DE3414102C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Steuersatz für einen
mehrphasigen stromeingeprägten Wechselrichter nach dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1. Ein solcher Steuersatz ist durch
EP 00 81 133 A1 bekannt geworden.
Wechselrichter zur Umwandlung von Gleichstromleistung in
Wechselstromleistung mit vorgegebener Frequenz werden grob in
spannungseingeprägte Wechselrichter und stromeingeprägte Wechelrichter
(im folgenden Spannungs- und Stromwechselrichter
genannt) unterteilt. Bei Spannungswechselrichtern ist die Wellenform
des Ausgangsstromes im allgemeinen sinusförmig, während
die Wellenform der Ausgangsspannung Impulse enthält, die nach
einem sinusförmigen Muster verteilt sind. Demgegenüber ist bei
Stromwechselrichtern die Wellenform der Ausgangsspannung sinusförmig,
während die Wellenform des Ausgangsstromes Rechteckform
besitzt.
Bezüglich der letzteren Art eines Stromwechselrichters mit
Thyristoren ist bekannt, den Wechselrichter entsprechend einem
Pulsbreiten-Modulationsverfahren zu Steuern, das dem für die
Steuerung eines Spannungswechselrichters eingesetzten Verfahren
ähnlich ist, um die Wellenform des Ausgangsstromes zu verbessern.
So sind beispielsweise in der Zeitschrift "Elektrische
Bahnen", Bd. 48 (1977), S. 82-90 und in der US-PS 37 42 330
Steuersysteme mit Pulsbreitenmodulation für einen Stromwechselrichter
beschrieben. In der DE-OS 29 40 747 ist ein Verfahren
angegeben, mit dem das Leerlaufverhalten von Stromzwischenkreisumrichtern
verbessert werden soll, indem die Zündimpulse
für positiven Maschinenstrom und die für negativen Maschinenstrom
um den gleichen Winkel voreilend verschoben werden.
Aufgrund der Betriebskenngrößen der Thyristoren, die zum
Aufbau der Stromwechselrichter nach dem Stand der Technik verwendet
wurden, gibt es jedoch eine Begrenzung des Modulationsfrequenzbereiches,
und die gewünschte Verbesserung der Wellenform
des Ausgangsstromes mittels der pulsbreiten Modulationstechnik
ist auf einen spezifischen Frequenzbereich beschränkt.
Ein solcher Stromwechselrichter mit abschaltbaren Elementen
kann eine Wellenform für den Ausgangsstrom liefern, die
näher bei einer sinusförmigen Wellenform liegt als beim Stand
der Technik, wenn die Hochfrequenz-Pulsbreitenmodulation ausgeführt
wird. Es hat sich jedoch als schwierig erwiesen, nicht
nur die Wellenform des Ausgangsstromes, sondern auch den Wert
der Ausgangsströme bei dem vorgeschlagenen Stromwechselrichter
zu steuern, solange man die bekannte Art und Weise der Pulsmustersteuerung
anwendet. Im Falle eines Stromwechselrichters,
der mit Gleichstrom aus einer Gleichstromquelle versorgt wird
und der anders als ein Spannungswechselrichter nicht im Zustand
eines offenen Stromkreises gelassen werden darf, muß nämlich
das Pulsmuster zum Ausführen der Steuerung nach der Pulsbreitenmodulationstechnik
innerhalb der oben gegebenen Begrenzung
festgelegt werden.
Genauer gesagt müssen bei einem Stromwechselrichter einer
der Zweige mit positivem Anschluß und einer der Zweige mit
negativem Anschluß (nachstehend positive und negative Zweige
genannt) im EIN-Zustand sein. Wird daher die Breite der an
einen der Zweige angelegten Pulse verschmälert, um den Ausgangsstrom
dieses Zweiges herabzusetzen, so muß die Breite der
Pulse, die an den anderen Zweig angelegt werden, verbreitert
werden. Wenn beispielsweise die Breite des Einschaltpulses P u
der U-Phase verkleinert wird, so muß die Breite des Einschaltpulses
P v der V-Phase vergrößert werden. Dies führt nicht nur
zu einem Ungleichgewicht der Ausgangsströme auf den drei Phasen,
sondern auch zu einer nicht-sinusförmigen Wellenform des
Ausgangsstromes. Man erhält daher nicht die gewünschte Ausgangswellenform,
wenn das Gleichgewicht zwischen den drei Phasen
und die Stromwellenformen der drei Phasen beachtet werden.
Eine Technik zum Erzeugen einer sinusförmigen Wellenform
des Ausgangsstromes bei einem Stromwechselrichter ist in dem
Artikel mit dem Titel "A Novel PWM Technique for Three Phase
Inverter/Converter" von T. Ohnishi u. a. in IEEJ, Conference
Record IPEC-Tokyo, März 1983, S. 384-395 diskutiert worden.
In diesem Artikel ist ein Wechselrichter-Steuersatz dargestellt,
der in der Lage ist, eine sinusförmige Wellenform des
Ausgangsstromes zu liefern und der weiterhin eine Steuerung des
Wertes der Ausgangsströme ermöglicht. Der vorgeschlagene Steuersatz
erfordert jedoch eine hohe Schaltfrequenz, was zu einer
erhöhten Verlustleistung in den Elementen führt. Das vorgeschlagene
Steuergerät hat daher Nachteile im Hinblick auf eine
Verbesserung des Wirkungsgrades um ein Ansteigen der Kapazität.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
Steuersatz für einen Stromwechselrichter anzugeben, der Ausgangsspannungen
und Ausgangsströme mit sinusartiger Wellenform
liefert, die nur in einem sehr kleinen Anteil höhere Harmonische
enthalten, und der eine variable Steuerung der Ausgangsströme
über einen weiten Bereich erlaubt.
Diese Aufgabe wird bei einem Steuersatz nach dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden
Teil dieses Anspruches angegebenen Merkmalen
gelöst.
Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben
sich aus den Unteransprüchen.
Ein Steuersatz für einen Stromwechseltrichter nach der vorliegenden
Erfindung zeichnet sich durch den Umstand aus, daß
während der Zeitperiode, in der durch das Pulsbreitenmodulationssignal
jedes der die Wechselrichterbrücke bildenden
Schaltelemente eingeschaltet wird, ein Triggerimpuls oder
Triggerimpulse für eine vorgegebene Zeitspanne auch an das
Schaltelement angelegt werden, das mit dem vorerwähnten Schaltelement
in Reihe geschaltet ist und mit ihm ein Paar bildet, so
daß für diese Zeitperiode der Gleichstromweg kurz geschlossen
wird, und daß die Pulsbreite des Triggerimpulses oder der Triggerimpulse
und der Triggerzeitpunkt (Triggersynchronisierung)
gesteuert werden, um die Dauer und den Zeitpunkt des Kurzschließens
des Gleichstromweges zu regeln und dadurch Ausgangsströme
von gewünschtem
Wert zu liefern.
Die Erfindung wird nun anhand der in den Figuren
dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben und näher
erläutert.
