DE616525C - Anordnung zur Erzeugung einer annaehernd sinusfoermigen Einphasen-Wechselspannung unter Benutzung mindestens zweier synchron gesteuerter Wechselrichter - Google Patents

Description

• Anordnung zur Erzeugung einer annähernd sinusförmigen Einphasen-Wechselspannung unter Benutzung mindestens zweier synchron gesteuerter Wechselrichter Bei Wechselrichtern, insbesondere bei solchen, die auf Einphasenverbraucher bzw. Gleichstromnetze arbeiten, die keine eigentliche taktgebende Spannung liefern bzw.enthalten, erhält man eine nahezu r ecUteckförmige Spannungskurve. Diese ist für verschiedene Anwendungen, beispielsweise bei der Speisung von induktiven Verbrauchern, unerwünscht. An sich ist es nun bekannt, die erzeugte Spannungskurve durch Einfügen höherer Harmonischer richtiger Phasenlage zu verbessern. Dies kann man grundsätzlich innerhalb eines und desselben Wechselrichters mit einer mehrfach angezapften Transformatorwicklung erreichen, wobei an jede Anzapfung eine Entladungsstrecke angeschlossen ist. Da die Kommutierungsbedingungen nicht in einfacher Weise beherrschbar sind, hat diese Möglichkeit der Erzeugung einer angenähert sinusförmigen Wechselspannung durch einen und denselben Wechselrichter bis heute keine praktische Bedeutung erlangt.
• Die bekannte Zusammensetzung der gewünschten annähernd sinusförmigen Wechselspannung aus einer Grundwelle und einer dritten Harmonischen, gegebenenfalls auch weiteren Harmonischen, die je durch einen Wechselrichter geliefert werden, scheitert selbst für den Fall rein Ohrnscher Belastung an den energetischen Verhältnissen, wie nachstehend .erläutert werden soll. Die von zwei mit gittergesteuerten Dampf- oder Gasentladungsgefäßen 11, 12 und 21, 22 und den Kommutierurgskondensatoren 1q. und 24 arbeitenden, vom Gleichstromnetz i gespeisten Wechselrichtern io (Grundwelle) und 20 (Oberwelle) (vgl. Abb. i) an den Verbraucher 2 über die Transformatoren 13 und 23 gelieferte Spannung ,c.", ist die Summe der beiden Spannungen e,0 und e20. Der Einfachheit halber sei angenommen, daß die kombinierten Wechs-elrIchter einen Ohmschen Verbraucher speisen. Dann ist der Strom proportional e",. Der Wechselrichter io wird wie bekannnt arbeiten, da stets Strom und Spannung gleiches Vorzeichen haben und die Energierichtung unveränderlich ist (vgl. Abb.2). Betrachtet man jedoch die energetischen Verhältnisse beim Wechselrichter 20, der die Zusatzspannung e20 liefern soll, so ergibt sich, daß das für den Energietransport durch den Wechselrichter 2o maßgebende Produkt e", # e.0 innerhalb der Grundperiode mehrfach das wichen wechselt (vgl. Abb. 3), d. h. die Energierichtung muß mehrfach das Vorzeichen wechseln, wozu jedoch der Wechselrichter 2o nicht befähigt ist. Daraus folgt, daß die Kombination der Wechselrichter i o und 2o nicht-- arlieitsrähig ist, weil sie die Energiebedingungen nicht erfüllen kann.
• Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Anordnung zur Erzeugung einer annähernd sinusförmigen Einphasenwechselspannung unter Benutzung mindestens zweier synchron gesteuerter Wechselrichter, von denen der eine die im wesentlichen rechteckförmige Grundwelle, der oder die anderen jeweils die zu kompensierende Oberwelle in Gegenphase liefern. Zu diesem Zweck arbeiten die Wechselrichter gleichstromseitig parallel und sind wechselstromseitig in Reihe geschaltet. Die die Oberwellen liefernden Wechselrichter sind als vollständige Wechselrichter ausgeführt, d. h. die Energierichtung kann bei ihnen ohne Schaltoperationen in den Hauptstromkreisen innerhalb einer Wechselstromperiode mehrfach wechseln. Zweckmäßig wird man auch den die Grundwelle liefernden Wechselrichter als vollständigen Wechselrichter ausführen, damit jede beliebige Scheinleistung, insbesondere aber induktive Last, durch die kombinierten Wechselrichter geliefert werden kann.
