Verfahren zum selbsttätigen Anlauf und zum Betrieb eines Stromrichtennotors mit ausgeprägtem Gleichstromzwischenkreis Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum selbst tätigen Anlauf und zum Betrieb eines Stromrichter- motors mit ausgeprägtem Gleichstromzwischenkreis, wobei der Stromrichtermotor in der Bauart eines mehrsträngigen Synchronmotors mit durch Gleich strom erregtem Polrad ausgeführt ist und diesem Motor Leistung aus einem Drehstromnetz über eine erste Stromrichterschaltung, die als gittergesteuerter Gleichrichter arbeitet,
einem Gleichstromzwischen- kreis und einer mit der Ankerwicklung des Motors verbundenen zweiten Stromrichterschaltung zuge führt wird, welche letztere nach Art eines Wechsel richters arbeitet und den in den Gleichstromzwi- schenkreis durch den Gleichrichter eingespeisten Gleichstrom in einen mehrphasigen Wechselstrom mit beliebig einstellbarer Frequenz umformt.
Wie bekannt, bietet ein nach dieser Schaltung aufgebauter Stromrichtermotor die gleichen günstigen Möglichkeiten zur stufenlosen Einstellung der Dreh zahl wie ein Gleichstrommotor, indem sich die Dreh zahl durch Änderung der Grösse der Gleichspannung im Gleichstromzwischenkreis oder der Grösse des Erregerstromes stetig verändern lässt. Da jedoch der Stromrichtermotor im Gegensatz zum Gleichstrom motor keinen mechanischen Kommutator aufweist, lässt er sich für bedeutend grössere Antriebsleistun gen anwenden.
Eine grosse Schwierigkeit ergibt sich für den Stromrichtermotor mit ausgeprägtem Gleichstrom- zwischenkreis beim Anlauf aus dem Stillstand. In dem unteren Drehzahlbereich, entsprechend einer Frequenz des Motors von etwa<B>0</B> bis<B>5</B> Hz, ist eine Kommutierung des Ankerstromes von einem Strang des Motors auf einen benachbarten Strang ohne be sondere Massnahmen nicht möglich.
Es fehlt eine hinreichend grosse, in derAnkerwicklung des Motors induzierte Spannung, die einen Kommutierungsstrom durch die mit der Löschphase verbundenen Strom- richterventile des Wechselrichters treiben und damit den Strom in dieser Phase löschen könnte.
Zür überwindung dieser Schwierigkeit hat man vorgeschlagen, den Stromrichtermotor mittels eines besonderen Anwurfmotors zunächst auf eine Teil drehzahl, entsprechend einer Frequenz des Motors von etwa<B>5</B> bis<B>10</B> Hz anzutreiben. Danach wird der Anwurfmotor abgeschaltet und der Stromrichtermo- tor mit dem speisenden Drehstromnetz verbunden.
Es ist auch bekannt, während dieses unteren Dreh zahlbereichs in Reihe mit den Strängen des Motors einen Kommutierungstransformator zu schalten, der eine hinreichend grosse Kommutierungsspannung mit einer Frequenz von z. B.<B>50</B> Hz aus einem getrennten Netz an die Klemmen des Motors anlegt. Nach Errei chen der für den selbstgeführten Betrieb erforderli chen Teildrehzahl wird der Kommutierungstransfor- mator vom Netz abgetrennt und sekundärseitig über brückt.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Schaltung zum selbsttätigen Anlauf und zum Betrieb eines Stromrichtermotors mit ausgeprägtem Gleich- stromzwischenkreis zu schaffen, ohne dass besondere Schaltungsmittel, wie Kommutierungstransformato- ren, in die Hauptstromkreise einzufügen sind und dass keine Umschaltungen in diesen Stromkreisen beim übergang zur an sich bekannten Betriebsschal tung mit selbstgeführtem Wechselrichterbetrieb der zweiten Stromrichterschaltung vorzunehmen sind.
Eine nach der Erfindung aufgebaute Schaltung für einen Stromrichtermotor mit ausgeprägtem Gleichstromzwischenkreis ist dadurch gekennzeich- net, dass der Gleichrichter derart ausgesteuert wird, dass Gleichstromimpulse mit mindestens P kurzzei tigen, stromlosen Pausen während einer Perioden dauer der erwünschten Frequenz des Stromrichter- motors von<B>0</B> bis<B>5</B> Hz in den Gleichstromzwischen- kreis gespeist werden, wobei P die Pulszahl der aus dem Wechselrichter und der Ankerwicklung des Stromrichtermotors gebildeten Stromrichterschaltung ist,
dass die Stromrichterventile des Wechselrichters in einer vorbestimmten Reihenfolge abwechselnd durch positive Gitterspannungsimpulse geöffnet oder durch eine negative Gittervorspannung gesperrt wer den, so dass die P Gleichstromirapulse nacheinander auf die einzelnen Stränge der Ankerwicklung verteilt werden und sich eine Drehdurchflutung im Anker des Motors ausbildet,
und dass nach Erreichen einer hin reichend hohen Teildrehzahl die Anlaufsteuerung ausser Betrieb gesetzt und die Steuerung für die Stromrichterventfle des Wechselrichters in einer durch den erregten Stromrichtermotor selbstgeführ ten Betriebsschaltung vorgenommen wird.
Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird bei einem Stromrichtermotor mit einer Glät- tungsinduktivität im Gleichstromzwischenkreis der Gleichrichter mit einer Konstantstromregelung für den Gleichstrom versehen, wobei dieser Regelung im Verlaufe einer Periodendauer P-Signale mit hinrei chend kurzer Dauer in gleichmässigem Abstand überlagert werden, die den Stromregler im Sinne einer Regelung auf Strom gleich Null beeinflussen und den Strom im Gleichstromzwischenkreis P-mal unterbrechen.
Da man durch eine geeignete Beeinflussung der Gitter-Steuerung des Gleichrichters in der Lage ist, den Stromfluss; im Gleichstromzwischenkreis und damit auch in den gerade stromführenden Strängen des Motors zu unterbrechen, kann der Strom durch Zünden neuer Ventile und Sperren der bisher strom führenden Ventile des Wechselrichters seinen Weg durch neue Wicklungsstränge des Motors nehmen, ohne dass der Wechselrichter eine besondere Korn- mutierungsspannung benötigt. Der Aufbau der Hauptstromkreise bleibt im Anlaufbereich und im Betriebsbereich erhalten.
Lediglich sind die Steuer stromkreise, insbesondere des Wechselrichters, beim übergang vom Anlauf in die selbstgeführte Betriebs schaltung umzuschalten, doch kann diese Massnahme in kurzer Zeit mit einfachen Mitteln vorgenommen <I>werden.</I>
Die Erfindung wird anhand der folgenden Be schreibung und der beiliegenden Zeichnungen für einen sechspulsigen Stromrichtermotor in Dreh- strombrückenschaltung beispielsweise erläutert.
Fig. <B>1</B> zeigt ein schematisches Schaltbild einer Schaltung nach der Erfindung.
Fig. 2a bis 2c zeigen charakteristische Stromver- läufe während des Anlaufvorganges.
Fig. 3a und<B>3b</B> zeigen ein Prinzipschaltbild eines Vorsteuersatzes, wie er zur Steuerung der nach Art eines Wechselrichters arbeitenden Stromrichterschal- tung nach der Erfindung benötigt wird, sowie kenn zeichnende Spannungsverläufe.
Fig. 4 ist ein Prinzipschaltbild der Betriebsschal tung mit selbstgeführtem Wechselrichterbetrieb.
In Fig. <B>1</B> ist die Schaltung eines sechspulsigen Stromrichtermotors in Drehstrombrückenschaltung mit einer Glättungsinduktivität im Gleichstromzwi- schenkreis dargestellt. Die Ankerwicklung<B>1</B> des Stromrichtermotors ist mit dem Wechselrichter<B>3,</B> der aus den sechs Stromrichterventilen 3a-f aufgebaut ist, verbunden.
Der Wechselrichter<B>3</B> wird aus dem Gleichstrom- zwischenkreis 4 mit der Glättungsdrossel <B>5</B> gespeist, der wiederum über den Gleichrichter<B>6</B> mit den Stromrichterventilen 6a-f über einen Stromrichter- transformator <B>7</B> an das Drehstromnetz<B>8</B> angeschlos sen ist.
Die Steuerung des Gleichrichters<B>6</B> erfolgt über einen Gittersteuersatz<B>11,</B> der Zündimpulse für die Stromrichterventile <B>6</B> synchron und in einstellbarer Phasenlage bezüglich der Netzspannungen des Dreh stromnetzes<B>8</B> erzeugt. Zweckmässig wird ein Gitter steuersatz auf Transistorbasis verwendet, der sich durch hohe Stellgeschwindigkeiten auszeichnet. Die Zündzeitpunkte der Gleichrichterventile <B>6</B> werden von einem Stromregler<B>10</B> vorgegeben.
