DK142008B - Frekvensomsaetter med jaevnspaendingsmellemkreds - Google Patents

Description

/idai l røv (11) FREMLÆ6GEL8ESSXRIFT 1 42008 DANMARK <«> i«.ci.= h oz » 5/45 «(21) Ansøgning nr. Qj)6/lS (22) Indleveret den 27· fet). 1976 (23) Løbedeg 27. feb. 1976 (44) Ansøgningen fremlagt og Q.

fremlæggelseeskriftet offentliggjort den 4 · SUg · 1 SO'J

DIREKTORATET FOR t J

PATENT-OG VAREMÆRKEVÆSENET (3°) Prioritet begæret fra den

10. mar. 1975* 2510^57, DB

(71) SIEMENS AKTIENGESELLSGHAFT, Berlin und Muenchen, 8 Muenchen 2, Wittels= Tjaeherplatz 2, BE.

(72) Opfinder: Hane-Hermann Zander, Erlangen, Rennesstr. 21, BE.

(74) Fuldmægtig under sagens behandling:

Ingeniørfirmaet Gierslng & Stel Unger._______________ (54) Frelcvensomsætter med jævnspændings mellemkr eds.

Den foreliggende opfindelse angår en frekvensomsstter med jævnspændingsmellemkreds, styret eneretter og en vekselretter med hovedtyristorer i brokobling, hvormed friløbsdioder er koblet antiparallelt i brokobling, idet der parallelt med hver brogren er koblet en slukkekreds med en slukketyristor og en kommuteringskon-densator, hvor der for to brogrene, som har en fælles hovedtilslutning, findes en kommuteringskondensator, og hvor der i kommute-ringsstrømkredsene er anbragt kommuteringsdrosselepoler.

Sådanne frekvensomsættere med variabel mellesdcredB-spænding er kendt fra bogen af M. Mayer 1 "Selbstgeftihrte Thyristor-Stromrlchter" Siemens AG 197^* 3 Aufl., S. 102 - 168 og fra tysk patentskrift nr, 1.246.861. De anvendes på grund af deres enkle 2 142008 princip, f.eks, til energiforsyning af drejestrømsmaskiner. Ved disse frekvensomsættere efterlades kommuteringskondensatoren til HspTm-ΐ rig af kommuteringstabene efter hver tvungen kommutering med den fra belastningsstrømmen i kommuteringsinduktionen oplagrede energi og ud fra mellemkredsens energi, derved forbliver kommute-ringsevnen tilsikret ved lille mellemkredsspænding. Ved store belastnings strømme, navnlig ved overbelastning af frekvensomsætteren, kan denne strømafhængige efterladning føre til en stor stigning af spændingen på kommuteringskondensatoren, d.v.s. kommuteringsspænding, og derved til en utilladelig påvirkning af tyristorer, dioder og kondensatorer. Denne fare består navnlig ved høje effekter, f.eks. ved effekter på 100 kVA og højere.

Der foreligger den opgave at udforme en frekvensomsætter af den indledningsvis nævnte art således, at der undgås utilladeligt høje kommuteringsspændinger.

Denne opgave løses ifølge opfindelsen ved, at der for de nævnte to brogrene med fælles hovedtilslutning er anbragt i det mindste én dæmpningskondensator, der er koblet i parallel med en brogren.

Ved frekvensomsætteren ifølge opfindelsen formindskes ved hver kommutering den tidi hvori der finder en belastningsstrømafhængig efterladning af kommuteringskondensatoren sted, med et tidsrum, hvori de sammen med kommuteringskondensatoren deltagende dæmpningskondensatorer af- og omlades. Herved forhindres næsten tabsfrit opståen af en forhøjelse af kommuteringsspændingen. Dette finder sted helt uafhængigt af frekvensomsætterens frekvens. Dæmpningsvirkningen ved nul volt mellemkredsspænding er lig nul og tiltager med stigende mellemkredsspænding. Herved forbliver den af den belastningsstrømafhængige efterladning betingede kommuteringsevne helt bevaret.

Størrelsen af de for alle dæmpningskondensatorerne fortrinsvis lige store kapaciteter af dæmpningskondensatoreme og dermed dæmpningsvirkningen er kun begrænset af optrædende kredsløbsstrømme, når frekvensomsætteren arbejder i tomgang. Fortrinsvis kan dæmpningskondensatorerne være bortkoblelige eller der kan være forbundet en induktiv grundbelastning med vekseIretterens udgang.