Fig. 1 ist ein Schaltbild eines Stromwechselrichters
mit abschaltbaren Elementen;
Fig. 2 zeigt in einem Blockschaltbild die Gestalt eines
Wechselrichter-Steuersatzes nach dem Stand
der Technik;
Fig. 3 zeigt für den in Fig. 2 dargestellten Wechselrichter-
Steuersatz nach dem Stand der Technik
die Beziehung zwischen den Ausgangspulsen und
den Drei-Phasen-Ausgangsströmen des Wechselrichters;
Fig. 4 zeigt in einem Blockschaltbild den Aufbau eines
Ausführungsbeispieles eines Wechselrichter-
Steuersatzes nach der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 zeigt für den in Fig. 4 dargestellte Wechselrichter-
Steuersatz die Beziehung zwischen den
Ausgangsimpulsen und den Drei-Phasen-Ausgangsströmen
des Wechselrichters;
Fig. 6 zeigt ein vergrößertes Wellenformdiagramm eines
Teiles der Fig. 5;
Fig. 7 zeigt in einem Blochschaltbild den Aufbau eines
weiteren Ausführungsbeispieles der vorliegenden
Erfindung;
Fig. 8 zeigt die Arbeitsweise des Kurzschlußimpuls-
Generators des Ausführungsbeispieles
der Fig. 7;
Fig. 9 zeigt Signal- und Stromwellenformdiagramme
um die Arbeitsweise des in Fig. 7 dargestellten
Ausführungsbeispieles zu erläutern;
Fig. 10(a), 10(b) zeigen die Beziehung zwischen der Breite des
Kurzschlußimpulses und der Wellenform des Ausgangsstromes
bei dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel;
Fig. 11 zeigt in einem Blochschaltbild den Aufbau
eines weiteren Ausführungsbeispieles der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 12 zeigt Signal- und Stromwellenformen,
um die Wirkungsweise des in Fig. 11 dargestellten
Ausführungsbeispieles zu erläutern;
Fig. 13 zeigt ein vergrößertes Wellenformdiagramm als
Teil der Fig. 12;
Fig. 14 beschreibt die Arbeitsweise des Wechselrichters
bei dem in Fig. 13 dargestellten Signalzustand;
Fig. 15 zeigt in einem Blockschaltbild den Aufbau eines
weiteren Ausführungsbeispieles der vorliegenden
Erfindung;
Fig. 16 zeigt Signal- und Wellenformen, um die
Arbeitsweise des in Fig. 15 dargestellten Ausführungsbeispieles
zu erläutern;
Fig. 17 zeigt eine vergrößerte Wellenformen als
Teil der Fig. 16;
Fig. 18 zeigt die Arbeitsweise des Inverters bei dem
in Fig. 17 dargestellten Signalzustand;
Fig. 19 zeigt Signal- und Stromwellenformen, um
die Arbeitsweise eines weiteren Ausführungsbeispieles
der vorliegenden Erfindung darzustellen;
und
Fig. 20 zeigt ein vergrößertes Wellenformendiagramm als
Teil der Fig. 19.
Die Fig. 1 zeigt einen Stromwechselrichter, der
abschaltbare
Elemente wie z. B.
(GTO-Thyristoren) aufweist. Bei der Fig. 1 sind
abschaltbare Elemente S U , S X ; S V , S Y ; S W , S Z jeweils paarweise
in Serie und die Paare sind zueinander parallel geschaltet,
so daß sie eine Brückenspannung eines Stromwechselrichters
3 bilden, der über eine Gleichstromdrossel 2 an eine
Gleichstromquelle 1 angeschlossen ist und durch den Steuersatz
6 gesteuert wird. Ausgangsleistung, die jeweils an
den Verbindungspunkten zwischen den abschaltbaren
Elementen S U und S X , zwischen S V und S Y und zwischen S W
und S Z abgenommen werden, werden einer Last 4 zugeführt, die
ein Drei-Phasen-Motor sein kann. Drei Ausgangsanschlußkondensatoren
5 in Y- oder Δ-Schaltung sind an die Ausgangsanschlüsse
des Wechselrichters 3 gelegt.
Fig. 2 zeigt den Aufbau eines Steuersatzes 6 nach
dem Stand der Technik, das für die Pulsbreitenmodulation-
(PWM)-Steuerung eines solchen Stromwechselrichters mit
abschaltbaren Elementen verwendet wird. Bei der Fig. 2
weist der Steuersatz 6 einen Taktgenerator 61,
ein PWM-Muster-Generator 62 und eine Treiberschaltung
63 auf. Nach Maßgabe des Anlegens eines Frequenz-
Steuersignals f werden Signale P U , P Z , P V , P X , P W und P Y , die
die gewünschte PWM-Muster besitzen, jeweils an die Gate-
Elektroden der zugeordneten abschaltbaren Elemente
S U , S Z , S V , S X , S W und S Y angelegt.
Die Fig. 3 zeigt ein Signal- und Wellenformendiagramm
für die Wechselrichter-Ausgangsströme
I U , I V und I W im Vergleich zu den Gatesignalen P U , P Z , P V
P X , P W und P Y , die an die Gate-Elektroden der jeweiligen
abschaltbaren Elemente S U , S Z , S V , S X , S W und S Y in
dem Wechselrichter 3 angelegt werden.
Der erfindungsgemäße Stromwechselrichter,
der abschaltbare Elemente besitzt, hat den Vorteil, daß
trotz seines einfachen Aufbaus eine Hochfrequenz-Pulsbreitenmodulation
durchgeführt werden kann, um Ausgangsströme zu
liefern, die höhere Harmonische nur in einem sehr kleinen
Anteil enthalten. Solange jedoch das Triggern des vorgeschlagenen
Stromwechseltrichters durch PWM-Mustersignale gesteuert
wird, bei denen berücksichtigt ist,
daß der Inverter nicht im Zustand des offenen Schaltkreises
bleiben darf, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, ist es ebenso
wie im Fall der Stromwechselrichter nach dem Stand der Technik
unmöglich, den Wert des Ausgangsstromes des Wechselrichters
selbst zu steuern.
Fig. 4 zeigt in einem Blockschaltbild den Aufbau eines
Ausführungsbeispieles eines Wechselrichter-Steuersatzes
nach der vorliegenden Erfindung, welcher eine solche
Funktion ausführt, daß dann, wenn eines der abschaltbaren
Elemente eines Paares eingeschaltet wird, ein
EIN-Impuls an das andere Element dieses Paares zur gleichen
Zeit angelegt wird.
Bei der Fig. 4 erzeugt ein Taktgenerator
61 ein Taktsignal, dessen Frequenz proportional zu einem an ihn angelegten
Stromrichter-Frequenz-Befehlssignal f ist. Ein
PWM-Mustergenerator 62 erzeugt synchron zu dem Taktsignal PWM-
Pulsmustersignale mit Pulsbreiten, die den Triggerzeiträumen
(EIN-AUS) der einzelnen abschaltbaren Elemente S U , S Z ,
S V , S X , S W und S Y entsprechen. Diese Muster sind derart, daß
die Pulsbreitenverteilung einen Stromrichterausgangsstrom
von sinusförmiger Wellenform liefert. Auf der Basis
der an sie angelegten PWM-Mustersignale erzeugt eine Treiberschaltung
63 Gate-Signale P U , P Z , P V , P X , P W und P Y ,
die jeweils an die Gate-Elektroden der zugeordneten
abschaltbaren Elemente S U , S Z , S V , S X , S W und S Y angelegt
werden.
Das Ausgangssignal des Taktgenerators 61
wird nicht nur an den PWM-Mustergenerator 62, sondern
auch an den
Kurzschlußimpulsgenerator 64 angelegt.
