DE1438406C

DE1438406C - Inverter for frequency conversion of three-phase alternating currents

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Publication number: DE1438406C
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl Ing 6800 Mannheim Almenhof Depenbrock
Original assignee: Brown, Boveri & Cie AG, 6800 Mann heim Kafertal
Publication date: 1971-01-07

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Umrichter zur Frequenzumwandlung von Dreiphasen-Wechselströmen, insbesondere zur Erzeugung niederfrequenter dreiphasiger Wechselströme aus netzfrequenten dreiphasigen Wechselströmen, bestehend aus Anordnungen von gesteuerten Gasentladungsventilen oder steuerbaren Halbleiterventilen, die in Verbindung mit ihren speisenden Transformatorwicklungen Teilstromrichter bilden, die zusammen in Dreieck geschaltet sind.The invention relates to a converter for frequency conversion of three-phase alternating currents, especially for generating low-frequency three-phase alternating currents from mains-frequency three-phase Alternating currents, consisting of arrangements of controlled gas discharge valves or controllable semiconductor valves which, in connection with their feeding transformer windings, are partial converters that are connected together in a triangle.

Für die Umwandlung eines Dreiphasen-Wechselstromes gegebener Frequenz, beispielsweise der Netzfrequenz eines Drehstromnetzes, in einen Dreiphasen-Wechselstrom anderer Frequenz hat es sich oft als vorteilhaft erwiesen, die als Umrichter bekannten Stromrichterschaltungen mit gesteuerten Gasentladungsventilen oder mit steuerbaren Halbleiterventilen zu verwenden. Diese Umrichter haben gegenüber Maschinenumformern nicht nur den Vorzug, eine Umformung mit einem verhältnismäßig guten Wirkungsgrad zu ermöglichen, sondern auch den weiteren Vorteil einer praktisch trägheitslosen Steuerbarkeit. Sie sind daher für eine frequenzelastische Stromumwandiung besonders geeignet.For converting a three-phase alternating current of a given frequency, for example the mains frequency a three-phase network, in a three-phase alternating current of a different frequency, it has often turned out to be The converter circuits known as converters with controlled gas discharge valves have proven advantageous or to use with controllable semiconductor valves. These inverters have opposite Machine converters not only have the advantage of converting with a relatively high degree of efficiency to enable, but also the further advantage of practically inertia-free controllability. They are therefore particularly suitable for frequency-elastic current conversion.

Eine derartige bekannte Schaltung eines dreiphasigen Umrichters zur Frequenzumwandlung dreiphasiger Wechselströme ist aus drei Stromrichtern in einer Antiparallelschaltung aufgebaut, die gruppenweise in Stern geschaltet sind. Hierbei bilden die Zuleitungen der Primärwicklungen der Stromrichtertransformatoren, die auch zu einem einzigen Transformator mit gemeinsamer Primärwicklung zusammengefaßt sein können, die eine Seite der Drehstromübertragung, während die Anschlußleitungen an die äußeren Sternpunkte der Stromrichterschaltung die andere Seite der Drehstromübertragung darstellen.Such a known circuit of a three-phase converter for frequency conversion of three-phase Alternating currents are made up of three converters in an anti-parallel connection that are grouped are connected in star. The feed lines of the primary windings of the converter transformers form which are also combined into a single transformer with a common primary winding can be one side of the three-phase transmission, while the connecting cables to the outer star points of the converter circuit represent the other side of the three-phase transmission.

Eine besondere Bedeutung haben derartige Stromrichteranordnungen für die läuferseitige Erregung von Asynchronmaschinen erlangt, bei der den Läuferwicklungen ein Dreiphasenstrom der Schlupffrequenz mit veränderbarer Höhe und Phasenlage zugeführt werden muß. Infolge der Speisung jeder Phase der Läuferwicklung der Asynchronmaschine über antiparallelgeschaltete Stromrichter hat man die Einstellung der Höhe und der Phasenlage der Läuferströme relativ zu der Phasenlage der Läuferspannungen weitgehend in der Hand, so daß man auf diese Weise in der Lage ist, die Drehzahl und die Wirk- und Blindleistung der Asynchronmaschine unabhängig voneinander einzustellen oder zu regeln.Such converter arrangements are of particular importance for the excitation of the rotor Asynchronous machines are obtained in which the rotor windings have a three-phase current of the slip frequency must be supplied with variable height and phase position. As a result of the feeding of each phase of the The setting is made for the rotor winding of the asynchronous machine via power converters connected in anti-parallel the level and the phase position of the rotor currents relative to the phase position of the rotor voltages largely in the hand, so that one is able in this way to determine the speed and the active and reactive power of the asynchronous machine can be set or controlled independently of one another.