Denne induktive grundbelastning medfører en induktiv grundbelast-ningsstrøm, som omlader dæmpningskondensatorerne imellem omsvingningsoperationen og hovedimpulsens begyndelse i vekselretteren og således forhindrer opståen af en kredsløbsstrøm. Det er fordelagtigt som induktiv grundbelastning i hver udgangsledning af fre- 142008 3 kvensomsætteren at koble en drosselspole med to magnetisk koblede viklinger, hvor en vikling af hver drosselspole er forbundet med vekselretterudgangen, forbindelsespunktet af de to viklinger af hver drosselspole med belastningen og de andre viklinger af alle drosselspolerne indbyrdes. Ved denne udførelsésform bliver grundbelastningsstrømmen mindre med stigende belastningsstrøm og ved tilsvarende dimensionering ved nominel strøm nul. Ved nominel drift belastes derfor kommuteringsanordningen og hovedtyristorerne ikke mere af grundbelastningsstrømmen.

1 det følgende beskrives næraere en frekvensomsætter ifølge opfindelsen under henvisning til tegningens fig. 1-9· På tegningens figurer er vist nogle udførelsesformer af frekvens-omsætteren ifølge opfindelsen. På tegningen er samme konstruktionsdele betegnet med samme henvisningsbetegnelser, idet på tegningen fig. 1 viser en drejestrømsmaskine, som effektforsynes fra et drejestremsnet med faser RST via en udefra styret, nettilpassende ensretter med en jævnspændingsmellemkreds med udglatningsdrosselspoler og mellemkredskondensator og en selvtilpassende, udefra styret vekselretter, fig. 2 viser diagrammer af strømmen i i kommuterings-

C

strømkredsen, af belastningsstrømmen i^, som en tvangs sitikkende tyristor leder, samt kondensatorspændingen U som funktion af tiden t, fig· 3 viser karakteristikkerne for forskellige mellemkreds spændinger uz^ - uz^, fig. 4 viser et andet udførelseseksempel ifølge opfindelsen, fig· 5 viser et tredie udførelseseksempel ifølge opfindelsen, fig. 6 viser kurver over kommuteringsoperationen, fig* 7 viser et udførelseseksempel med bortkoblelige dæmpningskondensatorer, fig. 8 viser et udførelseseksempel, hvor grundbelastningen består i en drejestrømsdrosselspole, hvis grene er beviklet med to viklinger, og hvor forbindelsespunktet er forbundet til fre-kvensomsæt t erens udgangs s t jerne spænding, fig. 8a angiver funktionen af drosselspolen vist på fig. 8, og fig. 9a,9b og 9c viser vektordiagrammer af den på fig. 8 142008 k viste drosselspoles spændinger cg strømme.

På fig. 1 er vist en drejestrømsmaskine 1, som kan være en drejestrømssynkronmaskine eller -asynkronmaskine, og som energiforsynes fra et drejestrømsnet med faser RST via en udefra styret, nettilpassende ensretter 2, en jævnspændingsmellemkreds 3 med udglatningsdrosselspoler 4 og mellemkredskondensator 5 og fra en selvtilpassende, udefra styret vekselretter 6. I udførelsesek-semplet er ensretteren 2 opbygget med seks styrbare tyristorer 2a -2f i drejestrømsbrokobling. Vekselretteren 6 består af hovedtyristorer 7a - 7f i drejestrømsbrokobling 7 °S friløbs- respektivt tilbagestrømsdioder 8a - 8f i drejestrømsbrokobling 8, idet de to brokoblinger 7 og 8 er indbyrdes koblet antiparalelt, således at der antiparallelt med hver hovedtyristor 7a - 7f ligger en diode 8a - 8f.