Dieser Kurzschlußimpulsgenerator 64
erzeugt Kurzschlußimpulse, die an die abschaltbaren
Elemente eines Zweigpaares angelegt werden.
Der PWM-Mustergenerator
62 ist ähnlich der in Fig. 2 dargestellten
Schaltung, und seine Ausgangssignale sind den in Fig. 3 dargestellten
Signalen P U . . ., P Y ähnlich. Die Ausgangssignale
des PWM-Mustergenerators 62 werden zusammen mit
dem Ausgangssignal des Kurzschlußimpulsgenerators
64 an einen Mischsignalgenerator 65 angelegt,
der zusammengesetzte (gemischte) Ausgangssignale erzeugt.
Die Ausgangssignale dieses Mischsignalgenerators
65 werden an die Treiberschaltung 63 angelegt und liefern
die Signale P U , P Z , P V , P X , P W und P Y mit der in Fig. 5
dargestellten Zeitfolge. Die Signale P U , P Z , P V , P X , P W
und P Y der Fig. 5 haben andere Wellenformen als die in
Fig. 3 dargestellten Signale, indem die Kurzschlußimpulse,
die von dem Kurzschlußgenerator 64 erzeugt werden,
den entsprechenden, in Fig. 3 dargestellten Wellenformen
zuaddiert sind.
Fig. 6 zeigt einen Teil des Wellenformendiagramms der
Fig. 5 in vergrößerter Form, um die Zeitsteuerung für die
Erzeugung der Kurzschlußimpulse darzustellen. Nach Fig. 6
wird ein Signal U₁ als das Gate-Signal P U von dem PWM-
Mustergenerator 62 erzeugt, und diesem Signal U₁
folgt ein Zug von Kurzschlußimpulsen S₁, S₂ und S₃, die
von dem Kurzschlußimpulsgenerator 64 synchron
zu der Forderflanke der Impulse X₁, X₂ und X₃ des Gate-
Signales P x erzeugt werden. Die Pulsbreite der Kurzschlußimpulse
S₁, S₂ und S₃ ist kleiner als die Breite aller von
dem PWM-Mustergenerator 62 erzeugten Impulse. Bei
dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung werden solche Kurzschlußimpulse an das abschaltbare
Element S U angelegt, das mit dem abschaltbaren
Element S X ein Paar bildet. Solche Kurzschlußimpulse
können jedoch auch an das abschaltbare Element
S Y angelegt werden, das mit dem abschaltbaren Element
S V ein Paar bildet.
Anhand der in den Fig. 5 und 6 dargestellten Wellenformen
der Ausgangsströme I U , I V und I W kann man erkennen,
daß der Wert dieser Ausgangsströme sich in Abhänigkeit
von der Pulsbreite d der angelegten Kurzschlußimpulse
ändert. Da somit der Wert der Ausgangsströme klein
bzw. groß ist, wenn die Pulsbreite d der Kurzschlußimpulse
groß bzw. klein ist, kann der Wert der Ausgangsströme
durch Steuerung der Pulsbreite d der Kurzschlußimpulse
geregelt werden.
Fig. 7 zeigt in einem Blockschaltbild den Aufbau
eines weiteren Ausführungsbeispieles des Steuersatzes
nach der vorliegenden Erfindung. Bei der Fig. 7 haben
der Taktgenerator 61, der PWM-Mustergenerator
62 und die Treiberschaltung 63 jeweils eine
ähnliche Funktion wie in Fig. 2.
Ein Frequenzteiler 66 teilt die Frequenz
des von dem Taktimpulsgenerator 61 erzeugten
Taktsignals und erzeugt ein Impulszug-Signal Q₁, das eine
dem gewünschten Wert des Ausgangsstromes entsprechende
vorgegebene Pulsbreite d s besitzt und synchron zu dem
frequenzgeteilten Taktsignal ist. Dieses Impulszug-
Signal Q₁ wird an dem Kurzschlußimpulsgenerator
64 angelegt.
Fig. 8 zeigt die Arbeitsweise des Kurzschlußimpulsgenerator
64. Entsprechend Fig. 8 empfängt der
Kurzschlußimpulsgenerator 64 die PWM-Mustersignalteile
Q₂₁ und Q₂₂ des PWM-Mustersignals Q₂, das von dem
PWM-Mustersignalgenerator 22 geliefert wird. Diese
PWM-Mustersignalteile Q₂₁ und Q₂₂ entsprechen der Phase von
0 bis 1/3π bzw. der Phase von 2/3π bis π. Bei dem Kurzschlußimpulsgenerator 64
werden die PWM-Mustersignalteile
Q₂₁ und Q₂₂ zusammen mit dem Impulszugsignal
Q₁ von vorgegebener Impulsbreite d s , das von dem Frequenzteiler
66 geliefert wird, an UND-Gatter angelegt,
und die resultierenden Kurzschlußimpulszugsignale Q₃₁ und
Q₃₂, die jeweils dem PWM-Mustersignalteil Q₂₁ bzw. Q₂₂ entsprechen,
werden an dem Mischsignalgenerator 65
angelegt.
In dem Mischsignalgenerator 65 werden die Kurzschlußimpulszugsignale
Q₃₂ und Q₃₁ jeweils dem (0 bis 1/3π)
bzw. (2/3π bis π)-Phasenanteil des von dem PWM-Mustergenerator
62 erzeugten PWM-Mustersignals Q₅ angelegt
um die zugeordneten abschaltbaren Elemente zu steuern.
Die resultierenden PWM-Mustersignale Q₆ werden von dem Mischsignalgenerator
65 an die Treiberschaltung 63
angelegt.
Bei dem Steuersatz mit dem Aufbau nach der Fig. 7
werden von der Treiberschaltung 63 Gate-Signale P U , P Z ,
P V , P X , P W und P Y mit den in Fig. 9 dargestellten Wellenformen
erzeugt. Somit erfolgt beispielsweise in der Periode
I in Fig. 9 eine EIN-AUS-Steuerung des abschaltbaren
Elementes S W mit dem auf dem PWM-Mustersignal Q₂₂ basierenden
Gatesignal P W . Andererseits erfolgt entsprechend der Fig. 9
eine EIN-AUS-Steuerung des abschaltbaren Elementes S Z ,
das mit dem abschaltbaren Element S W
ein Zweigpaar bildet,
mit Hilfe des Gatesignales P Z , das auf dem Kurzschlußimpulszugsignal
Q₃₂ beruht. In ähnlicher Weise wird
das abschaltbare Element S U mit dem Gatesignal P U ,
das auf dem PWM-Mustersignal Q₂₁ basiert, EIN- und AUS-
gesteuert, und mit Hilfe des auf dem Kurzschlußimpulszugsignal
Q₃₁ basierenden Gate-Signals P X erfolgt eine EIN-
Aus-Steuerung des abschaltbaren Elementes S X . Mit anderen
Worten werden die abschaltbaren Elemente, die jeweils
mit den intermittierend in den Perioden I bis VI der Fig. 9
eingeschalteten abschaltbaren Elementen ein Zwergpaar
bilden, jeweils durch
die Kurzschlußimpulszugsignale Q₃ eingeschaltet, und weiterhin
wird während der Periode mit der Impulsbreite d s die
Gleichspannung E D über die Gleichstromdrossel 2 kurzgeschlossen.