Bei einer derartigen Stromrichterschaltung erweist es sich als steuertechnisch günstig, daß es keinen besonderen Aufwand erfordert, einen kreisstromfreien Betrieb zu erzielen, da Kreisströme nur innerhalb der antiparallelgeschalteten Stromrichter der einzelnen Phasen auftreten können. Diese Kreisströme lassen sich bekanntlich unterbinden, wenn jeweils eine Ventilgruppe der Antiparallelschaltung gesperrt gehalten wird. Demgegenüber hat die Sternschaltung indessen den Nachteil, daß die verketteten Spannungen, die als Ausgangs-Wechselspannungen erscheinen, dreimal größer als die von den Stromrichtern hergestellten und an den Wicklungen liegenden Phasenspannungen sind, was zur Folge hat, daß bei Bedarf relativ niedriger Verbraucherspannungen die Stromrichter ungünstig ausgenutzt sind. Andererseits ist es, beispielsweise bei der Anwendung der Stromrichter auf die Läufererregung von Asynchronmaschinen, aus Installationsgründen oder auch aus konstruktiven Gründen oft nicht möglich, die verkettete Spannung der Läuferwicklungen so hoch zu wählen, wie es für eine günstigere Ausnutzung der Entladungsventile der Stromrichter angebracht wäre. Es sind auch Umrichterschaltungen bekannt, bei denen drei Paare von antiparallelgeschalteten Einzelstromrichtern zusammen mit ihren Transformatorwicklungen in Dreieck geschaltet sind (deutscheIn such a converter circuit, it proves to be favorable in terms of control that there is no Requires special effort to achieve a circular current-free operation, since circular currents only within the anti-parallel connected converters of the individual phases can occur. These circular currents can be prevented, as is well known, if each valve group of the anti-parallel connection is kept locked. In contrast, the star connection has the disadvantage that the chained Voltages appearing as AC output voltages three times greater than those from the converters produced and applied to the windings are phase voltages, which has the consequence that if relatively low consumer voltages are required, the converters are used unfavorably. on the other hand it is, for example, when applying the power converter to the rotor excitation of asynchronous machines, for reasons of installation or for constructional reasons, the chained one is often not possible To choose the voltage of the rotor windings as high as it is for a more favorable utilization of the Discharge valves of the converter would be attached. There are also converter circuits known at which three pairs of anti-parallel connected individual converters together with their transformer windings are connected in triangle (German

ίο Patentschriften 902 885, 968 994).ίο patents 902 885, 968 994).

Die Erfindung bezweckt, ohne größeren Aufwand einen kreisstromfreien Betrieb zu erreichen.The aim of the invention is to achieve circuit-free operation without great expense.