Vekselretteren er forsynet med en tvangskommuterings-anordning 9 for hovedtyristorerne 7a “ 7^» i hvilken anordning der parallelt med hver hovedtyristor 7a - 7f er koblet en slukkekreds bestående af seriekoblingen af en af slukketyristorerne 10a - lOf og en af kommuteringskondensatorerne 11a - 11c. Hertil findes der en fælles kommuteringskondensator 11a - 11c for hver to brogrene med hovedtyri s torerne 7a og 7d til 7c og 7f, som har en fælles hovedtilslutning l4a - l4e. Sådanne brogrene med fælles hovedtilslutning l4a - l4c betegnes også som brostreng· I kommuteringsstrømkredsen ligger der endvidere kommuteringsdrossel-spoler 12a - 12f og begrænsningsdrosselspoler 13a - 13f. I udførelseseksemplet er begrænsningsdrosselspolerne koblet imellem hovedtyristorerne 7a “ 7f og de tilhørende slukketyristorer 10a - lOf og kommuteringsdrosselspolerne 12a - 12f imellem hovedtyristorerne 7a - 7f og de tilhørende friløbsdioder 8a - 8f. Endvidere er i udførelseseksemplet kommuteringsdrosselspolerne 12a - 12f opdelt, og til hver hovedtyristor 7a - 7f hører der særskilt en af kommuteringsdrosselspolerne 12a - 12f. Denne anordning af kommuteringsdrosselspolerne 12a - 12f medfører en afkobling af kommuterings-strømkredsene, med hvilken de anvendte tyristorers tilladelige spærrespænding bedre kan udnyttes. Med henblik på virkningen af frekvensomsætteren ifølge opfindelsen er den specielle anordning af kommuterings- og begrænsningsdrosselspolerne ifølge fig. 1 uvæsentlig, kommuterings- og begrænsningsdrosselspolerne kan også være anbragt på andre steder end kommuteringsstrømkredsene.

Det er allerede nævnt, at.den strømafhængige efterlad-ning af kommuteringskondensatorerne 11a - 11c ved tvangskommutering 142008 5 kan føre til en utilladelig høj stigning af kommuteringsspændingen ved overbelastning· For fra begyndelsen af at forhindre en sådan utilladelig høj stigning af kommuteringsspandingen findes der dænqp-ningskondensatorer 15» idet der i udførelseseksemplet vist på fig. 1 parallelt med hver af vekselretteren 6's brogrene er koblet en af dæmpningskondensatorerne 15a - 15f» og idet dæmpningskondensatorerne 15a - I5f har lige stor kapacitet. Forholdet mellem kommuteringa-kondensatorerne 11's kapaciteter og dæmpningskondensatorerne 15a"*s kapaciteter andrager omtrent 5 i 1» og forholdet imellem dampnings-kondensatorernes kapaciteter og mellemkredekondensatoren 5'& kapacitet andrager omtrent 1 i 1000·

Ved den beskrevne anordning styres ved hjalp af ensretteren 2 's styring mellemkredsspandingen i jævnstrømsmellemkredsen 3 og herved størrelsen af spandingen» der tilføres drejepunktsmaski-nen 1· Maskinspandingens frekvens bestemmes af vekselretteren 6's hovedtyristorers taktfrekvens» og drejestrømsmotorens omdrejnings-retning bestemmes af vekselretteren 6's hovedtyristorers strømfø-ringsrækkefølge. Herved benyttes styreenheder til styring af ensretteren 2's tyristorer, således som det f.eks. er beskrevet i bogen af G, Moltgen "Netzgefuhrte Stromrichter mit Thyristoren", udgiver og forlag» Siemens AG 1967* S· 275 eller 280, og i DIN 4l 57» Bl· 7, S· k, Vekselretteren 6 og slukketyristorerne 10a - lOf styres ved hjælp af en styreenhed, aom indeholder en impulsgiver med efter denne tilkoblet ringtaller· Styreenhederne og styreledningerne til tyristorernes tandelektroder er for at bevare overskuelighed ikke vist på tegningens figurer·

Til igangsætning af anordningen er kommuteringskondensatorerne 11a - 11c opladet til den til startetremmens kommutering nødvendige spænding. Til opladningen kan hovedtyristorerne 7* - 7f og de tilsvarende slukketyristorer 10a - lOf tandes, eller der kan for hver kommuteringskondensator findes en sædvanlig ladeanordning, som ikke er vist på fig· 1 og f*eks. indeholder en seriekobling af en lademodstand og en afbryder, via hvilken den tilhørende kommute-ringskondensator skal forbindes med en javnspandingskilde· Efter afslutning af opladningen åbnes afbryderne atter· Såfremt der findes tilstrækkelig store modstande, f.eks« 100 left og højere, kan afbryderne falde væk.