Während dieser Kurzschlußzeit sind die Ausgangsströme
II U , I V und I W Null, und daher haben die Ausgangsströme
I U , I V und I W die in Fig. 9 gezeigten Wellenformen.
Die Wellenformen der der Last 4 zuzuführenden
Ströme werden durch die Funktion der Ausgangsanschluß-
Kondensatoren 5 gemittelt, so daß die tatsächlichen
Ströme I U , I V und I W , die der Last 4 zugeführt werden,
die in Fig. 9 mit den gestrichelten Linien angedeuteten
sinusförmigen Wellenformen haben. Gemäß diesem zweiten
Ausführungsbeispiel können die Mittelwerte der Ausgangsströme
I U , I V und I W über einen weiten Bereich gesteuert
werden, in dem die Pulsbreite d s der Kurzschlußimpulse
verändert wird, und weiterhin sind die Stromwellenformen
weniger verzerrt als im Fall des ersten Ausführungsbeispieles.
Die Fig. 10 (a) und 10 (b) zeigen die Wellenform
(den Halbzyklus) für einen der Ausgangsströme I U , I V und I W
bei verschiedenen Pulsbreiten d s der Kurzschlußimpulse.
Im Fall der Fig. 10(a), bei der die Pulsbreite d s klein
ist, ist der Mittelwert des Ausgangsstromes groß, wie dies
durch die gestrichelte Kurve angedeutet ist. Im Gegensatz
dazu ist im Fall der Fig. 10 (b), in der die Pulsbreite
d s größer ist als in Fig. 10 (a), der Mittelwert des Ausgangsstromes
klein. Man sieht somit, daß die Ausgangsströme
des Inverters über einen weiten Bereich (von 0% bis 100%)
verändert werden können selbst wenn der Wert des Gleichstromes
I D aufrechterhalten wird. Selbstverständlich wird
der minimale Stromwert durch die kleinstmögliche Pulsbreite
der an die abschaltbaren Elemente angelegten Kurzschlußimpulse
gesteuert.
Anhand der voran beschriebenen Ausführungsbeispiele
eines Steuersatzes nach der vorliegenden Erfindung ist
erkennbar, daß ein Stromwechselrichter Ausgangsströme von
sinusförmiger Wellenform erzeugen kann, und daß der Wert
der Ausgangsströme über einen sehr weiten Bereich veränderbar
ist.
Fig. 11 zeigt in einem Blockschaltbild den Aufbau
eines weiteren Ausführungsbeispieles des Steuersatzes
nach der vorliegenden Erfindung. Dieses Ausführungsbeispiel
ist insbesondere so aufgebaut, daß die Impulsmuster
für das Triggern oder die Kurzschlußimpulse, die an die
abschaltbaren Elemente angelegt werden, dadurch geliefert
werden, daß ein Funktionssignal, das die gleiche
Periode wie die PWM-Mustersignale hat oder zu ihnen
synchron ist, mit dem Sollwert für Wechselstrom-Ausgangsströme
verglichen wird.
Bei der Fig. 11 wird ein Taktsignal mit einer
Frequenz, das proportional zu einem Frequenzsollwert
f ist, von einem Taktsignalgenerator
61 erzeugt. Das Frequenz-Sollwertsignal f wird ferner
an einem Musterauswahlsignalgenerator 76 angelegt.
Das Taktausgangssignal
des Taktsignalgenerator 61 wird an einen Frequenzteiler
79 angelegt, der Verteilungssignale R U ,
R Z , R V , R X , R W und R Y erzeugt, die später im einzelnen
beschrieben werden. Das Taktsignal wird weiterhin an einen
Referenzmustergenerator 72 angelegt, der ein
Referenzmustersignal P liefert, sowie an einen Dreiecksignalgenerator
77 zum Erzeugen eines Dreiecksignals Q mit nicht
gleichförmiger Periode,
das synchron zu dem Referenzmustersignal
P ist. Das Dreiecksignal Q wird mit
einem Ausgangsstromsollwert I R * in einem
Kurzschlußimpulsgenerator 64 verglichen, der Kurzschlußimpulse
S erzeugt, um simultan eines der Paare der
abschaltbaren Elemente
einzuschalten
und dadurch den Gleichstromschaltkreis des Wechselrichters
zwangsweise kurzzuschließen. Entsprechend dem
Anliegen des Referenzmustersignals P und der Kurzschlußimpulse
S erzeugt der PWM-Mustergenerator 62
PWM-Mustersignale P F und P R , die einer vorderen 60°-Periode
und einer hinteren 60°C-Periode in der gesamten 180°-
Periode des Wechselrichterbetriebes entsprechen.
Entsprechend den Verteilungssignalen R U , R Z ,
R V , R X , R W und R Y den PWM-Mustersignalen
P F , P R und den Kurzschlußimpulsen S erzeugt ein Mischsignalgenerator
65 zusammengesetzte Mustersignale P U ′,
P Z ′, P V ′, P X ′, P W ′ und P Y ′, die über die drei Phasen
verteilt sind um jede 180°-Periode des Wechselrichterbetriebes
zu steuern. Die Gatesignale P U ′, P Z ,
P V ′, P X ′, P W ′ und P Y ′,
werden an die Treiberschaltung 63 angelegt um Gate-
Signale P U , P Z , P V , P X , P W und P Y zu erzeugen, die jeweils
an die abschaltbaren Elemente S U , S Z , S V , S X , S W und
S Y angelegt werden.
Die Fig. 12 zeigt die
Erzeugung der oben beschriebenen Signale. Bei der
Fig. 12 haben die Verteilungssignale R U , R Z , R V , R X ,
R W und R y , die von dem Frequenzteiler 79 erzeugt
werden, eine Pulsbreite T, die der 60°-Periode des
Inverterbetriebes entspricht, und sie haben eine Phasendifferenz
von 60° zueinander. Das Dreieck-Ausgangssignal
des Dreiecksignal 77
hat sein
Maximum oder seinen Spitzenwert I RMAX zu der Anstiegszeit
der Impulse des Referenzmustersignals P.
Das Ausgangsstrom-Sollwertsignal I R * wird
mit diesem Dreieckssignal Q
verglichen um entsprechend der Fig. 12 den Kurzschlußimpuls
S zu liefern. Sodann werden das Referenzmustersignal
P und das Kurzschlußimpulssignal S invertiert
um ein invertiertes Referenzmustersignal und ein
invertiertes Kurzschlußimpulssignal S zu erhalten. Die
Signale P und werden einem UND-Gatter zugeführt, um
ein Signal P F zu liefern und die Signale und werden
einem anderen UND-Gatter zugeführt, um das Signal P R
zu liefern. Die Signal P F , R Y ; P R , P Z ; S und R X werden
UND-Gattern zugeführt, um jeweils die Signale P F ′, P R ′
und S′ zu liefern, und sodann werden die Signale P F ′,
P R ′, S′ und R U an ODER-Gatter angelegt, um das Gate-
Signalmuster P U ′ zu liefern, das an das Gatter des
abschaltbaren Elementes S U angelegt wird. In ähnlicher
Weise erhält man jeweils die Gate-Signalmuster P Z ′,
P V ′, P X ′, P W ′ und P Y ′, für die anderen abschaltbaren
Elemente S Z , S V , S X , S W und S Y . Die Ausgangsströme I U ,
I V , I W des Wechselrichters, die in jedem Zyklus des
Wechselrichterbetriebs durch die Gate-Signale P u , P Z ,
P V , P X , P W und P Y gesteuert werden, haben entsprechend
der Fig. 12 über 360° pulsbreitenmodulierte Wellenformen.
