
Eingangsanschlüsse
eingegeben. Der elektrische Stromerfassungswert von dem Gleichstromdetektor 45,
der den Ausgangsgleichstrom vom Wandler 41 erfasst, wird an
den anderen Anschluss des Subtrahierers 46 eingegeben.
Der Wert, der durch eine Subtraktion oder Addition der beiden Werte
erlangt wird, wird in die elektrische Stromsteuerschaltung 42 eingegeben. Daneben
bezeichnen Bezugszeichen 51 und 52 jeweilig die
Transformatoren.
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In Übereinstimmung
mit dem vierten Ausführungsbeispiel,
wie obig ausgeführt,
wird, da die Gleichstromkorrekturschaltung bereitgestellt ist, der Gleichstrom,
der ein Ausgang des Wandlers 41 ist, auf einen größeren oder
kleineren Wert korrigiert, in Übereinstimmung
mit der Größe des Wechselstroms, was
die Ausgabe des Inverters 43 darstellt. Insbesondere, wenn
die Wechselstromleistung klein ist, was die Ausgabe des Inverters 43 darstellt,
wird der Gleichstrom groß,
und somit können
der Wandler 41 und der Inverter 43 immer unter
der Betriebsbedingung betrieben werden, in der Harmonische (Schwingungen)
geringer sind.
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13 erläutert in der Zeichnung die
obige Betriebsbedingung. 13(a) zeigt
den Ausgangsstrom vom Inverter 43, wenn die Ausgangssignale durch
die Gleichstromkorrekturschaltung 50 nicht erzeugt werden.
In diesem Fall verbleibt der Gleichstrom groß. 13(b) zeigt den Ausgangsstrom von dem
Inverter 43, wenn die Ausgangssignale durch die Gleichstromkorrekturschaltung 50 erzeugt
werden. In diesem Fall wird der Gleichstrom klein.
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Als
ein Ergebnis kann ein Strom mit weniger Harmonischen ausgegeben
werden, auch wenn die Ausgabe des Inverters klein ist.
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In
dieser Hinsicht weist die Steuervorrichtung für diese Art von Leistungswandler
Vorrichtungen des Standes der Technik, wie beispielsweise in der
JP-58127574A beschrieben, die folgenden Probleme auf. 14 zeigt im Fall des Standes
der Technik, bei dem die Gleichstromkorrekturschaltung 50 von 12 nicht bereitgestellt
ist. 15 zeigt die Wellenform
des elektrischen Ausgangsstroms von dem Inverter 43. In
dem Beispiel von 14 führt der Wandler 41 eine
Konstantgleichstromsteuerung mittels der Stromsteuerschaltung 42 durch,
und der Inverter führt
die Leistungssteuerung mittels der Leistungssteuerschaltung 44 durch.
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15(a) zeigt den Ausgangsstrom
des Inverters 43 zum Zeitpunkt einer großen Leistungsausgabe.
Die Wellenform in diesem Fall ist Treppenförmig mit mehreren Stufen. Der
Strom entsprechend einer Stufe ist der Gleichstrom geteilt durch
die Mehrfachanzahl der Wandler.
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15(b) zeigt den Ausgangsstrom
des Wandlers 43 zum Zeitpunkt einer Kleinleistungsausgabe
und in diesem Fall erhöhen
sich die Harmonischen. Im Falle des Leistungswandlers des Standes der
Technik ergibt sich ein Problem darin, dass sich die Harmonischen
des Ausgangsstroms erhöhen, wenn
die Leistung auf der Seite des Inverters 43 in den Bereich
von 0PU reduziert wird.
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Abwandlung
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16 zeigt eine Abwandlung
des vierten Ausführungsbeispiels
in 12, die Zeichnung (a) zeigt das Blockdiagramm des Aufbaus
und (b) zeigt die Wellenform zur Erläuterung
der Wirkung des Aufbaus (a).
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Mittels
der Erfassungsschaltung 47, die die Wirkleistung und die
Blindleistung auf der sekundären
Seite des Transformators 52 erfasst, bereit gestellt auf
der Ausgangsseite des Inverters 43, wird der erfasste Wert
der Leistung an den Minuseingangsanschluss des Subtrahierers eingegeben;
Der Leistungsbefehl wird an den Pluseingangsanschluss des Subtrahierers 45 eingegeben;
die Abweichung der beiden Werte wird in die impulsbereite Modulationsschaltung 17I über die
Proportionalintegrationsvorrichtung 14I eingegeben; und
die Impulssignale, erlangt durch die impulsbereite Modulationsschaltungen 71,
werden an den Gate-Anschluss der Schaltvorrichtung eingegeben;
-
Der
Gleichstrom auf der Ausgangsseite des Wandlers wird durch einen
Gleichstromdetektor 45 erfasst; der erfasste Strom wird
an den Minusanschluss des Subtrahierers 53 eingegeben;
der Gleichstrombefehl wird an den Plusanschluss des Subtrahierers 53 eingegeben;
die Abweichung der beiden Werte wird an einem der Plusanschlüsse des Addierers 55 über die
Proportionalintegrationsvorrichtung 14C eingegeben; und
der Ausgang der Gleichstromkorrekturschaltung 50 wird an
den anderen Eingangsanschluss des Addierers 55 eingegeben.