Til beskrivelse af tvangskommuteringen henvises der til fig· 2, som omfatter diagrammer, der viser strømmen ifi i kommuterings strømkredsen, belastningsstrømmen 1q, som tyristoren, der 6 T42008 skal tvangsslukkes, leder, og kondensatorspændingen Uc er opteg-net som funktion af tiden t. På figuren er punkteret indtegnet kurver 16 og 17, der angiver de ved den kendte frekvensomsætters kommuteringsoperation optrædende strømme og spændinger, og de fuldt optrukne kurver angiver den tilstand, der indstiller sig ved en med dæmpningskondensatorer 15 udrustet anordning. Det forudsættes, at kommuteringskondensatorerne 11a - 11c er opladet med den viste polaritet og spænding U , at hovedtyristorerne 7a, 7b og 7f fører strøm, og at belastningsstrømmen skal koramuteres fra hovedtyristoren 7a til hovedtyristoren 7d. Ved den angivne ledning på kommuteringskondensatorerne 11a - 11c kan den venstre brohalvdels hovediyristorer 7a og 7b og den højre brohalvdels hovedtyristorer 7f tvangskommuteres. Til slukning af den strømførende hovedtysistor 7a tændes til tidspunktet t^ den tilhørende slukkeventil 10a. Kommuteringskondensatoren 11a*s afladestrøm flyder nu via slukketyristoren 10a, begrænsningsdrosselspolen 13a og hovedtyristoren 7a og formindsker belastningsstrømmen igennem hovedtyristoren 7a, Når afladestrømmen bliver lige så stor som belastningsstrømmen igennem hovedtyris toren 7a, så slukker til tidspunktet tg hovedtyristoren 7a, og den del af kommuteringskondensatorens 11a's spænding Ucl's del, der ligger som spændingsfald over kommuterings-drosselspolen 12a foreligger som negativ spærrespænding på hoved-tyristoren 7a. Belastningsstrømmen flyder videre igennem kommuteringskondensatoren 11a, slukketyristoren 10a, begrænsningsdrossel-spolen 13a og kommuteringsdrosselspolen 12a. Kommuteringskondensatoren 11a omlades nu via kommuteringsstrømkredsen, d.v.s. via kommuteringsdrosselspolen 12a, begrænsningsdrosselspolen 13a og friløbsdioden 8a. I denne svingningskreds stiger kommuteringskondensatoren 11a's omsvingningsstrøm i sinusformet til dens maksimalværdi, som nås ved nulgennemgang af kondensatorspændingen U . Her- c på aftager den nu igennem kommuteringsdrosselspolen 12a og begrænsningsdrosselspolen 13a drevne omsvingnings strøm atter. Så snart soin omsvingningsstrømmen har nået belastningsstrømmen iQ 's størrelse til tidspunktet t^, bliver strømmen ved hjælp af friløbsdioden 8a nul, og belastningsstrømmen begynder at kommuteres til friløbsdioden 8d, som nu bliver ledende. Dette betyder, at hovedtilslutningen lha.'s potential veksler fra minus til plus. Ved denne tidsbegyndelse begynder en yderligere svingningsoperation under inddragen af me11emkredsspændingen Uog med spændingen Uc2 på kommuteringskondensatoren 11a og strømværdien iQ i omsvingningskredsen som begyndelsesbetingelse. Der flyder derfor under kommuteringen til friløbsdioden 8d en ligeledes af kommuteringsdrosselspolen 12a og 7 142008 begrænsningsdrosselspolen 13a drevet 8trønit som har et tidsmæssigt forløb, der svarer til den punkterede kurve 16 på fig. 2t og fører til et spændingsforløb over kommuteringskondensatoren 11a svarende til den punkterede kurve 17· Spændingen på komrouteringskondensa-toren stiger derfor fra til svarende til en strømtidsflade ft'i.

L

C1 hvor t^ er tidspunktet for strømnulgennemgangen, hvilket svarer til en strømafhængig efterladning af kommuteringskondensatoren 11a via kommuteringsdrosselspolen 12a og begrænsningsdrosselspolen 13a.

