DE1413461A1 - Converter circuit - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Stromriehtereohaltung, vorzugeweiae für Motorbetrieb mit mindestens zwei Stromriohtergruppen, von denen die eine ale Gleichrichter und die andere als *eohaelriohter arbeitet und mit einer Leitapannungs-Csteuerspannunge-) Quelle für beide Gruppen,The invention relates to a Stromreihtereohaltung, vorzugeweiae for motor operation with at least two Stromriohtergruppen, from which the one ale rectifier and the other as * eohaelriohter works and with a leading voltage-C control voltage-) Source for both groups,
FUr Motore mit regelbarer und umkehrbarer Urenzahl aind in letzter Zeit mehrere Stromriohteraohaltungen mit wenigstens zwei Otromrichtergruppen entwickelt wurden, von welchen die eine ale Gleichrichter und die andere als wechselrichter wirkt. Eine solche ätromrichtersohaltung kann beispielsweise aua zwei Stromriontern in 8-uohaltung (kreuz-Sohaltung) filr umkehrbaren Betrieb von Gleichetrommotoren oder aus einem sogenannten Umriohter ohne Gleiohstromzwlsohenstufe bestehen. Der zuletzt genannte Stromrichter kann beispielsweise so ausgebildet sein, daß der Umriohter für jede Phase der Ausgangsseite zwei antiparallelgesohaltete Yentilgruppen hat, die am speisenden neonselstromnets angeeohloeeen sind.For motors with adjustable and reversible Ur number aind in Lately several Stromriohterao poses with at least two Otromrichtergruppen were developed, of which one ale Rectifier and the other acts as an inverter. Such a power converter maintenance can, for example, also include two power converters in 8-position (cross-like position) for reversible operation from synchronous motors or from a so-called Umriohter without Gleiohstromzwlsohenstufe exist. The last mentioned converter can for example be designed so that the Umriohter for each phase of the output side two anti-parallel held Yentilgruppen, who angeeohloeeen at the dining neonselstromnets are.
-2--2-
009833/0071009833/0071
"2V U13A61" 2 V U13A61
Bei solchen Stroarichtersohaltungen treten AuegleichstrOne auf, die bei einfachen Verhältnissen zwischen Eingangafrequena und Ausgangsfrequenz Gleichströme sind, während eie bei Frequenz« Verhältnissen in der Näh· von solchen einfachen Verhältnissen den Charakter von niederfrequenten Weohselströeen haben. Ua solche Ströme zu vermeiden, au£ man in die Stromriohtersteuerung eingreif en, wobei aan zweokeäßigerweiee die Leitspannung ändert, die die Auegangsspannung und Ausgangsfrequenz der S tr umrichter schaltung angibt· Bei einer gewöhnlichen 8-Sohaltung können die Aus— gleiohströme gans einfaoh dadurch rermieden werden, daö «an die Qleiohriohtergruppe mit niedrigerer Spannung ale die Weehselriohtergruppe treibt. Eine solche einfache Lösung kann jedoch nicht bei einer Umrlohtersohaltung verwendet werden, wo innerhalb jeden Paares τοπ Ventilgruppen jede Gruppe in jeder Periode zwischen Gleiohrichtung und neohselriohtung wechselt. Es ist stattdessen rorgesohlagen worden, für jede der beiden Stromriohtergruppen eine feste Gleichspannung zu der Leitspannung su addieren, aber dies ergibt eine schleohte Kurvenform der Ausgangsspannung, wenn die frequenz niedrig und/oder die Amplitude auf der Ausgangsseite klein 1st.In such strobe positions, external direct currents occur which, with simple ratios between input frequencies and output frequencies, are direct currents, while with frequency ratios close to such simple ratios, they have the character of low-frequency alternating currents. Ua to avoid such currents, au £ changing the control voltage in the Stromriohtersteuerung engaging en wherein aan zweokeäßigerweiee that the Auegangsspannung and output frequency of the S tr inverter circuit indicating · In an ordinary 8-Sohaltung can gleiohströme training goose einfaoh thereby be rermieden That the group of leaders is driving with lower tension than the group of leaders. However, such a simple solution cannot be used in a Umrlohtersohaltung, where within each pair of τοπ valve groups each group changes between sliding direction and neohselriohtung in each period. Instead, it has been decided to add a fixed DC voltage to the master voltage su for each of the two groups of current conductors, but this results in a slow waveform of the output voltage when the frequency is low and / or the amplitude on the output side is small.
