DE666407C - Verfahren zur Steuerung eines Umrichters - Google Patents

Description

• Verfahren zur Steuerung eines Umrichters Beiden bisher bekanntgewordenen und vorgeschlagenen Umrichtern, d. h. Umformungseinrichtungen, die Wechselstrom einer Frequenz und Phasenzahl in solchen beliebiger anderer Frequenz und Phasenza:hl umformen, ist es zum Zwecke der Lieferung von Blindlast erforderlich, den einen Teil des Umrichters während einer Halbwelle im Gleichrichterverfahren, während der anderen im Wechselrichterverfahren auszusteuern. Zufolge der praktisch nicht zeitlos verlaufenden Kommutierungsdauern zwischen zwei Entladungsstrecken der einen Hälfte eines Umrichters und wegen der einzuhaltenden Entionisierungszeit, insbesondere beim Wechselrichterbetrieb, ist es erforderlich, daß die Ausführung derjenigen Umrichterhälfte, die dem Wechselrichterbetrieb entsprechend auszusteuern ist, um einen gewissen Betrag vor dem theoretischen Kommutierungspunkt, d. h. dem Schnittpunkt der abzulösenden und ablösenden Phasenspannungen der Entladungsstrecken, erfolgt. Um ein Spannungsgleichgewicht zwischen den beiden Umrichterhälften herzustellen, müssen nun die im Gleichrichter,betrieb arbeitenden Entladungsstrecken um den gleichen Betrag verspätet gezündet werden. (Vgl. beispielsweise das Patent Nr. 644 721.) Diese Verschiebung der die Zündung der Gleichrichter- oder Wechselrichterentladungsstrecken bewirkenden Steuerspannungen gegeneinander bzw. gegenüber dem theoretischen Komrilutierungspunkt soll im folgenden als Gleichwechselrichterversetzung bezeichnet werden.
• Zufolge dieser Gleichwechselrichterversetzung wird die theoretische Spannungskurve i eines Umrichters zusätzlich verzerrt. Abb. i zeigt beispielsweise die Spannungskurve eines elastischen Trapezkurvenumrichters, der mit Zwangskommutierung arbeitet. Die Kurve 2 zeigt den - durch die Gleichwechselrichterversetzung verzerrten Spannungsverla.uf. Es ist nun bereits vorgeschlagen worden, die Ausgangsspannung von Umrichtern aus den Spannungen mehrerer Teilumrichter zusammenzusetzen. Die Abb. ?, zeigt, daß bei einer derartigen Zusammensetzung zweier in bezug auf #die Lage der Drehstromtransfortnatorsekundärwicklungen phasenverschobener Teilumrichter ein gewisser Ausgleich der durch die Gleichwechselrichterverselzung hervorgerufenen Verzerrungen erfolgt. Der Abb. 2 aber ist fernerhin zu entnehmen, daß die in der Ausgangsspannung immer noch vorhandene Oberwelligkeit sich aus einem Frequenzgeinisch zusammensetzt, so,daß zur Erzielung eines störungsfreien Betriebes, insbesondere auch in bezug auf Rundfunk- und Fernsprechs-rörungen, im Ausgangskreis des Umrichters mehrere Siebkreise Verwendun,g finden müssen. Gemäß der vorliegenden Erfindung soll nunmehr die Gleichwechselrichterversetzung in ihrer Größe unter Berücksichtigung der Anzahl der zur Bildung der Ausgangsspannung benötigten Teilspannungen so gewählt werden, daß sich die Verformungen der theoretischen Spannungskurve der Teilumrichter zufolge,der Addition der einzelnen Teilspannungskurven so wieder ausgleichen, daß die Oberwellen ein Minirnurn an Zahl und Amplitude ergeben. Bezeichnet man die Gleichwechselrichterversetzung mit dem Winkel a in elektrischen Graden,die Verschiebung der die Speisespannungen bildenden Transformatoren der Teilumrichter gegeneinander mit ß, so erfolgt gemäß der Erfindung die Steuerung des Umrichters bzw. der Teilumrichter so, daß der Winkel der Gleichwechselrichterversetzung gleich der Verschiebung der Grundwelle gegenüber der Transformatorsdkundärwicklungen der Teilumrichter ist und sich ein Wert ergibt von wobei p die Phasenzahl,des die Teilspannung erzeugenden Teilumrichters und t die Anzahl der zur Verwendung gelangenden Teilumrichter bezeichnet. Die Zeitdauer, in der jede einzelne Entladungsstrecke eines Teilumrichters nun gemäß der vorliegenden Erfindung unbeeinflußt von der Kommutierung an der vollen Phasenspannung arbeitet, ist mit 1 bezeichnet worden und kann durch den Ausdruck 1 = a - (t-1) bezeichnet werden. An Hand der Abb. 3 sei der Erfindungsgedanke für eine Anordnung, die mit zwei Teilumrichtern bzw. mit zwei Teilspannungen arbeitet, näher erläutert. Die Gleichwechselrichterversetzung a beträgt, daes sich um dreiphasige Anordnungen handelt und zwei Teilspannungen zur Verwendung kommen, 6o'. Die Brenndauer für die Einzelentladungsstrecke an voller Phasenspannung ist demzufolge ebenfalls 6o' und aucf. die Phasenverschiebungen der Drehstromhalbwellen beider Teilspannungen gegeneinander 6o'. Wie der Abbildung zu entnehmen ist, zeigt die resultierende Kurvenform U.(1., einen Welligkeitsverlauf, bei dein Amplitude und Anza#hl der darin enthaltenen Frequenzen ein Minimum darstellen. Erreicht wird das dadurch, daß sich,die maximalen Spannungspunkte, d. h. also gerade während der Brenndauer 1, mit den tiefsten Spannungspunkten während der Kommutierungszeit a annähernd ausgleichen und die sprunghaften, Spannungsverläufe zu Beginn und Ende der Kommutierungszeiten bei den Teilspannungen gerade gegenläufig auftreten.