I det stationære tilfælde gælder

Kk « Uco«

Med denne strømafhængige efterladning af kommuteringskondensatorer-ne 11 sikres frekvensomsætterdriften ved små mellemkredsspæn-_ dinger Uz og dermed også ved små frekvenser« Ganske vist bliver ved store belastningsstrømme ko minut er ings spændingen større end ved små be lastnings s trømme. Ved en overbelastning af frekvensomsætteren kan denne strømafhængige efterladning således fere til utilladeligt høje kommuteringsspændinger, som det allerede er blevet nævnt. Er kommuteringen til friløbsdioden 8d afsluttet, slukker slukketyristoren 10a, og kommuteringskondensatoren 11a har den rrigtige polaritet og spænding til tvangs s lukning af hovedtyristoren 7dt hvorved polariteten er den omvendte af den på fig. 1 viste. Ved hjalp af kommuteringen af belastningsstrømmen til friløbedioden 8d, hvilket finder sted under indvirkning af drejestrømsmaskinen l'e viklingers selvinduktion, sluttes der en frilebskreds, og strømmen flyder via friløbsdioden 8d, kommuteringsdrosselspolen 12d, de·strømførende hovedtyristorer over motoren 1 's viklinger. Nu tændes hovedtyristoren 7dt overtager strømmen, og kommuteringen er afslut tet.

Por at undgå, at den strømafhængige efterladning ved stor belastningsstrøm, navnlig ved overbelastning af frekvensomsætteren, fører til utilladeligt høje kommuteringsspændinger, findes ved frekvensomsætteren ifølge opfindelsen dæmpningskondensatorerne 15, som har lige stor kapacitet, og af hvilke Ved udførelses-eksemplerne vist på fig. 1 hver dæmpningekondensatof 15a - 15f er koblet i parallel med hver sin brogren i vekselretteren 6.Under omsvingningsoperationen i kommuteringsstrømkredsen, dvs. ved ledende friløbsdiode 8a, har hovedtilslutningen l4a potentialet - Uz. Heraf følger, at spændingen på dæmpningskondensatoren 15a er nul volt og 8 142008 - u volt på kondensatoren 15d, når omsvxngnxngsstrømmen ±c til tidspunktet atter når størrelsen af belastningsstremmen iQ.

Herved har dæmpningskondensatoren 15d den angivne polaritet. Til tidspunktet t^ bliver friløbsdioden 8a strømløs· Potentialet på hovedtilslutningen l4a kan imidlertid på grund af spændingen på dæmpningskondensatoren 15d ikke skifte polaritet fra minus til plus, førend dæmpningskondensatorerne 15a og 15d er omladet. Dæmpningskondensatoren 15a's ladning og omladningen af dæmpningskondensatoren 15d og dermed potentialskiftet finder sted med begrænset hastighed og er afsluttet til tidspunktet t^· Nu bliver friløbsdioden 8d ledende, og kommuteringen til denne friløbsdiode begynder. Indenfor tidsrummet tj - t^ er imidlertid omsvingningsstrømmen ic faldet fra iQ til iclf, og kommuteringsspændingen er forøget en lille smule fra UcJ, til U^. Den anden svingningsoperation, der ligesom ved den kendte frekvensomsætter begynder ved kommuteringen til friløbsdioden 8d, og dermed den strømafhængige efterladning finder sted under ændrede betingelser. For denne anden svingningsoperation gælder begyndelsesbetingelserne ic^<i0 og > Uc2· Herved bliver strømtidsfladen, d.v.s. . · /> mindre end ved den kendte frekvensomsætter uden dæmpningskredsløb, hvilket er ensbetydende med en sænkning af kommuteringsspændingen til U^, hvor uligheden gælder, og t£ atter er tidspunktet for strømnulgennemgangen. Forskellen i strømtidsflader ved frekvensomsætteren med dæmpningskredsløb og den kendte frekvensomsætter fremgår af de punkterede kurver 16 og 17 samt de fuldt optrukne kurver vist på fig. 2.

Ved dæmpningskondensatoreme 15, som forhindrer, at belastningsstrømmen umiddelbart kan kommuteres fra friløbsdioden 8a til friløbsdioden 8d, forhindres umiddelbart en opståen af en overspænding på kommuteringskondensatorerne 11. Herved forbliver, hvilket umiddelbart kan indses, dæmpningskredsløbet uden virkning ved nul volt mellemkredsspænding, da strømmen uhindret kan kommuteres til friløbsdioden 8d. Denne kommutering forsinkes desto mere, og efterladningstiden og kommuteringsspændingen formindskes tilsvarende, jo højere mellemkredsspændingen er, da i så fald omladningen af dæmpningskondensatorerne 15 varer længere, hvilken indgår ved kommuteringsoperationen. Herved opnås en med stigende mellemspænding formindsket strømafhængighed af kommuteringsspændingen. Med dette forhold er der givet en næsten tabsfri, af frekvensomsætterens 9 142008 frekvens helt uafhængig arbejdsmåde for kommuteringsanordningen og dæmpningsanordningen. Det skal endvidere anføres, at ved fremmed opladning af kommuteringskondensatorerne forøges mellemkreds-spændingen ikke af hjælpespændingen.