In Fig. 2a ist der Verlauf des Gleichstrom-Istwer- tes I, im Gleichstromzwischenkreis schematisch dar gestellt. Zur Erzielung der stromlosen Pausen erhält der Stromregler<B>10</B> kurzzeitig ein Signal Strom gleich Null und verlagert den Zündwinkel des Gleichrich ters soweit, dass eine Gleichspannung mit optimaler Grösse und umgekehrter Polarität am Gleichstrom- zwischenkreis erscheint (Umsteuerung des Gleich richters in<B>-</B> Wechselrichterbetrieb)
. Der Gleichstrom nimmt dann trotz der grossen Induktivität im Strom kreis ziemlich rasch den Wert Null an und sämtliche bisher stromführenden Ventile verlöschen. Nach<B>Ab-</B> lauf von ca. <B>1</B> msec (Freiwerdezeit der Stromrichter- ventile) kann bereits ein neuer Stromimpuls aufge baut werden, in dem der Stromregler<B>10</B> nach Aufhe ben des Signales für eine stromlose Pause wieder be strebt ist, einen konstanten Strom in den Gleich- strornzwischenkreis zu speisen.
Fig. <B>2b</B> zeigt den zeitlichen Verlauf des Gleich- stromsollwertes I, für den Regler<B>10.</B> Die Signale für Strom gleich Null werden einem weiter unten erläu terten Zündverteiler<B>15</B> entnommen. Die Zeitdauer dieser Signale ist länger zu bemessen als die Dauer der gewünschten stromlosen Pause, um die sich bei der Verstellung der Zündwinkel im Gleichrichter<B>6</B> ergebenden Totzeiten zu berücksichtigen. Während der Zeitdauer t# bis t, (Fig. 2a) mögen die Ventile 3a und 3c des Wechselrichters geöffnet sein. Sämtliche anderen Ventile des Wechselrichters seien gesperrt. Dann fliesst der Strom durch die Stränge<B>U</B> und V, bis er bei t, verlöscht.
Nunmehr werde das Ventil 3a gesperrt und das Ventil 3e durch Anlegen positiver Gitterspannungsimpulse geöffnet. Der nächste Strom impuls fliesst in der in Fig. <B>1</B> gestrichelt eingetrage- nen Pfeilrichtung durch die Stränge<B>U</B> und W.
Diese Änderung in den mit Gleichstrom beaufschlagten Strängen des Motors bedeutet eine Drehung der An- kerdurchflutung und damit des Polrades 2 des Motors um<B>6W.</B> Es werden nun nacheinander die Ventile 3a-f so freigegeben, dass sich der in Fig. 2c gezeigte Verlauf des Stromes I" im Strang<B><I>U,</I></B><I> I,</I> im Strang V und I" im Strang W des Stromrichtermotors ein stellt.
Man erreicht auf diese Weise eine in gleich- mässigen Sprüngen von<B>60'</B> umlaufende Ankerdreh- durchflutung.
Wird eines der Ventile 6a, 6c oder 6e bzw. <B>6b,<I>6d</I></B> oder 6f des Gleichrichters gezündet, dann müssen grundsätzlich sämtliche Ventile<I>3a, 3c</I> und 3e bzw. <B><I>3b, 3d</I></B> und<B>3f</B> des Wechselrichters mit gleicher Stromdurchlassrichtung Zündimpulse empfangen können und einschaltbereit sein, damit die stromlose Pause mit kürzestmöglicher Totzeit aufgehoben wird. Welches der Ventile 3a-f jedoch tatsächlich gezün det wird, bestimmt die weiter unten beschriebene Git tersperrung des Gittersteuersatzes<B>13</B> für den Wech selrichter<B>3.</B>
Der Gittersteuersatz<B>13</B> besteht aus<B>6</B> gleicharti gen Zündimpulserzetigern, von denen<B>je</B> einer einem Wechselrichterventil zugeordnet ist. Die Eingänge der Zündimpulserzeuger für die Ventile<I>3a, 3c</I> und 3e sind parallel geschaltet und mit dem Ausgang al eines Vorsteuersatzes 12 verbunden.
Ebenso sind die Eingänge der den Ventilen<B><I>3b, 3d</I></B> und 3f zugeordne ten Zündimpulserzeuger parallel ge chaltet und an CI <B>1 -</B> s den Ausgang a" des Vorsteuersatzes 12 geführt. Nach Fig. 3a kann der Vorsteuersatz z. B. sehr einfach aus zwei sogenannten Oder -Schaltungen aufgebaut werden.
Eine Oder -Schaltung ist eine meist mit Transistoren aufgebaute sogenannte logi sche Schaltung, an deren Ausgang ein Signal er scheint, wenn an einem oder mehreren ihrer Eingän ge das Signal<B>0</B> anliegt und umgekehrt. Die Eingänge <I>ei,<U>e.,</U> e,</I> sind mit den Ventilen 6a, 6c und 6e des Gleichrichters, die Eingänge<I>ei"</I> e12, ei, mit den Ventilen<B>61, 6,1,</B> und<B>61</B> verbunden.