Die Lösung erfolgt ausgehend von der eingangs beschriebenen Anordnung dadurch, daß in einer erfindlingsgemäßen Ausführungsform die Teilstromrichter des Umrichters aus drei Paaren dreiphasiger Teilstromrichter mit antiparallelgeschalteten Ventilen bestehen, die so gesteuert sind, daß in jedem Augenblick nur jeweils zwei Teilstromrichter zur Stromführung freigegeben werden, während die übrigen jeweils vier Teilstromrichter für eine Stromführung gesperrt sind, wobei die Entnahme der dem Verbraucher zugeführten dreiphasigen Wechselströme in an sich bekannter Weise an den Eckpunkten der Dreieckschaltung erfolgt.The solution is based on the arrangement described at the outset in that in an according to the invention Embodiment the converter part of the converter from three pairs of three-phase Partial converters exist with anti-parallel connected valves, which are controlled so that at every moment only two partial converters are released for current conduction, while the rest in each case four partial converters are blocked for a current conduction, whereby the withdrawal of the consumer three-phase alternating currents supplied in a manner known per se at the corner points of the Delta connection takes place.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform bestehen die Teilstromrichter des Umrichters aus drei dreiphasigen Teilstromrichtern mit einfachen Ventilen, die so geschaltet sind, daß in jedem Augenblick nur jeweils zwei Teilstromrichter zur Stromführung freigegeben werden, während der jeweils dritte Teilstromrichter für eine Stromführung gesperrt ist, wobei die Entnahme der dem Verbraucher zugeführten dreiphasigen Wechselströme in an sich bekannter Weise an den Eckpunkten der Dreieckschaltung erfolgt.In a further embodiment according to the invention, the converter sections of the converter exist from three three-phase converters with simple valves, which are switched so that at every moment only two partial converters are released for current conduction during each third converter part is blocked for current conduction, with the removal of the supplied to the consumer three-phase alternating currents in a manner known per se at the corner points of the delta connection he follows.

Ein kreisstromfreier Betrieb wird vorteilhaft allein steuertechnisch erreicht, indem in jedem Augenblick nur jeweils zwei Teilstromrichter zur Stromführung freigegeben sind.A circuit-free operation is advantageously achieved from a control point of view only, in that at every instant only two partial converters are released for current conduction.

Bei beiden Ausführungsformen des Umrichters sollen die jeweils stromführenden Teilstromrichter in der Weise veränderbar ausgesteuert werden, daß die den Eckpunkten der Dreieckschaltungen entnommenen Wechselströme angenähert sinusförmig sind.In both embodiments of the converter, the current-carrying partial converters in can be controlled in such a way that they are taken from the corner points of the triangular connections Alternating currents are approximately sinusoidal.

Die Ausbildung derartiger Umrichter soll durch zwei Beispiele erläutert werden, die in den F i g. 1 bis 6 wiedergegeben sind. Darin stellen die F i g. 1 und 2 zwei Prinzipschaltbilder der durch die Teilstromrichter gebildeten Umrichter dar. Durch die F i g. 4 bis 6 sollen die angestrebten idealisierten Stromverläufe gezeigt und das jeweils angewendete Steuerprinzip erläutert werden.The design of such converters will be explained by two examples that are shown in FIGS. 1 to 6 are reproduced. Therein the F i g. 1 and 2 are two basic circuit diagrams of the partial converters formed converter. By the F i g. 4 to 6 should be the desired idealized current curves are shown and the respective tax principle used is explained.

F i g. 1 zeigt in vereinfachter Darstellung die Prinzipschaltung des Umrichters, der aus drei Stromrichtergruppen besteht, von denen jede ein Paar von antiparallelgeschalteten Teilstromrichtern vorstellt. Jeder dieser Teilstromrichter ist dreiphasig ausgebildet und besitzt drei gesteuerte Ventile, die als steuerbare Halbleiterventile dargestellt sind, aber auch als Gasentladungsventile ausgebildet sein können. Je zwei antiparallelgeschalteten Ventilen ist eine gemeinsame sekundäre Transformatorwicklung zugeordnet, die je eine Phase des dreiphasigen Umrichters bildet.F i g. 1 shows a simplified representation of the basic circuit of the converter, which consists of three converter groups exists, each of which presents a pair of partial converters connected in anti-parallel. Each of these partial converters has a three-phase design and has three controlled valves that act as controllable Semiconductor valves are shown, but can also be designed as gas discharge valves. Ever A common secondary transformer winding is assigned to two anti-parallel connected valves, each of which forms one phase of the three-phase converter.