• Bei einem einzigen, eine rechteckförmige Grundwelle liefernden vollständigen Wechselrichter gemäß Abb. ¢ mit Entladungsstrecken i i, i 2 und 15, 16, Kommutierungskondensator 14, Transformator 13 mit der Sekundärwick. lung 2 und Gleichstromdrosseln 17 und 18, die miteinander derart verkettet sind, daß in ihnen unabhängig von der Energierichtung das Vorzeichen des magnetischen Flusses konstant bleibt, würden sich nämlich die in Abb. 5 veranschaulichten Kurven ergeben, und zwar ist e«, die rechteckförmige Wechselspannung, 1o der dem Ohnzschen Teil der Belastung entsprechende Stromanteil, il der dem induktiven Teil der Belastung entsprechende Stromanteil und i", der gesamte Wechselstrom. Wie aus den Kurvenverläufen erkennbar ist, würde sich .eine sowohl für den Wechselrichter als auch für den Verbraucher ungünstige Arbeitsweise ergeben. Der Strom würde nämlich in jeder Periode zwei Spitzen aufweisen, so daß infolge der dadurch entstehenden Spannungssprünge einzelne Anlageteile gefährdet sind, die daher besonders sorgfältig zu bemessen wären.
• Bei Anwendung der vorliegenden Erfindung, von der ein Ausführungsbeispiel mit zwei vollständigen Wechselrichtern in Abb. 6 der Zeichnung dargestellt ist, werden die eben beschriebenen Nachteile vermieden und eine weitgehende Annäherung an die sinusförmigen Kurven, wie sie in Abb.7 mit den der Abb.5 entsprechenden Bezeichnungen angegeben sind, erreicht. In Abb. 6 gelten für den Wechselrichter i o die gleichen Bezugszeichen wie in Abb. q.. Der Wechselrichter 2o besteht aus den Entladungsstrecken 21, 22, 25, 26, der Gleichstromdrossel 27, 28, dem Kommutierungskondensator 24 und dem Transformator 23.
• Es wird noch bemerkt, daß die Umkehrdrossel 27, 28 des die dritte Harmonische liefernden Wechselrichters 2o mit Rücksicht auf die sinusförmig überlagerten Strom- bzw. Flußänderungen zweckmäßig nicht größer g.e= wählt wird, als für die Kommurtierung unbedingt notwendig ist.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Erzeugung einer annähernd sinusförmigen Einphas!en-Weehs:elspannung unter Benutzung mindestens zweier synchron gesteuerter Wechselrichter, von denen der eine die im wesentlichen rechteckförmige Grundwelle, der oder die anderen jeweils die zu kompensierenden Oberwellen in Gegenphase liefern, dadurch gekennzeichnet, daß a) gleichstromseitig die Wechselrichter parallel arbeiten, b) wechselstromseitig die Wechselrichter in Reihe geschaltet sind, c) sämtliche Wechselrichter, mindestens jedoch die die höheren Harmonischen lie# fernden Wechselrichter als vollständige Wechselrichter ausgebildet sind.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, da= durch gekennzeichnet, daß jeder vollständige Wechselrichter zwei Gleichstromdrosselspulen (17, 18 bzw. 27, 28) enthält, die miteinander derart verkettet sind, daß unabhängig von der Energierichtung das Vorzeichen des von beiden Spulen erzeugten Flusses konstant ist.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine derart kleine Bemessung der Drosselspulen, daß die Kommutierungsbedingungen noch gerade erfüllt werden können.