Die an einem Eingang anliegende Spannung ist eine Impulsspan- rung, die aus dem Gittersteuersatz<B>11</B> des Gleichrich ters entnommen wird und zeitlich mit dem von die sem Gittersteuersatz für das jeweilige Ventil 6a-f erzeugten Gitterspannungsimpuls zusammenfällt.
Nach Fia. <B>3b</B> erscheinen z. B. am Eingang ei kurzzeitige Spannungsimpulse, deren Abstand gleich einer Periode der Netzfrequenz ist und die zeitlich mit den für das Ventil 6a erzeugten positiven Gitter- spannungsimpulsen übereinstimmen. Die Eingangs spannungen an<I>ei,</I> e". <I>e,</I> sind geg eneinander um 120' (bezogen auf Netzfrequenz) und diejenigen an ei" e,2, ei, jeweils um<B>60'</B> bezüglich dieser ersteren Spannungsimpulse phasenverschoben.
Die Aus gangsspannungen an a, und a" haben dann den in Fig. <B>3b</B> gezeigten Verlauf, wobei die Rückkoppelun <I>gen</I> a,-e" und 012--e,1 dafür sorgen, dass die Aus gangsspannungen nur immer dann ihre Polarität än- dern, wenn an irgendeinem der Eingänge ein neuer Spannungsimpuls erscheint.
Die einzelnen Zündimpulserzeuger im Gittersteu ersatz<B>13</B> des Wechselrichters werden so ausgelegt, dass ein Gitterspannungsimpuls erzeugt wird, wenn sich die Polarität ihrer Steuereingangsspannung z. B. vom positiven in den negativen Sinn, ändert.
Offen sichtlich könnten dann grundsätzlich sämtliche Ven tile<I>3a, 3c, 3e</I> einen Zündimpuls an ihren Steuergit tern erhalten, wenn eines der Ventile<I>6a, 6c, 6e</I> mit gleicher Stromdurchlassrichtung gezündet wird, weil die Eingänge der den Ventilen<I>3a, 3c</I> und 3e zuge ordneten Zündimpulserzeuger parallel geschaltet und von der gleichen Ausgangsspannung U" des Vor- steuersatzes ausgelöst werden. Entsprechendes gilt für die übrigen Ventile<B><I>3b, 3d</I></B> und<B>3f</B> des Wechsel richters.
Die Wirkungsweise der Schaltung nach der Erfin dung setzt jedoch voraus, dass ein Ventil des Wech selrichters nur über ein Drittel der Periodendauer der gewünschten Motorfrequenz stromführend ist. Wäh rend der übrigen Zeit dürfen keine Zündimpulse am Steuergitter des Ventiles erscheinen.
Aus diesem Grunde erhält der Gittersteuersatz<B>13</B> eine Gitter sperrung, mit der die Zündimpulserzeugung für<B>jedes</B> Ventil gesondert ausgesetzt werden kann. überlagert man der Eingangswechselspannung eines Zündim- pulserzeugers (Spannung an a, bzw. a") eine hinrei chend hohe Gleichspannung, so dass die resultierende Eingangsspannung ihr Vorzeichen solange nicht än- #dert, wie diese Gleichspannung anliegt, dann bilden sich auch keine Gitterspannungsimpulse an dem von diesem Zündimpulserzeuger gesteuerten Ventil aus.
Weiterhin wird man zweckmässig sämtliche Ven tile 3a-f des Wechselrichters so lange sperren, wie der Stromregler<B>10</B> das Kommando für eine stromlo se Pause erhält. Dann wird eine einwandfreie Kom- mutierung des Wechselrichters trotz einer gewissen Streuung des Zeitpunktes, an dem die strornlose Pause erscheint, stets gewährleistet.
Beide Signalspannungen für die Gittersperrung werden dem Gittersteuersatz<B>13</B> über eine bereits be schriebene Oder -Schaltung 14 mit zwei Eingängen zugeführt, die für jedes Ventil des Wechselrichters gesondert vorhanden ist. Die Gittersperrung für jedes Ventil wird immer dann betätigt, wenn ein oder beide Signale vorliegen.
Ein Zündverteiler<B>15</B> liefert die Signale zur Betä tigung der Gittersperrung und bestimmt damit Zeit dauer und Reihenfolge der Stränge des Motors, die gerade Strom führen sollen. Er besteht im einfachsten Falle aus einer mit der gewünschten Motordrehzahl (Motorfrequenz) umlaufenden Schaltwelle, die sechs Nockenscheiben trägt. Durch diese Nockenscheiben werden elektrische Kontakte abwechselnd geöffnet und geschlossen, deren Zeitschaltpunkte und Schliessdauer die Reihenfolge und Zeitdauer bestim men, mit der die einzelnen Ventile des Wechselrich ters gesperrt werden.