Die Halbleiterventile für die eine Stromrichtung sind mit 1, 3, 5, die der anderen Stromrichtung mit 2, 4, 6 bezeichnet. Den 3 · 6 antiparallelgeschalteten Halbleiterventilen sind in der beschriebenen Weise dieThe semiconductor valves for one flow direction are marked with 1, 3, 5, those for the other flow direction with 2, 4, 6 designated. The 3 x 6 anti-parallel connected semiconductor valves are in the manner described

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sekundären Transformatorwicklungen 7, 8, 9 züge- sinusförmigen Wechselströme iu, i_v, iw als Sollwerte ordnet. Die zugehörige gemeinsame Primärwicklung 10 vorgegeben werden. Diese beispielsweise als stromist in Dreieck geschaltet. proportionale Spannungen dargestellten Sollwertesecondary transformer windings 7, 8, 9 assigns train-sinusoidal alternating currents iu, i _v , iw as setpoints. The associated common primary winding 10 can be specified. This, for example, as a current is connected in delta. proportional voltages represented setpoints

Die in dem gezeigten Beispiel aus je drei Ventil- sind weiterhin mit /£·, /£, i£ bezeichnet,The three valve units in the example shown are still marked with / £, / £, i £,

paaren und je einer in Stern geschalteten Transforma- 5 Wie aus F i g. 3 ersichtlich ist, lassen sich aus jepair and one star-connected transforma- 5 As from Fig. 3 can be seen from each

torwicklung bestehenden Teilstromrichter sind in zwei Sollwertkurven die oben dargestellten, durchThe existing partial converters in two setpoint curves are those shown above

Dreieck geschaltet. Die Eckpunkte der Dreieck- Schraffur hervorgehobenen dreieckförmigen KurvenDelta connected. The corner points of the triangular hatching highlighted triangular curves

schaltung bilden die mit U, V, W bezeichneten An- bilden, indem man je einen der Sollwerte, z. B. z£, mitcircuit form the forms designated with U, V, W by adding one of the setpoints, e.g. E.g., £, with

schlußpunkte für den nicht wiedergegebenen Ver- einem negativ genommenen Sollwert der zeitlich vor-Terminating points for the unreported relationship, a negative setpoint of the temporally preceding

braucher des Umrichters. Die zugehörige Primär- io hergehenden oder folgenden Phase, z. B. —z£ oderconsumers of the converter. The associated primary io going or following phase, z. B. —z £ or

wicklung ist mit den Phasen R, S, T des Drehstrom- z£, zusammenfaßt und den Augenblickswert deswinding is summarized with the phases R, S, T of the three-phase z £, and the instantaneous value of the

netzes der normalen Netzfrequenz verbunden. jeweils kleinsten dieser Sollwerte zur Steuerung dernetwork connected to the normal network frequency. the smallest of these setpoints for controlling the

Jeder dieser Teilstromrichter ist frequenzelastisch Teilstromrichter heranzieht.Each of these partial converters is frequency-elastic uses partial converters.

gesteuert, wobei die Frequenz der durch die Teilstrom- Zur Bildung des jeweils kleinsten Wertes dient richter gebildeten Wechselspannungen klein gegen 15 eine Einrichtung, die in F i g. 4 schematisch dargedie Netzfrequenz der an R, S, T liegenden Netz- stellt ist. Diese besteht aus sechs sogenannten Kleinstwechselspannungen sein soll. Die einzelnen Ventil- wertbildnern 13 an sich bekannter Arbeitsweise Stromkreise der Teilstromrichter sind je nach Er- (deutsche Patentschrift 1 081129), die über Dioden 14 fordernis für den Gleichrichter- oder Wechselrichter- mit je zwei den Sollwerten der Ströme, beispielsweise betrieb veränderbar teilausgesteuert. Die auf diese 20 z£, und —/»·, entsprechenden Spannungen verbunden Weise zustande kommende Kurvenform der Wechsel- sind. Die Dioden lassen nur die positiven Halbwellen spannungen der Teilstromrichter entspricht in bekann- dieser Spannungen wirksam werden, und von diesen ter Weise der Einhüllenden der einzelnen Kurven- wird jeweils diejenige mit dem kleinsten Augenblicksabschnitte der Netzwechselspannungen, die sich aus wert aussortiert und als Steuerspannung abgegeben, der Ablösung der Ventilstromkreise ergeben. Die 25 Diese hat dann die in F i g. 3 oben dargestellte Steuerung der Ventilstromkreise erfolgt in einer noch Dreieckform.controlled, with the frequency of the alternating voltages formed by the partial current to form the smallest value in each case, small compared to 15 a device which is shown in FIG. 4 schematically shows the network frequency of the network connected to R, S, T. This consists of six so-called very small alternating voltages. The individual valve value formers 13 of the known mode of operation of the partial converters are partially controlled depending on the requirements (German Patent 1 081129) that require diodes 14 for the rectifier or inverter with two setpoint values for the currents, for example, operation. The curve shape of the alternating arcs which comes about in this way connected to these voltages corresponding to the voltages. The diodes only allow the positive half-wave voltages of the partial converters to take effect, and of these voltages, the envelope of the individual curves is the one with the smallest instantaneous segments of the alternating mains voltages, which is sorted out and output as a control voltage, the replacement of the valve circuits. The 25 this then has the one shown in FIG. 3 control of the valve circuits shown above takes place in a triangular shape.