Die Gleichstromkorrekturschaltung 50 wird mit dem Leistungsbefehl
beaufschlagt, und gibt ein Gleichstromkorrektursignal aus, erlangt
durch ein Multiplizieren des Leistungsbefehlswertes mit einem Minusfaktor,
um so diesen Leistungsbefehl zu versetzen. Die Ausgabe des Addierers 55 wird
an den Gate-Anschluss
der Schaltvorrichtung eingegeben, die den Wandler 41 bildet, über die
Impulsbreiten-Modulationsschaltung 17C.
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In Übereinstimmung
mit der Abwandlung des vierten Ausführungsbeispiels, wie oben beschrieben aufgebaut,
wird der Leistungsbefehl in der Form einer in 16(b) gezeigten Welle in die Gleichstromkorrekturschaltung
eingegeben. Falls in diesem Fall der Leistungsbefehl schnell absinkt,
wie in 16(b) gezeigt,
wird der abgesenkte Wert an der Gleichstromkorrekturschaltung 50 mit
einem Minusfaktor multipliziert, und der multiplizierte Wert wird
an einen der Eingangsanschlüsse
des Addierers 55 eingegeben. Die Abweichung des erfassten
Gleichstroms, welches der Ausgang des Wandlers 41 ist,
wird durch die Proportional-Integrationsvorrichtung 14C proportional
integriert, und der proportional integrierte Wert wird an den anderen
Eingangsanschluss des Addierers 55 eingegeben. Wie oben
erläutert,
da die Ausgabe der Proportional-Integrationsvorrichtung 14C und
die Ausgabe der Gleichstromkorrekturschaltung 50 addiert
werden, weist das Signal am Punkt X in 16(a) eine Signalform auf, die fast die
gleiche ist, wie die Signalform des vorhergehend erwähnten Leistungsbefehls,
ungeachtet dessen, dass sie in einer ansteigenden Richtung entgegengesetzt
zum Leistungsbefehl ist. Das Signal am Punkt X wird an die Impulsbreitenmodulationsschaltung 17C eingegeben,
und hier wird das Signal an das Gate gegeben, umfassend die den
Wandler 41 bildende Schaltvorrichtung, in der Richtung
zur Erhöhung
des Gleichstroms. Als eine Folge, wie in 16(b) gezeigt, wird der Gleichstrom an
der Ausgangsseite des Wandlers 41 fast konstant, ohne ein
Absinken. Daher wird der Gleichstrom vom Wandler 41 durch
die Proportionalintegrationsvorrichtung 14C fein moduliert,
so dass der Strom gleich dem Gleichstrombefehl wird.
-
17 erläutert in einer Zeichnung das
Problem im Falle des Standes der Technik entsprechend 16(a). 17(a) zeigt ein schematisches Blockdiagramm
des Aufbaus und 17(b) erläutert in
einer Zeichnung die Signalform zur Erläuterung des Problems. Die 17(a) zeigt den Aufbau,
bei dem die Gleichstromkorrekturschaltung 50 und der Addierer 55 von 16(a) nicht bereitgestellt
sind. Bei diesem Aufbau ergibt sich das folgende Problem. Im Aufbau
von 16(a) normalerweise
auf der Seite des Wandlers 41, wird die Abweichung zwischen dem
Gleichstrom, erfasst durch den Gleichstromdetektor 45,
und dem Gleichstrombefehl an die Impulsbreitenmodulationsschaltung 17C über die
Proportionalintegrationsvorrichtung 14C gegeben und der Gleichstrom
wird auf diese Weise geregelt, so dass der Strom konstant wird.
-
Falls
jedoch der Leistungsbefehl auf der Seite des Inverters 43 sich ändert, beispielsweise schnell
abfällt,
wie im Falle von 17(b),
ist dieses Äquivalent
zum Phänomen,
dass die Last für
den Wandler 41 sich schnell ändert. Aus diesem Grund ändert sich
der Gleichstrom wie ein Wechselstrom, wie in 17(b) gezeigt. Danach kehrt der Gleichstrom
in den Gleichstrombefehlswert zurück, über die Proportionalintegrationsvorrichtung 14C.
Falls die Breite der Abweichung des Gleichstroms größer als der
Nennstrom wird, muss die Kapazität
des Leistungswandlers größer ausgelegt
werden; und auf der anderen Seite kann, wenn die Breite der Abweichung des
Gleichstroms kleiner als der Nennstrom wird, der vorgesehene Strom
der Last nicht bereitgestellt werden.
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Aus
diesem Grund ist es wünschenswert, eine
Steuervorrichtung für
den selbstanregenden elektrischen Stromquellenleistungswandler zu
entwickeln, bei der die Breite der Fluktuation des Gleichstroms
der Standes der Technik reduziert ist, so klein wie möglich, und
die Lösung
von 16(a) kann diesen
Wunsch erfüllen,
wie obig erläutert.
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In Übereinstimmung
mit der im obigen beschriebenen Erfindung kann eine Steuervorrichtung für einen
selbstanregenden elektrischen Stromquellenleistungswandler bereitgestellt
werden, bei der die höheren
Harmonischen des Ausgangsstromes sich nicht erhöhen, auch bei einer kleiner
Leistungsausgabe, und bei der die kleine Leistung im Bereich von 0PU
ausgegeben werden kann.
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Es
ergibt sich, dass eine Anzahl zusätzlicher Abwandlungen und Veränderungen
der vorliegenden Erfindung im Lichte der obigen Lehren möglich sind. Es
versteht sich daher, dass innerhalb des Umfangs der eingefügten Ansprüche die
vorliegende Erfindung anders ausgeführt werden kann, als hierin
speziell erläutert.