Eine weitere Nockenscheibe liefert während eines Umlaufes (Periodendauer der Motorfrequenz) sechs kurzzeitige Impulse als Signale für den Stromregler<B>10,</B> damit die gewünschten stromlosen Pausen im Gleichstromzwischenkreis ge schaffen werden.
Offensichtlich kann die Aufgabe des Zündvertei lers auch durch eine geeignete Schaltung mit ruhen den, elektronischen Bauteilen erfüllt werden. Hat der Stromrichtermotor durch Steigerung der vom Zünd verteiler<B>15</B> vorgegebenen Frequenz eine Drehzahl erreicht, die einer Motorfrequenz von etwa<B>5</B> Hz ent spricht, kann auf die selbstgeführte Betriebsschaltung umgeschaltet werden. Der Gittersteuersatz<B>13</B> wird vom Vorsteuersatz 12 abgetrennt. Die Gittersperrung über die Schaltelemente 14 und<B>15</B> wird ausser Be trieb gesetzt.
Die Auslösespannungen für den Gitter steuersatz<B>13</B> werden nunmehr den Klemmenspan nungen des Motors entnommen, so dass synchron und in gewünschter Phasenlage, zu diesen Spannungen Gitterspannungsimpulse erzeugt werden. Der Gitter steuersatz<B>11</B> des Gleichrichters wird in gleicher Weise wie beim Anlauf vom Drehstromnetz<B>8</B> ausge löst. Der Regler<B>10</B> wird abgetrennt oder kann zur Durchführung einer Drehzahlregelung mit Anker- strombegrenzung umgeschaltet werden.
Fig. 4 zeigt ein Prinzipschaltbild, der Hauptstrom- und Steuerkreise für die Betriebsschaltung. Die Um schaltungen werden zweckmässig mit einer verlän gerten stromlosen Pause im Gleichstromzwischen- kreis vorgenommen. Da sie sehr rasch erfolgen können, verliert der Motor in dieser Pause trotz feh lender Energieeinspeisung nur wenig an Drehzahl.
Die Anlaufsteuerung wird vereinfacht, wenn die Glättungsinduktivität während des Anlassvorganges überbrückt wird und Anlasswiderstände zur Strom begrenzung in Reihenschaltung in dem Gleichstrom- zwischenkreis eingefügt werden. Es kann eine geson derte Stromregelung für den Gleichstrom entfallen, da der Gleichstrom nach öffnen des Gleichrichters bei Fehlen einer grossen Induktivität im Stromkreis rasch seine gewünschte Grösse annimmt und beim Schliessen des Gleichrichters durch eine Gittersper rung ebenso schnell zu Null wird.
Die Signale des Zündverteilers<B>15</B> zur Einstellung einer strornlosen Pause betätigen eine Gittersperrung im Gittersteuer satz<B>11</B> des Gleichrichters<B>6,</B> so dass während der ge wünschten Dauer der stromlosen Pause keine positi ven Gitterspannungsimpulse für die Ventile 6a bis f erzeugt werden und der Gleichrichter<B>6</B> keinen Strom durchlässt.
Begnügt man sich mit kleineren Anlaufdrehmo menten, dann kann bei überbrückter Glättungsdros- sel die Anlaufsteuerung noch weiter vereinfacht wer den, wenn der Gleichrichter<B>6</B> mit einem Aussteue- rungswinkel grösser als<B>60'</B> betrieben wird. Dann erhält man einen lückenden Strom im Gleich- stromzwischenkreis mit<B>6</B> natürlichen, kurzfristigen stromlosen Pausen<B>je</B> Periodendauer der Netzfre quenz. Es können dann der Stromregler<B>10</B> sowie das mit 14 bezeichnete Schaltelement entfallen.
Die Anlaufschaltung wurde für einen 6-pulsigen Stromrichtermotor mit Drehstrombrückenschaltung beschrieben. Die Erfindung ist jedoch nicht nur auf diese Stromrichterschaltung beschränkt, sondern kann durch geeignete Abwandlungen auch auf andere Stromrichterschaltungen angewendet werden.
Method for the automatic start-up and operation of a converter motor with a pronounced DC intermediate circuit this motor power from a three-phase network via a first converter circuit that works as a grid-controlled rectifier,
a direct current intermediate circuit and a second converter circuit connected to the armature winding of the motor, which the latter works like an inverter and converts the direct current fed into the direct current intermediate circuit by the rectifier into a polyphase alternating current with an arbitrarily adjustable frequency.