näher beschriebenen Weise durch eine Regeleinrich- Stattet man die drei Paare von Teilstromrichterndescribed in more detail by a control device, the three pairs of partial converters are provided

tung, der die zu erzielenden Wechselströme als Soll- nach F i g. 1, die durch die Ventilgruppen 1, 2 und 3, 4that the alternating currents to be achieved as a target according to F i g. 1 through valve groups 1, 2 and 3, 4

wert vorgegeben sind. Die von dieser Regeleinrichtung und 5, 6 gebildet sind, mit getrennten, jeweils in Sternvalue are given. Which are formed by this control device and 5, 6, with separate, each in asterisk

abgegebenen zeitlich veränderlichen Steuerimpulse 30 geschalteten Transformatorwicklungen 7, 8 und 9 aus,emitted time-variable control pulses 30 switched off transformer windings 7, 8 and 9,

stellen eine Wechselspannung der Teilstromrichter her, _So daß den Ventilen 1 eine Sekundärwicklung la, denprovide an AC voltage of the power converter forth, _S o that the valves 1, a secondary winding la, the

die für den zu erzielenden Wechselstrom erforderlich Ventilen 2 eine Sekundärwicklung Ib zukommt, usf.,the valves 2 required for the alternating current to be achieved have a secondary winding Ib , etc.,

ist. und schaltet jedes Paar von Teilstromrichtern in sichis. and switches each pair of partial converters in itself

Die sechs Teilstromrichter mit den Ventilgruppen 1 antiparallel, so stellt sich heraus, daß jeweils zwei bis 6, die drei Stromrichtergruppen für die Phasen U, 35 Teilstromrichter, sofern diese beispielsweise als Gas- V, W bilden, sind nun zur Unterbindung von Kreis- entladungs-Stromrichter erstellt werden, ein gemeinströmen so gesteuert, daß in jedem Augenblick nur sames Kathodenpotential haben. Infolgedessen kann jeweils zwei Teilstromrichter zur Stromführung frei- _man die ganze Umrichteranlage aus drei Mehranodengegeben werden, während die übrigen jeweils vier Stromrichtergefäßen aufbauen. Ferner wird nur ein Teilstromrichter für eine Stromführung gesperrt sind. 40 Transformator mit drei getrennten Sekundärwicklungs-Es kann also die gesamte Umrichteranordnung in systemen benötigt. Bei Verwendung von Einanodenjedem Augenblick als eine sogenannte F-Schaltung Stromrichtergefäßen oder von steuerbaren Halbleiteraufgefaßt werden, die indessen die Besonderheit auf- ventilen ist natürlich die Speisung der antiparaUelweist, daß die das V bildenden Teilstromrichter sich geschalteten Ventile aus einer gemeinsamen Transfortgesetzt ablösen. 45 formatorwicklung möglich und hier vorgesehen.The six partial converters with the valve groups 1 in antiparallel, it turns out that two to 6, the three converter groups for the phases U, 35 partial converters, if they form, for example, as gas V, W , are now to prevent circular discharge -Converters are created, a common current controlled in such a way that at every moment only have the same cathode potential. As a result, two partial converters for carrying current _free-ma n the whole converter system of three multi-anode will be played, while the remaining four power converter vessels build. Furthermore, only a partial converter is blocked for current conduction. 40 transformer with three separate secondary windings - it can therefore use the entire converter arrangement in systems. If single anodes are used at any moment as a so-called F-circuit converter vessels or controllable semiconductors, the specialty of which is, of course, the supply of the antiparatus, which means that the valves forming the V continuously replace each other from a common transmission. 45 transformer winding possible and provided here.