• Wie eine derartige Spannungsaugbildung gemäß der Erfindung bei der Verwendung von mehr als zwei Teilspannungen, beispielsweise drei Teilspannungen, sich aufbaut, ist der Abb. 4 zu entnehmen. Die Kommutierungszeit a und damit die Versetzung zusammengeh-örender Drehstromphasen gegeneinander beträgt 40', die Brenndauer an höchster Phasenspannung demzufolge 8,o'.
• Die Abb. 5 zeigt, daß das Verfahren ebenso auf Anordnungen mit Teilspannungen anderer Phasenzahl, beispielsweise im sechsphasigen Betrieb, angewendet werden kann. . ' Werden Teilumrichter mit verschieden langen Arbeitsdauern betrieben, so ?st es zweckmäßig, gegebenenfalls nur einen Teil der zur Verwendung gelangenden Teilspannungen gemäß vorliegender Erfindung zu betreiben, und zwar dergestalt, daß während eines Teiles der Halbwelle die Kompensation zwischen den beiden am längsten arbeitenden Teilspannungen erfolgt. Die während der übrigen Zeit arbeitenden Teilspannungen können dann so ausgesteuert werden, daß sie von sich aus bereits ein Minimum an Oberwellen ergeben.
• Es sei noch bemerkt, daß es mit Rücksicht auf die Entionisierungszeit u. U. günstig sein kann, bei Verwendung von vielphasigen Teilspannungen oder einer großen Zahl von Teilspannungen nicht alle Teilspannungen zusammenzufassen, sondern nur einzelne Gruppen gemäß der Erfindung auszusteuern. Die Auswahl darüber, ob alle Teilspannungen oder nur einzelne oder nur einzelne Gruppen gemäß der Erfindung auszusteuern sind, ist abhängig davon, was für Kominutierungsdauern und was für Entionisierungszeiten beim jeweiligen Umrichterbetrieb vorliegen.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Steuerung eines Umrichters, der aus mehreren Teilumrichtern besteht, die unter Verwendung von gesteuerten Entladungsstrecken arbeiten und deren Zusammenarbeiten die gewünschte Kurvenforni auf der Ausgangsseite ergibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussteuerung der im Gleich- oder Wechselrichterbetrieb befindlichen Entladungsstrecken gegeneinander so verschoben wird, daß sich die Verformungen der theoretischen Spannungskurve der Teilumrichter durch die Verschiebung der Aussteuerung der beiden Gruppen von Entladungsstrecken bei der Addition der einzelnen Teilspannungskurven so wieder ausgleichen, daß ein Minimum an Oberwellen in bezug auf Amplitudengröße und Anzahl erhalten wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der verschiedenartigen Aussteuerung der beiden Gruppen von Entladungsstrecken herrührende Kommutierungsdauer gleich der Verschiebung der Grundwelle der einzelnen Teilumrichter gegeneinander gemacht wird. 3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daßdie Kommutierungsdauer zur Anzahl und Phasenzahl der Teilumrichter im Verhältnis steht. 4. Verfahren nach Anspruch i ff., dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleich der Kurvenverformungen nur bei den Teilumrichtern angewendet wird, die während des überwiegenden Teiles der Einphagenhalbwelle an der Spannungsbildung beteiligt sind, während die nur während eines Bruchteiles der Halbwelle im Betrieb befindlichen Teilumridhter ohne Ausgleich arbeiten. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die nur während eines Bruchteiles der Spannungshälbwelle arbeitendenTeilspannungensoausgesteuert werden, daß sie nur ungeradzahlige Oberwellen enthalten. 6. Verfahren nach Anspruch i oder 4, dadurchgekennzeichnet, daß derAusgleich :deT Kurvenverformung zwischen einzelnen Gruppen von Teilspannungen erfolgt.