As is known, a converter motor built according to this circuit offers the same favorable options for stepless setting of the speed as a DC motor by changing the speed by changing the size of the DC voltage in the DC link or the size of the excitation current. However, since the converter motor, unlike the DC motor, does not have a mechanical commutator, it can be used for significantly higher drive powers.
A great difficulty arises for the converter motor with a pronounced DC link when starting from standstill. In the lower speed range, corresponding to a frequency of the motor of about <B> 0 </B> to <B> 5 </B> Hz, commutation of the armature current from one strand of the motor to an adjacent strand is not possible without special measures possible.
There is no sufficiently large voltage induced in the armature winding of the motor that could drive a commutation current through the converter valves connected to the quenching phase and thus quench the current in this phase.
To overcome this difficulty, it has been proposed to initially drive the converter motor by means of a special starting motor to a partial speed, corresponding to a frequency of the motor of about <B> 5 </B> to <B> 10 </B> Hz. Then the starter motor is switched off and the converter motor is connected to the feeding three-phase network.
It is also known to switch a commutation transformer in series with the strands of the motor during this lower speed range, which has a sufficiently large commutation voltage with a frequency of z. B. <B> 50 </B> Hz from a separate network to the terminals of the motor. After the partial speed required for self-commutated operation has been reached, the commutation transformer is disconnected from the mains and bridged on the secondary side.
The invention has set itself the task of creating a circuit for the automatic start-up and operation of a converter motor with a pronounced DC intermediate circuit, without special switching means, such as commutation transformers, having to be inserted into the main circuits and no switchovers in these circuits during transition are to be made to the known operating scarf device with self-commutated inverter operation of the second converter circuit.
A circuit constructed according to the invention for a converter motor with a pronounced DC intermediate circuit is characterized in that the rectifier is controlled in such a way that direct current pulses with at least P short, currentless pauses during a period of the desired frequency of the converter motor of <B> 0 </B> to <B> 5 </B> Hz are fed into the direct current intermediate circuit, where P is the number of pulses of the converter circuit formed from the inverter and the armature winding of the converter motor,
that the converter valves of the inverter are alternately opened in a predetermined sequence by positive grid voltage pulses or blocked by a negative grid bias voltage, so that the P direct current pulses are distributed one after the other to the individual strands of the armature winding and a rotary flux is formed in the armature of the motor,
and that after a sufficiently high partial speed has been reached, the start-up control is put out of operation and the control for the converter vent of the inverter is carried out in an operating circuit that is self-guided by the energized converter motor.
According to a further embodiment of the invention, in a converter motor with a smoothing inductance in the direct current intermediate circuit, the rectifier is provided with a constant current control for the direct current, this control being superimposed over the course of a period of P signals with a sufficiently short duration at an even distance, which the Influence the current regulator in the sense of a regulation to zero current and interrupt the current in the direct current intermediate circuit P times.
Since one is able to control the current flow by appropriately influencing the grid control of the rectifier; In the DC intermediate circuit and thus also in the current-carrying strands of the motor, the current can find its way through new winding strands of the motor by igniting new valves and blocking the previously current-carrying valves of the inverter, without the inverter requiring a special grain mutation voltage . The structure of the main circuits is retained in the start-up area and in the operating area.
Only the control circuits, in particular of the inverter, have to be switched over from start-up to the self-commutated operating circuit, but this measure can be carried out in a short time using simple means. </I>
The invention is explained using the following description and the accompanying drawings for a six-pulse converter motor in a three-phase bridge circuit, for example.
FIG. 1 shows a schematic circuit diagram of a circuit according to the invention.
2a to 2c show characteristic current courses during the start-up process.
3a and 3b show a basic circuit diagram of a pilot control set, as is required for controlling the power converter circuit according to the invention, which operates like an inverter, as well as characteristic voltage curves.
Fig. 4 is a schematic diagram of the operating scarf device with self-guided inverter operation.
In FIG. 1, the circuit of a six-pulse converter motor in a three-phase bridge circuit with a smoothing inductance in the direct current intermediate circuit is shown. The armature winding <B> 1 </B> of the converter motor is connected to the inverter <B> 3 </B>, which is made up of the six converter valves 3a-f.
The inverter <B> 3 </B> is fed from the DC link 4 with the smoothing choke <B> 5 </B>, which in turn via the rectifier <B> 6 </B> with the converter valves 6a-f a converter transformer <B> 7 </B> is connected to the three-phase network <B> 8 </B>.