Die Torliegende Srfindung ist auf des Prinzip aufgebaut, daß die Gleiohrlohterspannung ständig kleiner ist als die weoneelriohter*- epannung. Sine Stromrichterspannung nach der Erfindung ist durch Steuerkreise gekennzeichnet, die so angeordnet sind, daJ in jeder Halbperiode ein positiver Unterschied zwischen der «veohselriohterapannung und der ttleiohrloiiterepannung auftritt, der der Amplitude der LeitSpannung folgt.The goal-lying Srfindung is based on the principle that the Gleiohrlohter tension is constantly smaller than the weoneelriohter * - tension. Sine converter voltage according to the invention is through Control circuits which are arranged in such a way that in each Half-period a positive difference between the "veohselriohterapension and the ttleiohrloiiter tension occurs, that of the amplitude the control voltage follows.
00 98 33/007100 98 33/0071
■ " 5 " U13A61■ " 5 " U13A61
9eaä8 einer Auef lihrung der Erfindung können die genannten Steuerkreise einen spannungsrlohtungsabhängigen Spannungsteiler awiaehen der Leltspannungsquelle und den beiden Stroarlohtergruppen und naoh einer anderen AusfUnrungsfora einen Spannungsteiler swisehen der Leitspannungsquelle und den beiden Stroariohtergruppen haben, der swei einander entgegengesohaltete uleiohspaimungequellen enthält, deren Potential den Aaplitudenwert der Leitspannung folgt·9ea-8 of an implementation of the invention, the control circuits mentioned Create a voltage divider dependent on the voltage redirection the Leltspannungsquelle and the two Stroarlohter groups and see a voltage divider according to another design the control voltage source and the two groups of straws have, the two opposing uleiohspaimunge sources contains the potential of the aaplitude value of the master voltage follows
Sie Erfindung 1st la folgenden an Hand der Zeichnung erläutert, in dieser seigernThe invention is explained below with reference to the drawing, in this seigern
üarlohteraohaltung ohne Gleiohstromzwieohenstufe, üarlohteraohaltung without Gleiohstromzwieohenstufe,
Fig. 2 eine der Möglichkeiten sur Lösung der Erfindungsaufgabe» Fig. 2 one of the possibilities for solving the problem of the invention »
Fig. 3 und 4 die aus Fig. 2 folgenden Jturvenforaen, Fig. 5 eine Änderung der Schaltung naoh Flg. 2 alt3 and 4 show the curve fora following from FIG. 2, Fig. 5 shows a change in the circuit naoh Flg. 2 old
verbesserter Kurvenfora,improved curve format,
Flg. 6 eine andere Schaltung naoh der Erfindung und Fig. 7 die lurvenfora der Schaltung naoh Flg. 6·Flg. 6 shows another circuit according to the invention and Fig. 7 the curve shape of the circuit naoh Flg. 6 ·
In tig; 1 ist ein Uarlohter geseigt, der ein Priaärnets rst alt eine« Sekundärnets uvx verbindet, das sua Betrieb eines Weohsel-■iroaaotors 13 dient· Der Uariohter uafaßt sechs Tentilgruppen 1-6 alt je drei gesteuerten Ventilen. Jede Phase des Sekundär* aetses ist alt dea Priaärnets durch ein Paar Tentilgruppen und sugehörlge Reaktoren 7-12 verbunden, tenn die Tentilgruppen 1-6In tig; 1 is a priest who is a priest who is old a «secondary network uvx connects, the sua operation of a Weohsel- ■ iroaaotor 13 serves · The Uariohter comprises six groups of valves 1-6 old three controlled valves each. Each phase of the secondary * aetses is old dea Priaärnets by a pair of valve groups and Connected reactors 7-12, separate the valve groups 1-6
009833/0071 -4-009833/0071 -4-
~*~ U13461~ * ~ U13461