Fig. 13 zeigt vergrößert
die Wellenformen des Dreiecksignals
Q, der Gate-Signalmuster P U ′, P Z ′, P V ′, P X ′, P W ′, P Y ,
und der Ausgangsströme I U , I V , I W in der Inverterbetriebsperiode I,
die in Fig. 12 dargestellt ist. In dieser
Periode I entspricht der Kurzanschlußimpuls zu S, den man als
Ergebnis des Vergleichs zwischen dem Dreiecksignal Q
und dem Ausgangsstromsollwertsignal I R * erhält, dem Gate-
Signalmuster P V ′.
Der Umstand, daß die Ausgangsströme I U , I V und I W
des Wechselrichters in der Kurzschlußperiode Null sind,
wird unter Bezugnahme auf die Fig. 14 beschrieben, und
sodann wird beschrieben, wie die Werte der Ausgangsströme
I U , I V und I W durch Verändern des Wertes des
Ausgangsstromsollwertsignals I R * gesteuert werden können.
Die Fig. 14 zeigt den Betrieb der Wechseleinrichterschaltung
vor und nach dem Anlegen eines Signals V₂ des in Fig. 13
dargestellten Gate-Signalmusters P V ′. Bei Fig. 13 sei
angenommen, daß der Ausgangsstrom I W zur Zeit t₀ ansteigt,
zur Zeit t₁ abfällt und wieder zur Zeit t₃ ansteigt, während
der Ausgangsstrom I V zu der zwischen den Zeiten t₁ und
t₃ liegenden Zeit t₂ ansteigt. Damit ergeben sich die
in den Fig. 14 (a), 14(b) und 14(c) dargestellten
Zustände des Wechseltrichters von dem Zeitpunkt t₀ bis
zum Zeitpunkt t₃. In den in den Fig. 14(a) und 14(b)
jeweils dargestellten Perioden t₀t t₁ und t₂t t₃
führt der Wechseltrichter seine üblichen Schaltvorgänge aus.
In der in Fig. 14 (b) dargestellten t₂t t₃
wirkt jedoch das Gate-Signal V₂ und damit der Kurzschlußimpuls
S dahin, das abschaltbare Element S V einzuschalten,
und der Gleichstromkreis wird durch die abschaltbaren
Elemente S V und S Y kurzgeschlossen mit dem
Ergebnis, daß der Gleichstrom I D ein Kurzschlußstrom ist.
In diesem
Zeitpunkt werden die Ausgangsströme der U-Phase, der V-
Phase und der W-Phase nicht der Last 4 zugeführt. Wenn der
Wert des Ausgangsstromsollwertsignals I R * von
0 auf den Maximalwert I RMAX geändert wird, so ändern sich
demgegenüber die Kurzschlußperioden d S ₁, d S ₂ und d S ₃ des
Ausgangsstromes I U von d₁, d₂ und d₃ jeweils auf 0, wobei
die folgende Beziehung aufrechterhalten bleibt:
Der Ausgangsstrom I W wird im ganzen ähnlich gesteuert.
Im Fall des Ausgangsstromes I V ändern sich die Perioden
d S ₁, d S ₂, d S ₃, wobei die folgende Beziehung aufrechterhalten
bleibt:
Der Wert des Effektivstromes I RMS wird zu dieser Zeit
durch die folgende Gleichung gegeben:
Es ist der Wert des Effektivstromes I RMS =0, wenn
I R *=0 ist und der Kurzschlußzustand über die Perioden
andauern und I RMS wird für den Fall I R *=I RMAX durch
die folgende Gleichung gegeben:
Der Wert von I RMX variiert im Verhältnis zu √
da die Werte von I D , I RMAX und d₀ bis d₃ konstant sind.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erhält man
die PWM-Muster, die der mittleren 60°-Periode der
180°-Arbeitsperiode des Wechselrichters in ähnlicher Weise,
wie dies mit den Wellenformen der Ausgangsströme I U , I V
und I W in Fig. 12 dargestellt ist, und daher kann der Anteil
der höheren Harmonischen in den Ausgangsströmen auf ein
Minimum herabgesetzt werden. Weiterhin kann man die Ausgangsströme
über einen weiten Bereich von 0 bis zu einem durch
die Gleichung 4 gegebenen und von dem PWM-Referenzmustersignal
P bestimmten Maximalwert geändert werden.
Bei dem in Fig. 11 dargestellten Ausführungsbeispiel
waren die Kurzschlußimpulse in dem mittleren 60°-Periodenteil
der 180°C-Periode enthalten, in dem keine PWM-Mustersignale
vorhanden sind. Diese Periode entspricht beispielsweise
in Fig. 12 der Wechselrichter-Betriebsperiode V im
Fall des Gate-Signalmusters P U ′. Die Kurzschlußimpulse
können jedoch auch in dem 120°-Periodenteil der 180°-
Periode enthalten sein, in dem kein PWM-Mustersignal vorhanden
ist und von dem der mittlere 60°-Periodenteil verschieden
ist. Beispielsweise können die Kurzschlußimpulse
im Fall des Gate-Signalmusters P U ′ in den
Wechselrichterbetriebsperioden IV und VI enthalten sein.
Fig. 15 zeigt ein Blockschaltbild für eine solche
Abwandlung des Steuersatzes. Diese Abwandlung unterscheidet
sich von dem in Fig. 11 dargestellten Ausführungsbeispiel
dadurch, daß Kurzschlußimpulszüge
S₁ und S₂ den Ausgangssignalen des PWM-Mustergenerators
62 zuaddiert werden, und die Funktion des Mischsignalgenerators
65 ist anders als bei dem Ausführungsbeispiel
der Fig. 11. Fig. 16 zeigt den Prozeß
der Signalbildung bei dieser Abwandlung. Entsprechend
der Fig. 15 und 16 wird das Dreieckssignal Q mit dem
Wert des Ausgangsstrom-Sollwertsignals I R * verglichen,
um den Kurzschlußimpulszug S zu erzeugen. Dann
werden die Signale P und S für die Bildung von invertierten
Signalen und invertiert, und die Signale , S und P,
S werden UND-Gattern zugeführt, um Kurzschlußsignalimpulszüge
S₂ bzw. S₁ zu erhalten. Im Mischsignalgenerator
65 werden dann die Signale P F (=P), R y ; , R U ;
P R (=P), R Z ; ₁, R V ; und S₂, R W und UND-Gattern angelegt,
damit man Signale P F ′, , P R ′, S′₁ und S₂′ jeweils erhält,
und diese Signale P F , ′, P R ′, S₁′ und S₂′ werden an ein
ODER-Gatter angelegt, um das Gate-Signalmuster P U ′ zu erhalten,
das an das abschaltbare Element S U angelegt
werden soll. In völlig gleicher Weise können die Gate-
Signalmuster für die anderen abschaltbaren Elemente
erzeugt werden. Demzufolge haben die Ausgangsströme I U ,
I V und I W des Wechselrichter, der durch die Gate-Signale
P U , P Z , P V , P X , P W und P Y gesteuert wird, in jedem Zyklus
des Wechselrichterbetriebes pulsbreitenmodulierte Wellenformen
über dem Bereich von 360°, wie dies Fig. 16 zeigt.