The rectifier <B> 6 </B> is controlled via a grid control set <B> 11 </B>, the ignition pulses for the converter valves <B> 6 </B> synchronously and in an adjustable phase position with respect to the mains voltages of the three-phase network < B> 8 </B> generated. It is advisable to use a grid tax rate based on transistors, which is characterized by high actuating speeds. The ignition times of the rectifier valves <B> 6 </B> are specified by a current regulator <B> 10 </B>.
2a shows the course of the direct current actual value I in the direct current intermediate circuit. To achieve the currentless pauses, the current regulator <B> 10 </B> briefly receives a signal current equal to zero and shifts the ignition angle of the rectifier so that a DC voltage of the optimal size and reversed polarity appears on the DC link (reversing of the rectifier in <B> - </B> inverter operation)
. The direct current then takes on the value of zero rather quickly despite the large inductance in the circuit and all valves previously carrying current go out. After a <B> run </B> of approx. <B> 1 </B> msec (time the converter valves become free), a new current pulse can be built up in which the current controller <B> 10 </ B > after the signal for a currentless pause has been canceled, the aim is to feed a constant current into the DC link.
Fig. 2b shows the time course of the direct current setpoint I for the controller 10. The signals for current equal to zero are sent to an ignition distributor 15 explained below / B> taken. The duration of these signals is to be longer than the duration of the desired currentless pause, in order to take into account the dead times resulting from the adjustment of the ignition angle in the rectifier <B> 6 </B>. During the time period t # to t 1 (FIG. 2a), valves 3a and 3c of the inverter may be open. All other valves on the inverter are blocked. The current then flows through the strands <B> U </B> and V until it extinguishes at t.
Valve 3a is now blocked and valve 3e is opened by applying positive grid voltage pulses. The next current pulse flows through the strands <B> U </B> and W in the arrow direction shown in dashed lines in FIG. 1.
This change in the strands of the motor subjected to direct current means a rotation of the armature flow and thus of the rotor 2 of the motor by <B> 6W. </B> The valves 3a-f are now released one after the other so that the in Fig. 2c shows the course of the current I "in strand <B> <I> U, </I> </B> <I> I, </I> in strand V and I" in strand W of the converter motor.
In this way, a rotating armature flood is achieved in uniform steps of <B> 60 '</B>.
If one of the valves 6a, 6c or 6e or <B>6b,<I>6d</I> </B> or 6f of the rectifier is ignited, then all valves <I> 3a, 3c </I> and 3e or <B> <I> 3b, 3d </I> </B> and <B> 3f </B> of the inverter can receive ignition pulses with the same current flow direction and be ready to switch on so that the currentless pause is canceled with the shortest possible dead time . Which of the valves 3a-f is actually ignited is determined by the grid lock of the grid control rate <B> 13 </B> for the inverter <B> 3. </B>, which is described below
The grid control rate <B> 13 </B> consists of <B> 6 </B> similar ignition pulse generators, of which <B> each </B> is assigned to an inverter valve. The inputs of the ignition pulse generator for the valves <I> 3a, 3c </I> and 3e are connected in parallel and connected to the output al of a pilot set 12.
Likewise, the inputs of the ignition pulse generators assigned to the valves <B> <I> 3b, 3d </I> </B> and 3f are connected in parallel and the output a "des at CI <B> 1 - </B> s Pre-control rate 12. According to Fig. 3a, the pre-control rate can, for example, be built up very simply from two so-called OR circuits.
An OR circuit is a so-called logic circuit, usually built with transistors, at the output of which a signal appears when the signal <B> 0 </B> is applied to one or more of its inputs and vice versa. The inputs <I> ei, <U> e., </U> e, </I> are connected to the valves 6a, 6c and 6e of the rectifier, the inputs <I> ei "</I> e12, ei, connected to the valves <B> 61, 6,1, </B> and <B> 61 </B>.
The voltage applied to an input is a pulse voltage which is taken from the grid control rate 11 of the rectifier and coincides with the grid voltage pulse generated by this grid control rate for the respective valve 6a-f.
According to FIG. <B> 3b </B> appear e.g. B. at the input ei short-term voltage pulses, the spacing of which is equal to one period of the mains frequency and which coincide in time with the positive grid voltage pulses generated for the valve 6a. The input voltages at <I> ei, </I> e ". <I> e, </I> are in relation to each other around 120 '(based on the mains frequency) and those at ei" e, 2, ei, are around < B> 60 'out of phase with these former voltage pulses.
The output voltages at a, and a ″ then have the curve shown in FIG. 3b, with the feedbacks a, -e ″ and 012-e, 1 for this ensure that the output voltages only change their polarity when a new voltage pulse appears at one of the inputs.