mit Hilf· einer in bekannter Weise hergeleiteten Leitspannung eit derselben Phaeeniehl wie da· Sekundärnete gesteuert werden, wird ■•in· Spannung dieser Leitspannung sowohl in Hinsicht auf Spannung al· auch Frequen« folgen. Sie beiden eu einer Phase de· Sekundärnetsee gehörenden Ventilgruppen werden ·1η Paar von Strom* riohtergruppen bilden, und während einer Halbperiode wird die eine Gruppe al· Gleichrichter, die andere al· Wechselrichter arbeiten· In der näoheten Halbperiode wird das Verhältnis umgekehrt ••in. Wenn dabei die Leitspannung für beide Gruppen gleich 1st, werden wie früher erwähnt Ausgleichstrttme entstehen, die Gleion-•tröee oder niederfrequente Wechselströme sind· Si··· können reoht hoch werden, weil der Widerstand in dem Krti·, der die Ventile 1 und 2, die Reaktoren 7 und 8 und die Phasenleiter d·· Priaärnetie« enthält, sicmlioh klein let·with the aid of a control voltage derived in a known manner the same phase as the secondary network is controlled ■ • in · voltage of this master voltage both in terms of voltage al · also Frequen «follow. You two eu a phase of Secondary network belonging valve groups are 1η pair of current * form riohtergruppen, and during a half-period the one group as rectifiers, the other as inverters In the next half-period the relationship will be reversed ••in. If the control voltage is the same for both groups, As mentioned earlier, equalization flows will arise, the Gleion trough or low-frequency alternating currents are · Si ··· can be high because of the resistance in the Krti ·, which the Valves 1 and 2, the reactors 7 and 8 and the phase conductors d Priärnetie "contains, sicmlioh klein let ·
Si· genannten Ströme können rermleden werden, wenn man dafür Borgt, daß die Spannung der gleichrichtenden Gruppe ständig niedriger al· die Wechselrichterspannung ist, wob·! es denkbar war«, •in· Sohaltung neon Fig. 2 su rerwenden. In dieser sind in «inphaaiger Ausführung die beiden Ventilgruppen 1 und 2 «wischen Primärnets rat und Sekundärphase χ geschaltet dargestellt· Für die Steuerung dieser beiden Stromrichter ist eine Leltepannungs- quell· 14 angedeutet, deren Spannung und Frequen» der im Sekundär* nets gewünschten Spannung und Frequens entsprechen, Si· Leitepannungequelle 14 ist an den Stromrichtern über Widerstand· 15 und 16 angeschlossen, und zwischen diesen und den Stromriohtern iet ein Spannungeteller geschaltet, der swei Widerstände 17 und 18 umfaßtSi · mentioned currents can be rermleden, if one is for it Borrows that the voltage of the rectifying group is constantly lower than the inverter voltage, whereby ·! it was conceivable «, • Use in the neon position Fig. 2. In this are in «inphaiger Execution of the two valve groups 1 and 2 «between primary network and secondary phase χ shown switched · For the control of these two converters is a voltage source 14 indicated, the voltage and frequency of which in the secondary * nets correspond to the desired voltage and frequencies, Si · conductor voltage source 14 is connected to the converters via resistors 15 and 16 connected, and between these and the Stromriohtern iet Switched voltage plate, which comprises two resistors 17 and 18
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• 5 "■ UT3A61• 5 "■ UT3A61