Fig. 17 zeigt in vergrößerter Form Einzelheiten
der Wellenform des Dreiecksignals Q, der Gate-Signalmuster
P U ′, P Z ′, P V ′, P X ′, P W ′, P Y ′ und der Ausgangsströme
I U , I V , I W in der in Fig. 16 dargestellten
Wechselrichterbetriebsperiode I. In dieser Periode wird
der Kurzschlußimpulszug S, den man als Ergebnis des Vergleichs
zwischen dem Dreieckssignal Q und dem Wechselstromausgangsstromsollwert
I R * erhält, aufgeteilt,
so daß er in den Signalen P Z ′ und P X ′ enthalten ist.
Die Fig. 18 stellt dar, wie der Wechselrichter in der
Zeit von t=t₀ bis zur Zeit t=t₃ in dem in Fig. 17
dargestellten Diagramm arbeitet. Fig. 18, die die Zustände
der von dem Steuersatz nach Fig. 15 gesteuerten Wechelrichterschaltung
darstellt, unterscheidet sich von Fig. 14,
welche die Zustände der von dem Steuersatz nach
Fig. 11 gesteuerten Wechselrichterschaltung zeigt,
dadurch, daß im Fall der letzteren die Gleichstromschaltung
in der V-Phase während der Periode t₁t t₂ kurzgeschlossen
ist, während dies bei der ersteren sowohl in
der W-Phase wie der V-Phase auftritt. Mit Ausnahme dieses
Unterschiedes ist die Art der Steuerung des Ausgangsstromes
bei der in Fig. 15 dargestellten Abwandlung ähnlich der
des in Fig. 11 dargestellten Ausführungsbeispieles.
Anhand der Diagramme der Fig. 14 und 18, die die
Schaltungszustände der Ausführungsbeispiele der Fig. 11
bzw. 15 darstellen, kann man erkennen, daß die Wirkung
der vorliegenden Erfindung völlig gleich ist, wenn diese
beiden Ausführungsbeispiele kombiniert werden, so daß der
Kurzschluß des Gleichstromkreises in drei Perioden und
verteilt auf die W-Phase, V-Phase und U-Phase auftritt.
In diesem Fall ist der Kurzschlußimpulszug S in jeder der
180°-Perioden enthalten, in denen keine PWM-Mustersignale
vorhanden sind.
Bei den voran beschriebenen Ausführungsbeispielen
ist der Kurzschlußimpulszug S erzeugt worden, indem das
Dreiecksignal Q mit dem Ausgangsstromsollwertsignal
I R * verglichen worden ist. Die Wirkung der
vorliegenden Erfindung ist jedoch völlig gleich, wenn
das Dreieckssignal Q in zwei Sägezahnsignale mit nicht
gleichförmiger Periode aufgeteilt wird, indem man das
Signal Q in seiner Spitze in zwei Teile schneidet.
Beispielsweise kann das Dreieckssignal Q der Fig. 12,
das von dem in Fig. 11 gezeigten Dreiecksignalgenerator
77 in zwei Sägezahnsignale
Q₁ und Q₂ entsprechend Fig. 19 aufgeteilt wird, und
diese Signale Q₁ und Q₂ können mit dem Wechselstrom-
Ausgangsstrom-Sollwertsignal I R * verglichen werden, um
jeweils die Kurzschlußimpulszüge S₁ und S₂ zu erhalten.
Diese Kurzschlußimpulszüge S₁ und S₂ werden sodann an
ein ODER-Gatter angelegt, um einen Impulszug zu erhalten,
der völlig gleich zu dem Kurzschlußimpulszug S der Fig.
12 ist. An die abschaltbaren Elemente anzulegende
Gate-Signale können dann auf der Basis des Kurzschlußimpulszuges
S wie im Zusammenhang mit Fig. 12 erläutert
erzeugt werden, um hiermit Ausgangsströme von völlig
gleicher Wellenform zu erzeugen. Weiterhin kann der Wert
der Ausgangsströme in ähnlicher Weise wie beschrieben
verändert werden.
Weiterhin kann bei dem in Fig. 11 oder 15 dargestellten
Ausführungsbeispiel das der vorderen 60°-Periode
entsprechende PWM-Mustersignal P F als Referenzmustersignal
P verwendet werden, und das der rückwärtigen 60°-Periode
entsprechende PWM-Mustersignal P R kann als invertiertes
Signal verwendet werden. Die Fig. 20 zeigt die Wellenformen
der Gate-Signalmuster und die Ausgangsströme in
der Wechselschalter-Betriebsperiode I für einen solchen Fall.
Die Fig. 20 unterscheidet sich von der den Betrieb des
Ausführungsbeispieles von Fig. 11 darstellenden Fig. 13
dadurch, daß dann, wenn beispielsweise ein Signal V₂ des
Gate-Signalmusters P V ′ während der Periode t₁t t₂
auf hohem Pegel ist, ein Signal W₂ des Gate-Signalmusters
P W ′ in der Periode t₀t t₁′ auf hohem Pegel und ein
Signal U₂ des Gate-Signalmusters P U ′ in der Periode
t₁′t t₃ auf hohem Pegel ist. Entsprechend dem in
Fig. 20 dargestellten Diagramm wird während des Überganges
von dem in Fig. 14(a) dargestellten Schaltungszustand
zu dem in Fig. 14(b) dargestellten Schaltungszustand
das abschaltbare Element S V eingeschaltet,
während das abschaltbare Element S W in seinem EIN-
Zustand gehalten wird, und dann wird das abschaltbare
Element S U zu der Zeit t=t₁′ eingeschaltet, während
das abschaltbare Element S V in seinem EIN-Zustand
gehalten wird. Danach wird das abschaltbare Element
S V zu der Zeit t=t₂ abgeschaltet, um einen Übergang
von dem in Fig. 14(b) dargestellten Schaltungszustand
zu dem in Fig. 14(c) dargestellten Schaltungszustand
herbeizuführen. Wenn das abschaltbare Element S W
während des Überganges von dem Schaltungszustand der Fig. 14(a)
zu dem der Fig. 14(b) weiter eingeschaltet bleibt,
während die Last, die ein elektrischer Motor sein kann,
im regenerativen Betriebszustand ist, so würde das Anlegen
des Gate-Signals an das abschaltbare Element
S V dieses abschaltbare Element S V nicht einschalten,
und der gewünschte Wechselrichterbetrieb würde nicht ausgeführt,
weil die Spannung der V-Phase höher ist als
die der W-Phase.
Dieses
spezifische Ausführungsbeispiel ist ebenfalls für einen
Betrieb mit einem sägeförmigen Wellenformsignal, das
keine gleichförmige Periode besitzt, effektiv.
Anhand der voranstehenden, ins einzelne gehenden
Beschreibung der vorliegenden Erfindung ist erkennbar,
daß die Ausgangsströme eines Stromwechselrichters über
einen weiten Bereich gesteuert werden können, wobei
der Anteil höherer Harmonischer in den Ausgangsströmen
auf einen sehr kleinen Anteil herabgesetzt wird. Besonders
dann, wenn die Last ein elektrischer Motor ist, kann der
Oberwellengehalt herabgesetzt
und der Wirkungsgrad kann erhöht werden. Die vorliegende
Erfindung ist weiter vorteilhaft zur Vereinfachung des
Schaltungsaufbaus des Wechselrichters sowie für die
Verbesserung des Ansprechverhaltens des Wechselrichters.