For karakteristikkerne U * f(u . i ) får man ved den kendte frekvensomsætter uden dæmpningskredeløb den tilnærmede ligning U . U + i . Z' (l) hvor strømafhængighedsfaktoren Z' er en modificeret bølgemodstand af omsvingningskredsen· For den ifølge opfindelsen foreliggende frekvensomsætter med dæmpningskredsløb gælder der tilnærmelsesvis *

Uco - UZ + *'· <*0 “ ^ <2> for v i0 - Λ > 0 , og

Dco* uz (3) tor „ i “ _Z < 0, (3)

ZD

hvor faktoren ved givet dæmpnings anordning afhænger af dæmpnings-kondensatorerne 15*s kapacitetsstørrelse, der indgår i kommuterings operationen. Karakteristikkerne ifølge ligningerne (l)t (2) og (3) ar vist på fig« 3 ved forskellige mellemkredsspændinger UZ1 " Uz4 som Param*'tr·· Her er atter som punkterede kurver angivet karakteristikkerne for den kendte frekvensomsætter ifølge (l) og med fuldt optrukne kurver karakteristikkerne for en frekvensomsætter ifølge opfindelsen ifølge (2) og (3)· For vinklerne α og β gælder herved tand s Z' og tan β ζ^.

Af karakteristikkerne fremgår det, at for frekvensomsætteren med dæmpningskredsløb kan der ved en forudgivet mellerakredsspænding Ug og ved forudgivet maksimal tilladelig kommuteringsspænding U

c zul 10 142008 tillades væsentligt højere overbelastningsstrømme iQ^.

Fig. 4 viser et andet udførelseseksempel. I stedet for de seks dæmpningskondensatorer 15a - 15f er der ved dette udførelseseksempel kun anbragt tre dæmpningskondensatorer 15a'- 15c', idet dæmpningskondensatorerne 15a*s -15ct er koblet i parallel med hver sin brogren i en af vekselret-teren 6's brostrenge. Det fremgår uden videre, at dette kredsløb i funktionsmåde ikke adskiller sig fra udførelseseksempelet på fig. 1. For imidlertid at opnå den samme dæmpning som ved udførelseseksemplet vist på fig. 1 må kapaciteten af dæmpningskondensatorerne 15a' - 15c' være dobbelt så stor som kapaciteten af dæmpningskondensatorerne 15a - 15f i udførelseseksemplet på fig. i.

En kobling ifølge et tredie udførelseseksempel er vist på fig. 5. Ved dette udførelseseksempel er der anbragt to mellem-kredskondensatorer 5a og 5h» men der findes atter kun én dæmpningskondensator 15a' for.15c'for hver brostreng, hvorhos hver dæmpningskondensator 15a'- 15b' er koblet imellem den tilhørende brostrengs hovedtilslutning l4a - l4c og mellemkredskonden-s ato rerne s midtpunktsudtag 5c. Heller ikke dette kredsløb adskiller sig funktionsmæssigt fra det på fig. 1 viste. I modsætning til kredsløbseksemplet vist på fig. 1 og 4, hvor dæmpningskondensatorerne er udsat for den maksimale spændingspåvirkning fra + Uz, må dæmpningskondensatorerne 15 ifølge udførelseseksemplet vist på fig. 5 kun optage - Uz/2.