und dessen Mittelpunkt libtr einen Widerstand 19 an tin·» Verbiadungspunkt swisohen den Steuerkreisen fttr die beiden Stromrichter angeschlossen ist. Vm au erreichen» daß in jeden Augenblick dl« Auagangaspannung von dar als Gleichrichter arbeitenden Stromriohtergruppe kleiner ist ale die τοη der al« Weehselrioater arbeitenden, elnd zwei entgegengesohaXtete Gleichspannungen 20 und 21 eingeschaltet« In dieser Weise werden die beiden Stroorioaterspan* nungen eine Xurrenforsi bekommen, die au· fig. 3 hervorgeht« Xn dieser figur Bind einnal die Spannungen B^ und Bg^ Ton den CHeiohapannungequellen 20 und 2t und zum andern die beiden LeIt* spannungen ^ 1^1** -^i S**öie^i die den Ventilgruppen 1 bav», 2 auge* führt werden. Ohne diese öleiohapannungeq.uellen wurden die beiden KuTTtn «ueastmenfallen. Mit richtiger SdhaXtung wird wahrend der xuerst gezeigten Halbperiode die Ventilgruppe 2 als Gleichrichter und die Ventilgruppe 1 als Wechselrichter arbeiten, während la der nächsten Halbperiode das Verhältnis umgekehrt wird· Dadureh wird die Phasenspamnung x, die »it einer gestrlohelten Xinie angedeutet ist, eine Kurrenform bekomaen, die aus den Halbperioden der beiden Teilspannungen susamaengesetst ist» die die kleinst· Amplitude haben» und die entsprechende Wechselrichterspannung wird aus den Halbperioden mit größter Amplitude bestehen».and the center point of which a resistor 19 is connected to the connection point between the control circuits and the two converters. You can achieve "that at every moment the output voltage of the current rectifier group working as a rectifier is smaller than the τοη of the al" electrical rioater working, and two opposing DC voltages 20 and 21 are switched on. " the au · fig. 3 shows "In this figure, the voltages B ^ and Bg ^ and the CHeioha voltage sources 20 and 2t and on the other hand the two line voltages ^ 1 ^ 1 ** - ^ i S ** öie ^ i the valve groups 1 bav" , 2 eyes * lead. Without these sources of oil failure, the two KuTTtn "would fall into the trap. With proper care, valve group 2 will work as rectifier and valve group 1 as inverter during the half-period shown, while the ratio will be reversed during the next half-period. In this way, the phase span x, which is indicated by a flared line, will take on a curvilinear shape , which is susamaengesetst from the half periods of the two partial voltages »which have the smallest · amplitude» and the corresponding inverter voltage will consist of the half periods with the greatest amplitude ».
Der in Fig. 2 und 3 geseigte PaXX kenn an eich al· sufrledenetellend betrachtet werden, da die dort geseigte SurvenXora der Span«· nuttg ζ eine gute Annäherung an die Sinusfora ergibt. Weniger günstig wird jedoch da· Verhältnis bei niedriger Spannung oder fre^uen« de· Sekundärnetse·» in welche* fall di·The PaXX shown in FIGS. 2 and 3 is known as sufrledenetellend be considered, since the SurvenXora that is there, the span «· nuttg ζ gives a good approximation of the sinus fora. Fewer However, the ratio becomes favorable at low voltage or happy «de · secondary network ·» in which * case di ·
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"Λ*" U13461"Λ *" U13461
wie in Fig· 4 gezeigt aussehen werden· In dieaea fall wird der SißfluS der Glelohepannungen S20 und I21 unnötig gref* wodureh die Spannung χ dae Aueeehen von einigen verfalltnieaäSlg kursen Sinuahalbwellen alt kleiner Aaplltude bekoaat, die duroh lange epannungalose Intervalle getrennt sind.will look as shown in Figure x 4 x dieaea In case the SißfluS the Glelohepannungen S 20 and I 21 * unnecessary gref any misuse the voltage χ dae Aueeehen of some courses verfalltnieaäSlg Sinuahalbwellen old smaller Aaplltude bekoaat that duroh epannungalose long intervals are separated.