Claims (10)
1. Steuersatz für einen mehrphasigen, stromeingeprägten
Wechselrichter (3) in Brückenschaltung mit abschaltbaren
Elementen (S U , S Z, S V , S X , S W , S Y ), die durch pulsbreitenmodulierte
Steuersignale (U₁, Z₁, Z₂, Z₃, V₁, V₂, X₁, X₂, X₃) eines
PWM-Mustergenerators (62) so gesteuert werden, daß der Wechselrichter
in jedem Schaltzustand einen über die abschaltbaren
Elemente und über den Verbraucher geschlossenen Stromkreis darstellt,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Kurzschlußimpulsgenerator
(64) synchron zu den Vorderflanken jedes dieser an
einem abschaltbaren Element (S U ) anliegenden Steuersignale (X₁,
X₂, X₃) einen zusätzlichen Steuerimpuls (S₁, S₂ . . . S₈) vorgebarer
konstanter Impulsbreite an das mit dem abschaltbaren Element (S X )
abgibt.
2. Steuersatz nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzschlußimpulsgenerator
(64) und der die pulsbreitenmodulierten Steuersignale
erzeugende PWM-Mustergenerator (62) von einem Taktgenerator
(61) angesteuert werden, dessen Taktfrequenz einer Frequenzführungsgröße
(f) entspricht, und
daß die Ausgangssignale des Kurzschlußimpulsgenerators (64) und
des PWM-Mustergenerators (62) einem Mischsignalgenerator (65)
zugeführt werden, dessen Ausgangssignale über einen Treiber
(63) den Schaltelementen des Wechselrichters als Steuersignale
zugeführt werden.
3. Steuersatz nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Pulsbreite der
Impulse des Kurzschlußimpulsgenerators (64) entsprechend dem
Sollwert des Wechselrichterausgangsstroms variierbar ist.
4. Steuersatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Pulsbreite der
Impulse des Kurzschlußimpulsgenerators (64) kleiner ist als die
der Steuerimpulse, die vom PWM-Mustergenerator (2) erzeugt
werden.
5. Steuersatz nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der PWM-Mustergenerator (62) von einem Taktgenerator (61) gesteuert wird, dessen Taktfrequenz einer Frequenzführungsgröße (f) entspricht,
daß ein Frequenzteiler (66) vorgesehen ist, der aus dem Taktsignal einen zu ihm synchronen Impulszug (Q₁) gewinnt,
daß in einem Kurzschlußimpulsgenerator (64) die in den Phasenbereichen 0 bis 1/3 π und 2/3 π bis π liegenden Signalteile des pulsbreitenmodulierten Signals des PWM-Mustergenerators (62) mit dem Impulszug zu einem Ausgangssignal UND-verknüpft werden, und
daß mit den Signalen des Kurzschlußimpulsgenerators während dieser Phasenbereiche von 0 bis 1/3 π und von 2/3 π bis π zusätzlich das abschaltbare Element angesteuert wird, welches mit dem vom PWM-Mustergenerator (62) angesteuerten abschaltbaren Element ein Zweigpaar bildet.
daß der PWM-Mustergenerator (62) von einem Taktgenerator (61) gesteuert wird, dessen Taktfrequenz einer Frequenzführungsgröße (f) entspricht,
daß ein Frequenzteiler (66) vorgesehen ist, der aus dem Taktsignal einen zu ihm synchronen Impulszug (Q₁) gewinnt,
daß in einem Kurzschlußimpulsgenerator (64) die in den Phasenbereichen 0 bis 1/3 π und 2/3 π bis π liegenden Signalteile des pulsbreitenmodulierten Signals des PWM-Mustergenerators (62) mit dem Impulszug zu einem Ausgangssignal UND-verknüpft werden, und
daß mit den Signalen des Kurzschlußimpulsgenerators während dieser Phasenbereiche von 0 bis 1/3 π und von 2/3 π bis π zusätzlich das abschaltbare Element angesteuert wird, welches mit dem vom PWM-Mustergenerator (62) angesteuerten abschaltbaren Element ein Zweigpaar bildet.
6. Steuersatz nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale
des Kurzschlußimpulsgenerators (64) und des PWM-Mustergenerators
(62) einem Mischsignalgenerator (65) zugeführt werden,
dessen Ausgangssignale über einen Treiber (63) den Schaltelementen
des Wechselrichters als Steuersignale zugeführt werden.
7. Steuersatz nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Pulsbreite (d s )
der Impulse des von dem Frequenzverteiler (66) erzeugten Impulszuges
(Q₁) entsprechend dem Sollwert des Wechselrichterausgangsstroms
variierbar ist.
8. Steuersatz nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1,
gekennzeichnet durch
einen Taktgenerator (61), dessen Taktfrequenz einer Frequenzführungsgröße (f) entspricht,
einen Referenzmustergenerator (72), der synchron zu dem Taktsignal ein Referenzmustersignal (P) erzeugt, dessen Phase zwischen 0 und 1/3 π der impulsbreiten modulierten Signale des PWM-Mustergenerators (62) liegt und dazu mit 1/3 π synchron ist,
einen Dreiecksignalgenerator (77), der ein Dreiecksignal (Q) mit nicht-gleichförmiger Periode entsprechend dem Referenzmustersignal (P) und synchron zum Taktsignal erzeugt, und durch
einen Kurzschlußimpulsgenerator (64), der das Dreiecksignal (Q) mit einer Führungsgröße (I* R ) für den Ausgangsstrom des Wechselrichters vergleicht und Kurzschlußimpulssignale (S) erzeugt, mit denen zusätzlich das abschaltbare Element angesteuert wird, welches mit dem vom PWM-Mustergenerator (62) angesteuerten abschaltbaren Element ein Zweigpaar bildet,
daß das Ausgangssignal (P) des Referenzmustergenerators (72) und das Ausgangssignal (S) des Kurzschlußimpulsgenerators (64) dem PWM-Mustergenerator (62) zugeführt werden, und
daß das Ausgangssignal des PWM-Mustergenerators (62) und das Ausgangssignal des Kurzschlußimpulsgenerators (64) einem Mischsignalgenerator (65) zugeführt werden, der Steuersignale erzeugt, die über eine Treiberschaltung (63) den abschaltbaren Elementen des Wechselrichters zugeführt werden.
einen Taktgenerator (61), dessen Taktfrequenz einer Frequenzführungsgröße (f) entspricht,
einen Referenzmustergenerator (72), der synchron zu dem Taktsignal ein Referenzmustersignal (P) erzeugt, dessen Phase zwischen 0 und 1/3 π der impulsbreiten modulierten Signale des PWM-Mustergenerators (62) liegt und dazu mit 1/3 π synchron ist,
einen Dreiecksignalgenerator (77), der ein Dreiecksignal (Q) mit nicht-gleichförmiger Periode entsprechend dem Referenzmustersignal (P) und synchron zum Taktsignal erzeugt, und durch
einen Kurzschlußimpulsgenerator (64), der das Dreiecksignal (Q) mit einer Führungsgröße (I* R ) für den Ausgangsstrom des Wechselrichters vergleicht und Kurzschlußimpulssignale (S) erzeugt, mit denen zusätzlich das abschaltbare Element angesteuert wird, welches mit dem vom PWM-Mustergenerator (62) angesteuerten abschaltbaren Element ein Zweigpaar bildet,
daß das Ausgangssignal (P) des Referenzmustergenerators (72) und das Ausgangssignal (S) des Kurzschlußimpulsgenerators (64) dem PWM-Mustergenerator (62) zugeführt werden, und
daß das Ausgangssignal des PWM-Mustergenerators (62) und das Ausgangssignal des Kurzschlußimpulsgenerators (64) einem Mischsignalgenerator (65) zugeführt werden, der Steuersignale erzeugt, die über eine Treiberschaltung (63) den abschaltbaren Elementen des Wechselrichters zugeführt werden.