Die Bildung der an den Verbraucher abgegebenen Zur Bildung von drei niederfrequenten sinusförmigenThe formation of the delivered to the consumer To the formation of three low-frequency sinusoidal

Niederfrequenz-Wechselströme, die mit iu, iv, iw be- Ausgangsströmen iu, iv, iw sind indessen nicht unbe-Low-frequency alternating currents starting with iu, iv, iw output currents iu, iv, iw are not unaffected

zeichnet sein sollen, ist aus F i g. 3 zu ersehen. Die dingt sechs paarweise antiparallelgeschaltete gesteuerteshould be drawn is from FIG. 3 to be seen. The thing is six controlled in pairs antiparallel

Teilstromrichter sind so veränderlich teilausgesteuert, Teilstromrichter erforderlich. Es ist möglich, für diePartial converters are thus variably partially controlled, partial converters are required. It is possible for that

daß die Augenblickswerte ihrer Ströme, die mit Z₁.. J₆ 50 Bildung der gleichen Ströme auch mit drei Teilstrom-that the instantaneous values of their currents, which with Z ₁ .. J ₆ 50 formation of the same currents also with three partial current

bezeichnet sind, in Abhängigkeit von der Zeit t den richtern auszukommen. Das Prinzipschaltbild einerare designated to get along with the judges as a function of time t. The basic circuit diagram of a

in F i g. 3 oben wiedergegebenen annähernd dreieck- derartigen Umrichteranlage ist in F i g. 2 wieder-in Fig. 3 approximately triangular converter system of this type reproduced above is shown in FIG. 2 again-

f örmigen Verlauf haben. Ihre jeweilige Stromflußdauer gegeben.have a shaped course. Given their respective current flow duration.

beträgt 120°, bezogen auf die Periodendauer der ab- Auch bei dieser Schaltung werden in jedem Augengegebenen Niederfrequenz-Wechselströme iu, iv, iw- 55 blick jeweils zwei Teilstromrichter zur Stromführung Die zugehörigen schraffierten Kurvenstücke der freigegeben, während der jeweils dritte Teilstrom-Ströme sind Teile der dünn ausgezogenen Sinus- richter für eine Stromführung gesperrt ist. Jeder Teilkurven. Bei passender Zusammensetzung dieser Ströme stromrichter ist während zwei Drittel einer Schlupfentstehen rein sinusförmige Wechselströme iu, iv, iw periode an der Stromführung beteiligt, während der im Verbraucherstromkreis. Diese Sinus-Kurvenformen 60 restlichen Zeit ist er gesperrt.is 120 °, based on the period of the ab- Also with this circuit, low-frequency alternating currents iu, iv, iw are given in each eye Parts of the thinly drawn out sinusoidal rectifier are blocked for current conduction. Each partial curve. With a suitable composition of these currents converter, purely sinusoidal alternating currents iu, iv, iw are involved in the current flow during two thirds of a slip, while in the consumer circuit. This sine waveforms 60 remaining time he is blocked.

ergeben sich durch die Zusammensetzung der Ströme Die Bildung der drei sinusförmigen, an den Vergemäß braucher abgegebenen Niederfrequenz-Wechselströme iu — h + U — O2 + iz), iu, iv, irv ist aus F i g. 5 zu ersehen. Die Teilstrom- iv — I₃ + U — (i» + 's)» richter sind so ausgesteuert, daß die Augenblickswerte iw = i's + h — lh + O- ⁶5 ihrer Ströme, die mit Z₁, i₃, i₅ bezeichnet sind, den inresult from the composition of the currents. The formation of the three sinusoidal, low-frequency alternating currents iu - h + U - O2 + iz), iu, iv, irv given to the consumer is shown in FIG. 5 to be seen. The partial currents iv - I ₃ + U - (i »+ 's)» straighteners are controlled in such a way that the instantaneous values iw = i's + h - lh + O- ⁶ 5 of their currents, which _{begin with Z 1} , i ₃ , i _{5 are} designated in