The individual ignition pulse generator in the grid control replacement <B> 13 </B> of the inverter are designed so that a grid voltage pulse is generated when the polarity of their control input voltage z. B. from positive to negative, changes.
Obviously, all valves <I> 3a, 3c, 3e </I> could then basically receive an ignition pulse on their control grids if one of the valves <I> 6a, 6c, 6e </I> is ignited with the same current flow direction, because the inputs of the ignition pulse generators assigned to valves <I> 3a, 3c </I> and 3e are connected in parallel and triggered by the same output voltage U "of the pilot control unit. The same applies to the other valves <B> <I> 3b , 3d </I> </B> and <B> 3f </B> of the inverter.
However, the operation of the circuit according to the invention requires that a valve of the inverter is only energized for over a third of the period of the desired motor frequency. During the rest of the time, no ignition pulses may appear on the valve control grid.
For this reason, the grid control rate <B> 13 </B> has a grid lock with which the ignition pulse generation for <B> each </B> valve can be stopped separately. If a sufficiently high DC voltage is superimposed on the AC input voltage of an ignition pulse generator (voltage at a "or a"), so that the resulting input voltage does not change its sign as long as this DC voltage is applied, then grid voltage pulses are not generated the valve controlled by this ignition pulse generator.
Furthermore, it is expedient to block all of the inverter's valves 3a-f as long as the current regulator <B> 10 </B> receives the command for a currentless pause. Then perfect commutation of the inverter is always guaranteed despite a certain spread of the time at which the dead pause appears.
Both signal voltages for the grid lock are fed to the grid control set <B> 13 </B> via an OR circuit 14 with two inputs, which has already been described and is available separately for each valve of the inverter. The grid lock for each valve is always activated when one or both signals are present.
An ignition distributor <B> 15 </B> supplies the signals for activating the grid lock and thus determines the duration and sequence of the strings of the motor that are supposed to carry current. In the simplest case, it consists of a control shaft rotating at the desired motor speed (motor frequency), which carries six cam disks. By means of these cam disks, electrical contacts are alternately opened and closed, their time switching points and duration of the closing determine the sequence and duration with which the individual valves of the inverter are blocked.
Another cam disc supplies six short-term pulses as signals for the current controller <B> 10 </B> during one revolution (period of the motor frequency) so that the desired currentless breaks in the DC link can be created.
Obviously, the task of the Zündvertei lers can also be fulfilled by a suitable circuit with resting electronic components. If, by increasing the frequency specified by the ignition distributor <B> 15 </B>, the converter motor has reached a speed that corresponds to a motor frequency of about <B> 5 </B> Hz, the self-controlled operating circuit can be switched over. The grid tax rate <B> 13 </B> is separated from the input tax rate 12. The grid lock via the switching elements 14 and 15 is put out of operation.
The trigger voltages for the grid control set <B> 13 </B> are now taken from the terminal voltages of the motor, so that grid voltage pulses are generated synchronously and in the desired phase position for these voltages. The grid control set <B> 11 </B> of the rectifier is triggered in the same way as when starting the three-phase system <B> 8 </B>. The controller <B> 10 </B> is disconnected or can be switched over to implement speed control with armature current limitation.
Fig. 4 shows a basic circuit diagram of the main power and control circuits for the operating circuit. The switchovers are expediently carried out with an extended currentless pause in the DC link. Since they can be done very quickly, the motor loses only a little speed in this pause despite the lack of energy supply.
The start-up control is simplified if the smoothing inductance is bridged during the start-up process and start-up resistors to limit the current are inserted in series in the DC link. There is no need for a separate current control for the direct current, since the direct current quickly assumes its desired size after opening the rectifier in the absence of a large inductance in the circuit and just as quickly goes to zero when the rectifier closes due to a grid lock.
The signals of the ignition distributor <B> 15 </B> to set a no-current break activate a grid lock in the grid control set <B> 11 </B> of the rectifier <B> 6 </B> so that during the desired duration of the currentless break, no positive grid voltage pulses are generated for the valves 6a to f and the rectifier <B> 6 </B> does not let any current through.
If you are satisfied with lower starting torques, the start-up control can be simplified even further with a bridged smoothing throttle if the rectifier <B> 6 </B> has a control angle greater than <B> 60 '</B> is operated. Then you get a discontinuous current in the DC link with <B> 6 </B> natural, short-term currentless pauses <B> per </B> period of the mains frequency. The current regulator <B> 10 </B> and the switching element labeled 14 can then be omitted.
The start-up circuit was described for a 6-pulse converter motor with a three-phase bridge circuit. However, the invention is not limited only to this converter circuit, but can also be applied to other converter circuits through suitable modifications.