Ved udførelseseksemplerne vist på fig* 1, 4 og 5 er størrelsen af dæmpningskondensatorerne 15 og dermed dæmpningsvirkningen kun begrænset af kredsløbsstrømme, der optræder ved i tomgang arbejdende frekvensomsætter· Disse kredsløbsstrømmes opståen er beskrevet i forbindelse med angivelsen af koromuteringsoperatio-nen gældende for udførelsesformen angivet på fig* 4 samt ved hjælp af fig. 6, hvor der antages en i tomgang arbejdende frekvensomsætter, d.v.s. det antages, at der ikke flyder nogen belastningsstrøm. Uden belastningsstrøm kan dæmpningskondensatoren 15a ikke oplades efter omsvingning af kommuteringskondensatoren 11a* Tændes nu til tidspunktet t^ hovedtyristoren 7*2» begynder der en svingningsoperation via kommuteringsdrosselspolen 12d, hovedtyristoren 7d og dæmpningskondensatoren 15a. Den herved via dæmpningskondensatoren 15 a flydende strøm i^, den via hoved tyristoren 'Jå. flydende strøm i^ og den via friløbsdioden 8d flydende strøm er på fig. 6 142008 11 optegnet som funktion af tiden t· Når spændingen på dæmpningskonden-satoren 15a til tidspunktet tg bliver nul, kommateres den i kommute-ringsdrosselspolen 12d flydende strøm af størrelsen 1^ til friløbs-dioden 8d. Herpå klinger kredsløbsstremmen ud. I det tilfælde, at kredsløbes tremmen er klinget ud indenfor den strømførende hoVed-tyristors tændte periode andrager tabsenergien P . U? · C-- · f.

Z 15 umr hvor C15 er kapaciteten af den indgående dæmpningskondensator 15 og f^..... er frekvensomsætterens frekvens. Disse tab og derved gramsen for dæmpningskondensatorerne 15's kapacitets størrelse undgås ved, at dæmpningskondensatorerne 15 bortkobles ved underskridelse af en mindste belastningsstrøm, eller frekveofomaæt tørens udgang belastes med en induktiv grundbelastning.

Et udførelses eksempel, hvor dæmpctingskondensato-rerne 15 er bortkoblelige, er vist på fig. 7* Som afbryder er der i dette udførelseseksempel anvendt tyristorer. Der kam naturligvis også benyttes mekaniske afbrydere. Dette udførelseseksempel er identisk med udførelseseksemplet vist på fig.

1. Her er kun dampningskondensatorerne 15* - 15f via hver sin tyristor 18a - I80 forblindet med den tilhørende brostrenge hoved-tilslutning l4a - l4c. Antiparallelt med tyristorerne 18a - 18c er der koblet en diode 19a - 19c. Ved hjælp af tyristorerne 18a -18c bortkobles dæmpningskondensatorerne ved underskridelse af en mindste belastningsstrøm for at undgå opståen af kredsløbsstrømme og de dermed forbundne tab.

På fig. 8 er vist et udførelses eksempel med en induktiv grundbelastning 20, hvormed frekvensomsætterens udgang 21 er belastet. Denne induktive grundbelastning 20 medfører en induktiv grundbelastningsstrem, som omlader dampningskondensatorerne 15 imellem omsvingningsoperationen og tændingen af den næste hovedtyris-tor i vekselretteren 6, og forhindrer således opståen af en kreds-løbsstrem« Prekvensomsætteren og anordningen af dæmpningskondensatorerne 15 svarer til udførelseseksemplet vist på fig. 1. Som grundbelastning 20 er der mellem frekvensomsætterens udgang 21 og drejestrømsmaskinen 1 i hver fase af frekvensomsætterens udgang koblet en drosselspole 20a - 20c. Hver af drosselspolerne 20a - 20c har to magnetisk koblede viklinger 22a og 22b, hvor vindings tallet for hver vikling 22a er nj^ , og vindings tallet for hver vikling 22b er n2, hvor Ved hjælp af punktangivelser ved viklingerne 12 142008 22a og 22b er viklingernes begyndelse angivet. Ved hver drosselspole 20a - 20c er begyndelsespunktet for viklingen 22a forbundet med frekvensomsætterens udgang 21, og forbindelsespunktet 23¾ -23c af viklingen 22a og viklingsbegyndelsen af vikling 22b er forbundet med belastningen 1. Viklingerne 22a i alle drosselspolerne 20a — 20c gennemstrømmes altså af belastningsstrømmen· Viklings-enderne af alle viklingerne 22b i drosselspolerne 20a - 20c er i forbindeleespupktet 2b forbundet med hinanden. Ved udførelseseksemplet vist på fig. 8 er grundbelastningen 20 tilvejebragt ved hjælp af en drejestrømsdrosselspole, hvis grene hver er beviklet med to viklinger 22a og 22b, og forbindelsespunktet 24 står i forbindelse med frekvensomsætterens udgangsstjernespænding, d.v.s. spændingen mellem de stjernekoblede faser.