F i g. 5 oben wiedergegebenen Verlauf haben. DerF i g. 5 above. the

Die genannte Steuerung der Teilstromrichter erfolgt Strom Z₁ ist der über die drei Halbleiterventile 1 flie-The aforementioned control of the partial converters takes place. Current Z ₁ is the one that flows through the three semiconductor valves 1.

durch eine Regelvorrichtung, der die gewünschten ßende Strom. Ihre jeweilige Stromflußdauer beträgtthrough a control device, the desired ßende current. Their respective current flow duration is

240°, bezogen auf die Periodendauer der abgegebenen Niederfrequenz-Wechselströme iu, iv, iw- Die zugehörigen, durch Schraffur angedeuteten Kurvenstücke der Ströme sind Teile der dünn ausgezogenen Sinuskurven. Für den Strom /₃ ist die unter den Stromwerten /₃ liegende Fläche über 240° hinweg voll schraffiert, während zur besseren Übersicht für die Ströme Z₁ und /₅ nur eine Teilschraffur eingezeichnet ist. Durch passende Zusammensetzung dieser Ströme entstehen die rein sinusförmigen Wechselströme iu, iv, iw im Verbraucherstromkreis. Diese Sinus-Kurvenform ergibt sich durch die Zusammensetzung der Ströme gemäß240 °, based on the period duration of the output low-frequency alternating currents iu, iv, iw- The associated curve segments of the currents indicated by hatching are parts of the thinly drawn sinusoidal curves. For the current / ₃ , the area below the current values / ₃ is fully hatched over 240 °, while only partial _{hatching is shown for the currents Z 1} and / _{5 for a better overview.} By appropriately combining these currents, the purely sinusoidal alternating currents iu, iv, iw arise in the consumer circuit. This sine waveform results from the composition of the currents according to

iu — h — '3, iu - h - '3,

iv = I₃ — I₅, iv = I ₃ - I ₅ ,

iw = I₅ — i'i- iw = I ₅ - i'i-

Die Steuerung der Teilstromrichter erfolgt wieder durch eine Regeleinrichtung, der die gewünschten sinusförmigen Wechselströme iu, iv, iw als Sollwerte vorgegeben sind. Diese beispielsweise wieder als stromproportionale Spannungen dargestellten Sollwerte sind if,, iy, i_w. The partial converters are again controlled by a control device to which the desired sinusoidal alternating currents iu, iv, iw are specified as setpoint values. These setpoint values, again shown as voltages proportional to the current, are if ,, iy, i _w .

Wie aus F i g. 5 zu ersehen ist, lassen sich aus je zwei Sollwertkurven die oben dargestellten, durch Schraffur hervorgehobenen Kurven bilden, indem man je einen der Sollwerte, z. B. if,, mit einem negativ genommenen Sollwert der zeitlich vorhergehenden Phase, z. B. —/£, zusammenfaßt und den Augenblickswert des jeweils größten dieser Sollwerte zur Steuerung der Teilstromrichter heranzieht.As shown in FIG. 5 can be seen, the curves shown above, highlighted by hatching, can be formed from two setpoint curves each, by adding one of the setpoints, e.g. B. if ,, with a negative setpoint of the previous phase, z. B. - / £, and uses the instantaneous value of the respective largest of these setpoints to control the partial converter.

Die Auswertung dieser Sollwerte und Bildung der Steuerspannungen für die Teilstromrichter erfolgt durch die in F i g. 6 dargestellte Diodenanordnung 14. Diese besteht aus drei Gruppen von je zwei Dioden, die auf der einen Seite mit zwei den Sollwerten der Ströme, beispielsweise if, und —i_w, entsprechenden Spannungen, auf der anderen Seite untereinander verbunden sind. Sie hat die Eigenschaft, nur positive Werte und von diesen den jeweils größten der je zwei Sollwerte als Steuerspannung durchzugeben. Auf diese Weise erhalten diese Steuerspannungen, die in F i g. 5 oben wiedergegebene, durch Schraffur hervorgehobene Kurvenform.The evaluation of these setpoints and the formation of the control voltages for the partial converters is carried out by the methods shown in FIG. The diode arrangement 14 shown in FIG. 6 consists of three groups of two diodes each, which are connected to one another on the one hand with two voltages corresponding to the setpoint values of the currents, for example if and -i _{w, on the other.} It has the property of only passing positive values and of these the largest of the two setpoints as control voltage. In this way, these control voltages, which are shown in FIG. 5 curve shape shown above, highlighted by hatching.