9. Steuersatz nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzschlußimpulsgenerator
(64) Kurzschlußimpulse in einem Phasenbereich von 1/3 π
bis 2/3 π einer Periode π erzeugt, in der keine Signale des
PWM-Mustergenerators (62) vorhanden sind.
10. Steuersatz nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kurzschlußimpulsgenerator
(64) Kurzschlußimpulse in einem Phasenbereich von 0
bis 1/3 π oder von 2/3 π bis π einer Periode π erzeugt, in der
keine Impulse des PWM-Mustergenerators (62) vorhanden sind.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58066760A JPH0669295B2 (ja) | 1983-04-15 | 1983-04-15 | 電流形インバータの制御装置 |
JP58078600A JPH0724462B2 (ja) | 1983-05-04 | 1983-05-04 | 電流形インバ−タの制御装置 |
JP58204673A JPH0732606B2 (ja) | 1983-11-02 | 1983-11-02 | 電流形インバ−タの制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3414102A1 DE3414102A1 (de) | 1984-11-15 |
DE3414102C2 true DE3414102C2 (de) | 1990-02-15 |
Family
ID=27299230
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19843414102 Granted DE3414102A1 (de) | 1983-04-15 | 1984-04-13 | Steuergeraet fuer einen stromwechselrichter |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4581693A (de) |
DE (1) | DE3414102A1 (de) |
GB (1) | GB2140987B (de) |
SG (1) | SG105287G (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4018930A1 (de) * | 1990-06-13 | 1992-01-09 | Klug Rolf Dieter Dipl Ing Univ | Brueckenzweig von gleichstromstellern und pulswechselrichtern mit geregeltem querstrom |
Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60156270A (ja) * | 1984-01-25 | 1985-08-16 | Hitachi Ltd | 電力変換装置の駆動制御装置 |
GB2186127B (en) * | 1986-01-11 | 1990-03-21 | Hitachi Ltd | Apparatus for controlling power transducers |
US5614802A (en) * | 1987-02-13 | 1997-03-25 | Nilssen; Ole K. | Frequency, voltage and waveshape converter for a three phase induction motor |
US4763059A (en) * | 1987-06-23 | 1988-08-09 | General Electric Company | Method and apparatus for induction motor drive |
US5081409A (en) * | 1989-11-13 | 1992-01-14 | Performance Controls, Inc. | Pulse-width modulated circuit for driving a load |
US5070292A (en) * | 1989-11-13 | 1991-12-03 | Performance Controls, Inc. | Pulse-width modulated circuit for driving a load |
US5091840A (en) * | 1990-08-14 | 1992-02-25 | General Electric Company | Power conversion scheme employing shorting means to control current magnitude |
US5304913A (en) * | 1990-10-05 | 1994-04-19 | Contraves Goerz Corporation | Multiphase pulse width modulator for a multiphase motor |
DE4209645A1 (de) * | 1992-03-25 | 1993-09-30 | Abb Patent Gmbh | Verfahren zur Ansteuerung der Stromrichterventile von zwei oder mehr aus einer gemeinsamen Gleichstromquelle gespeisten Parallelschwingkreiswechselrichtern mit jeweils einem Induktionsofen und Anlage zur Durchführung des Verfahrens |
DE4209644A1 (de) * | 1992-03-25 | 1993-09-30 | Abb Patent Gmbh | Verfahren zum Ansteuern der Stromrichterventile eines lastgeführten Parallelschwingkreiswechselrichters eines Induktionsofens |
JP3212738B2 (ja) * | 1993-03-10 | 2001-09-25 | 東京電力株式会社 | 電圧形自励式変換システム |
US5550450A (en) * | 1993-04-28 | 1996-08-27 | Otis Elevator Company | Dead-time effect compensation for pulse-width modulated inverters and converters |
US6353354B1 (en) | 1999-09-28 | 2002-03-05 | Mts Systems Corporation | Pulse-width modulated bridge circuit within a second bridge circuit |
CN100539381C (zh) * | 2005-12-30 | 2009-09-09 | 中国科学院电工研究所 | 一种并网发电逆变器输出电流的控制方法 |
US8730702B2 (en) * | 2009-03-03 | 2014-05-20 | Renewable Power Conversion, Inc. | Very high efficiency three phase power converter |
CN103840485B (zh) * | 2014-02-28 | 2015-02-25 | 山东大学 | 分布式并网逆变系统全局同步脉宽调制系统及方法 |
US9379619B2 (en) * | 2014-10-21 | 2016-06-28 | Lenovo Enterprise Solutions (Singapore) Pte. Ltd. | Dividing a single phase pulse-width modulation signal into a plurality of phases |
US9618539B2 (en) | 2015-05-28 | 2017-04-11 | Lenovo Enterprise Solutions (Singapore) Pte. Ltd. | Sensing current of a DC-DC converter |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3742330A (en) * | 1971-09-07 | 1973-06-26 | Delta Electronic Control Corp | Current mode d c to a c converters |
DE2940747C2 (de) * | 1979-10-08 | 1984-06-20 | Loher Gmbh, 8399 Ruhstorf | Verfahren zur Steuerung eines Zwischenkreisumrichters |
JPS56148182A (en) * | 1980-04-18 | 1981-11-17 | Norio Onishi | Controlling method of pwm switching for three-phase bridge current type inverter/converter |
JPS57196872A (en) * | 1981-05-26 | 1982-12-02 | Toshiba Corp | Controlling method of pulse width modulation control inverter |
JPS57202884A (en) * | 1981-06-08 | 1982-12-11 | Norio Onishi | Controlling method for pwm switching of 3-phase bridge voltage type inverter |
JPS5889073A (ja) * | 1981-11-24 | 1983-05-27 | Hitachi Ltd | 電流形インバ−タ装置 |
JPS58154377A (ja) * | 1982-03-10 | 1983-09-13 | Hitachi Ltd | 電力変換装置 |
-
1984
- 1984-04-11 GB GB08409404A patent/GB2140987B/en not_active Expired
- 1984-04-13 DE DE19843414102 patent/DE3414102A1/de active Granted
- 1984-04-16 US US06/600,902 patent/US4581693A/en not_active Expired - Fee Related
-
1987
- 1987-11-26 SG SG1052/87A patent/SG105287G/en unknown
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4018930A1 (de) * | 1990-06-13 | 1992-01-09 | Klug Rolf Dieter Dipl Ing Univ | Brueckenzweig von gleichstromstellern und pulswechselrichtern mit geregeltem querstrom |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB8409404D0 (en) | 1984-05-23 |
US4581693A (en) | 1986-04-08 |
GB2140987A (en) | 1984-12-05 |
DE3414102A1 (de) | 1984-11-15 |
GB2140987B (en) | 1986-11-19 |
SG105287G (en) | 1988-06-03 |
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