'fil beskrivelse af grundbelastningen 20 's funktionsmåde er på fig« 8a i detailler angivet drosselspolen 20a med optrædende spændinger og strømme. Ved tilsluttet frekvensomsætter løber der kun en grundbelastningsstrøm i . Indtræder der en belastnings- 6 strøm iQ, som er givet ved hjælp af en belastning af frekvensomsætteren, forårsager denne belastningsstrøm et spændingsfald UQ i viklingen 22a* I viklingen 22b induceres der herved en spænding

-½ · V

ni

Ved induktiv belastningsstrøm er spændingen . U0 nl rettet madsat frekvensomsætterens stjernespænding U^, således at en grundbelastningsstrem i^ tilvejebringes af den resulterende spænding

Up-\- · V

FOr U > "2 . u p — * o ni (fig. 9a) er i induktiv, for

O

U_ = n2 . U-ni (fig. 9b) er ig * 0, og for

U < ^2 . U

p ^ ° (fig. 9c) bliver i_ kapacitiv.

G

Denne fremstilling er stærkt forenklet, men gælder 142008 13 imidlertid når i 3>i . hvilket man kan antage i dette anvendelses- o g ' tilfælde (i**0,l»i). På fig. 9a - 9c er der under antagelse af ' g ’ o' sinusformede spændinger og strømme som vektordiagrammer angivet de tre ovenfor nævnte tilfælde·

Som allerede nævnt medfører droseelspoleanordningen en induktiv grundbelastningsstrøm, som omlader dæmpningskondensatorerne imellem omsvingningsoperationen og hovedimpulsbegyndelsen i vek-selretteren og således forhindrer opståen af en kredslebsstrøm·

Det er hertil væsentligt, at grundbelas tnings s tremmen kan geres mindre med stigende frekvensomsætterbelastningsstrøm og med en tilsvarende dimensionering af drejestrømsdrosselspolen 20 ved nominel strøm kan bringes til nul· Ved nominel drift belaster derfor grundbelastningen 20 ikke mere kommuteringsanordningen og hoved tyris torerne.

Dette gælder i det tilfælde, at frekveneomsætterens s trem er induktiv, hvilket indtræffer ved det største antal anvøndelaeatilfælde. Med en større blivende reel andel af be las tnings etrømmen bevares der en stadig større andel af den induktive grundbelas tnings e trem, således at grundbelastningsstrømmen i ydertilfældet med ren ohmsk frekvensomsætterbelastning kan omlade dæmpningskondensatorerae· Det skal yderligere betones, at ved den induktive grundbelastning indskrænkes frekvensomsætterene driftssikkerhed på ingen måde·

Sammenfattende kan det bemærkes, at med frekvens omsætteren ifølge opfindelsen undgås det, at der opstår en forhøjelse af spændingen på kommuterlngskondensatoren· Det er herved væsentligt, at dæmpningsvirkningen er lille ved små mellemkredsspændinger,og at den tiltager med stigende mellemkredsspænding* Herved bliver der endnu bevaret så megen strømafhængighed af efterladningen, at den nødvendige kommuteringsevne bevares. Herved er der opnået en af frekvensomsætterens frekvens helt uafhængig arbejdsmåde. Ved den kendte frekvensomsætter indgår størrelsen af kommuteringsspændingøn meget kraftigt i frekvensomsætterene tab. Tabene ved kommuteringeanord-ningen andrager 80 - 90 # af de samlede tab. Med stigende frekvens stiger også disse tab. Ved frekvensomsætteren ifølge opfindelsen arbejder dæmpningskredsløbet næsten tabsfrit· Det mindsker ved sænkning af de kun til en ringe del udnyttelige høje kommuterings-spændinger ved heje mellemkredsepændinger mærkbart kommuterings-anordningens belastning. Herved forbedres også betydeligt frekvens-omsætterens samlede virkningsgrad. Tabene, der optræder som felge af kredsløbestremmens ved frøkvensomøættøren arbejdende i tomgang, kan praktisk taget helt undgås ved bortkobling af dæmpningskredsløbet ved små mellemkredsspændinger eller fortrinsvis ved hjælp af 142008 ih en induktiv grundbelastning.

Til slut skal det yderligere anføres, at det angi"^116 dæmpningskredsløb også egner sig til at efterindbygges i de kendte frekvensomsættere, fordi det konstruktive opbud hertil er ubetydeligt* En forhøjelse af effektudbyttet kan herved opnås.