Die in der beschriebenen Weise gebildeten Steuer-Spannungen sind die Sollwertspannungen der Regeleinrichtung, die nach vorherigem Abzug der Istwertspannungen diejenigen Steuerspannungen an den jeweils zugehörigen Teilstromrichter abgibt, die zur Aussteuerung des Teilstromrichters erforderlich sind.The control voltages formed in the manner described are the setpoint voltages of the control device, the control voltages to the outputs the associated partial converter that are required to control the partial converter.

Claims

Claims: 55

1. Converter for frequency conversion of three-phase alternating currents, especially for generation low-frequency three-phase alternating currents from mains-frequency three-phase alternating currents, consisting of arrangements of controlled or controllable gas discharge valves Semiconductor valves which, in connection with their feeding transformer windings, are partial converters which are connected together in a triangle, characterized in that the converters of the converter from three pairs of three-phase converters (1, 2, 7 resp. 3, 4, 8 or 5, 6, 9) exist with anti-parallel connected valves, which are controlled so that in only two partial converters are released for current conduction at any given moment, while the remaining four partial converters are blocked for current conduction, with the Removal of the three-phase alternating currents supplied to the consumer in a per se known Way takes place at the corner points of the delta connection.

2. Converter for frequency conversion of three-phase alternating currents, especially for generation low-frequency three-phase alternating currents from mains-frequency three-phase alternating currents, consisting of arrangements of controlled or controllable gas discharge valves Semiconductor valves which, in connection with their feeding transformer windings, are partial converters form, which are connected together in delta, characterized in that the partial converters of the converter consists of three three-phase partial converters (1, 7 or 3, 8 or 5, 9) with simple There are valves that are switched so that at any given moment only two partial converters are released for current conduction, while the third partial converter for one Current conduction is blocked, with the removal of the three-phase supplied to the consumer Alternating currents take place in a manner known per se at the corner points of the delta connection.

3. Converter according to claim 1, characterized in that the modulation of the six partial converters takes place by means of a control device, the setpoints of which are the direct currents of the partial converters from the current-proportional currents representing the sinusoidal alternating currents in the consumer circuit Stresses by forming the difference between two voltages at different times and detection of the respective minimum value of the positive half-waves of these voltages is established are.

4. Converter according to claim 3, characterized in that the detection of the positive half-waves the voltages representing the nominal values of the sinusoidal alternating currents via diodes (14) and the further evaluation of the positive half-waves of these voltages takes place in such a way that two diodes each, the one on one side with an alternating voltage and with the polarity reversed AC voltage of a time different phase are connected, on the other hand with each a so-called Kleinstwertbildner (13) known mode of action are connected, the The output voltage is used as the control voltage of the associated partial converter.

5. Converter according to claim 2, characterized in that the modulation of the three partial converters takes place by means of a control device, the setpoints of which are the direct currents of the partial converters from the current-proportional currents representing the sinusoidal alternating currents in the consumer circuit Voltages by forming the difference between two voltages at different times and recording the respective maximum value the positive half-waves of these voltages are established.

6. Converter according to claim 5, characterized in that the detection of the positive half-waves the setpoints of the sinusoidal alternating

voltages representing currents and the evaluation of the respective maximum value of the positive Half-wave by means of diodes (14) takes place in such a way that two diodes, each on one side with an alternating voltage and with the polarity reversed

AC voltage of a previous phase connected to one another on the other side are, the output voltage at the respective junction of the diodes as the control voltage of the associated partial converter is used.

For this purpose 2 sheets of drawings

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