Geatte der Erfindung wird deshalb vorgeeohlagea» dl· Steuerkroi·· des Stroariohtore derart anzuordnen, deJ der Unteraeniec swisehen Veoheelrlohter·*· und Gltiohrioht»rspannung von der Aaplitude der Leitepannung abhängig wird· Sin eolohes Resultat kann erreicht werden, wenn die Spannungen Ig0 und Bj1 variabel In Abhängigkeit von der Aaplitude der Leltepannungs<iuelle geaaoht werden« b«i» epieleweiee proportional ao. dleeer. In dieeea fall werden bei niedriger Spannung oder fre^uens die Leitapannangekurven anstelle dee in fig« 4 geseigten Aussehens dae in fig» 5 geselgte annohaon» Dadurch daß die Spannungen E«o und S«« dea Aaplitudenwert der Seitepannung folgen, werden sie in diesea Fall kleine Werte an» nehaen» und die Auegangeepannung x, dl· iaaer nooh den Halbperioden folgt» die die kleinste Aaplitude haben, wird annähernd sinusförmig und die epannungaloeen Intervalle swisohen den Halb» Perioden werden aiealien kurs«The invention is therefore given to arrange the control circlet of the straw gate in such a way that the lower voltage is dependent on the magnitude of the line voltage when the voltages Ig 0 and Bj 1 variable Depending on the length of the voltage source, "b" i "are epieleweiee proportionally ao. dleeer. In dieeea case are at low voltage or fre ^ uens the Leitapannangekurven dee instead in fig "4 geseigten appearance dae in fig" 5 geselgte annohaon "This ensures that the voltages E" o and S «« dea Aaplitudenwert follow the Seitepannung, they will theseA If small values "approach" and the external voltage x, which usually follows the half-periods "which have the smallest aaplitude, becomes approximately sinusoidal and the periodic intervals change to the half"
Une andere Ausführungsfora der Erfindung geht au· fig« $ nervest dl· den in flg» 2 angedeuteten Spannung·teiler alt den Widerständen 17 und 18 darstellt« Aue diesea 8pennungsteller sind dl· Ipannunge^uellen 20 und 21 weggelaseen und stattdessen Seile der Widerstände 17 und 18 alt Hilf· von Dioden 22, 23 kuragesehIossenAnother embodiment of the invention is based on the fact that the voltage divider indicated in flg. 2 shows the resistors 17 and 18 and 18 old help from diodes 22, 23 cure owners
0 0 9 8 3 3/00710 0 9 8 3 3/0071
- T- T
· LttTth die·· Ausführung der Spannungsteiler wird die an •in· «troariehtergruppe gelieferte Leitepannung während der einen Halbperiode nioht iron der entepreehenden Diode beeinflußt, während la der anderen Halbperiode diese Diode einen Soll der Leit-•pannung kureeohließen wird, nodureh dl· Amplitude dieeer Halbperiode kleiner wird all dl· •rat·!'·· Zn die·er $·!■· werden dl· teiden Leitepannungen da· in fig. ? gezeigte Aueeehen erhalten» no dl· Yentilgruppe 1 dl· mit L1 aarkierte Knxrenfor», die alt •iner geetriohelten Linie ji»ieiOQnet ISt9 nährend dl· Stroarlohtar gruppe 2 eine £·1tspannung,L2 erhält, die alt rollen Linien darg··teilt 1st« Wie la Torhergehenden Fall wird die Auegiingoepan-· LttTth the ·· design of the voltage divider, the line voltage supplied to the group during the one half-cycle will not be influenced by the corresponding diode, while in the other half-cycle this diode will cast a nominal value of the line voltage, nor dl · amplitude This half-period becomes smaller all the · • rat ·! '·· Zn the · er $ ·! ■ · the last line voltages are there · in fig. ? Aueeehen shown receive »no dl · Yentilgruppe 1 dl · Knxrenfor» marked with L1, the old • in a triohelte line ji »ieiOQnet ISt 9 nourishing dl · Stroarlohtargruppe 2 a £ · 1t tension, L2 receives, the old rolling lines shown ·· divides 1st «As in the previous case, the Auegiingoepan
einer Atta« χ eine Kttrrenfora erhalten, die/aus d«n Halbperioden alt dar kleine ten Aaplltud· eaeaaaenge·· taten Currenfora «ntaprloht} In die»«a lall koaaan keine »pannoagsloeen Intervall· vor, wodureh dl· lurrenfora la wesentlichen eiaueföraig wird»an atta «χ receive a Kttrrenfora, which is / from the half-periods old small ten Aaplltud · eaeaaaenge ·· taten Currenfora «ntaprloht} In the »« a lall koaaan no »pannoagsloeen interval · before, wodureh dl · lurrenfora la essential egg-shaped »
Dl· In Fig. 2 und 6 geieigten Sohaltungen können In rielerlei Welsen rariiert werden, weeentlloh 1st jedooh, dal dl· Leitepan- MWB ito dl· gleiohriohtende Gruppe kleiner int al· die für dl· weoheelriohtende drupp· and daS der Untereehied to· Aaplituden- «art der Leitepannung anhingt·The attitudes matched in FIGS. 2 and 6 can be varied in various kinds of catfish, however, the dl Leitepan MWB ito dl gleiohriohtende group smaller than the one for the weoheelriohtende drupp and the subordinate group to aaplituden - «type of line voltage is attached ·
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