DE1563358C

DE1563358C - Converter machine for controllable speeds

Info

Publication number: DE1563358C
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr 1000 Berlin Harz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Publication date: 1972-08-03

Description

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Es ist bekannt, Stromrichtermaschinen aus einer Gleichstromquelle mit dem Pluspol 12 und demIt is known, converter machines from a direct current source with the positive pole 12 and the

einer Gleichstromquelle oder einem Gleichstrom- Minuspol 13 so gespeist, daß in ihm ein Drehfelda direct current source or a direct current negative pole 13 fed so that in it a rotating field

zwischenkreis mit steuerbaren Drehzahlen zu be- entsteht. Außer dieser Hauptthyristorbrücke ist nochintermediate circuit with controllable speeds. Besides this main thyristor bridge is still

treiben, wobei der Läufer mit einer Kurzschlußwick- ; eine Löschthyristorbrücke, bestehend aus den Thy-drive, the rotor with a short-circuit winding; a quenching thyristor bridge, consisting of the thyristor

lung, mit einer Kurzschlußachse oder einer gleich- 5^r ristoren 14, 15, 16, 17, 18, 19, vorhanden. Für dietreatment, with a short-circuit ^{axis or an equal-5 r} resistors 14, 15, 16, 17, 18, 19, available. For the

stromerregten Wicklung versehen sein kann, je nach- Löschung der Thyristoren dient der Lösch-energized winding can be provided, depending on the extinction of the thyristors

dem, ob die Maschine als Induktionsmaschine, als Umspanner 20 mit den drei Zweitwicklungen 21, 22,whether the machine is an induction machine, a transformer 20 with the three second windings 21, 22,

Repulsionsmaschine oder als Gleichstrommaschine 23 und der Erstwicklung 24. Alle Wicklungen sindRepulsion machine or as a DC machine 23 and the first winding 24. All windings are

arbeiten soll. Die Ständerwicklung ist hierbei ge- auf einem magnetischen Kreis angeordnet und gutshould work. The stator winding is arranged on a magnetic circuit and is good

wohnlich an eine Thyristor-Drehstrombrücke ange- io miteinander gekoppelt. Die Zweitwicklung 21 liegtcomfortably coupled to a thyristor three-phase bridge. The second winding 21 is located

schlossen, deren Thyristoren durch eine besondere zwischen der Hauptthyristorbrücke 6, 9 und derclosed, their thyristors by a special between the main thyristor bridge 6, 9 and the

Löscheinrichtung in der richtigen Reihenfolge strom- Löschthyristorbrücke 14, 17, die Zweitwicklung 22Quenching device in the correct order current- quenching thyristor bridge 14, 17, the secondary winding 22

los gemacht werden müssen, um dann wieder von zwischen den aus den Thyristoren 7, 10 und 15, 18then have to be made loose again from between the thyristors 7, 10 and 15, 18

neuem gezündet werden zu können. ^: gebildeten Brücken und die Zweitwicklung 23 zwi-to be able to be re-ignited. ^: bridges formed and the secondary winding 23 between

Für das Löschen wurde bisher stets ein Lösch- 15 sehen den Brücken 8, 11 und 16, 19. Die Erstwickkondensator verwendet, mit dessen Entladestrom die lung 24 ist an einer geeigneten Wechselspannung, Thyristoren in der gewünschten Zeitfolge gelöscht z.B. an einer Phase eines Drehstromnetzes, angewerden konnten. Ein derartiger Löschkondensator ist schlossen. Ferner können noch zwei Drosselspulen aber in seinen Abmessungen von der Höhe der 25, 26 vorgesehen werden, die auf einem gemeinjeweiligen Betriebs- und Löschspannung abhängig, so 20 samen Blechkern untergebracht sind und vom Bedaß diese Anordnung verhältnismäßig aufwendig ist. triebsgleichstrom gegensinnig durchflossen werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe Diese Anordnung wirkt folgendermaßen: Die zugrunde, eine andere, weniger aufwendige Lösch- Hauptthyristoren 7, 9 und 11 seien geöffnet, die vorrichtung zu finden. Zur Lösung dieser Aufgabe übrigen und alle Löschthyristoren seien gesperrt. Es sind bei einer Stromrichtermaschine für steuerbare 25 entsteht in den drei Ständerwicklungen des Dreh-Drehzahlen, bestehend aus einer Mehrphasen- strommotors 1 ein Strom, der in der Ständerphase 2 maschine mit in Stern oder Dreieck geschalteter doppelt so groß ist wie in den Ständerphasen 3 und 4. Ständerwicklung, deren Wicklungsklemmen über eine Wird nun der Löschthyristor 19 freigegeben, so bringt aus Thyristoren bestehende Mehrphasenstromrichter- die nach oben gerichtete Spannungshalbwelle an der brücke und eine mehr- oder einphasige Lösch- 30 Zweitwicklung 23 zunächst den Hauptthyristor 11 thyristorbrücke mit einer Gleichstromquelle verbun- zum Erlöschen. Der über die Drosselspule 26 flieden sind, gemäß der Erfindung die Hauptthyristoren ßende Löschstrom erzeugt hierbei in der Drosselspule mit Hilfe eines von den Löschthyristoren gesteuerten, ein Feld, das den Anstieg des Löschstromes begrenzt, fremdgespeisten Löschumspanners löschbar. Ein Die nächste Halbwelle, die in der Zweitwicklung 23 derartiger Löschumspanner, der mit der üblichen 35 von oben nach unten gerichtet ist, bringt den in der Netzfrequenz oder einer anderen geeigneten Fre- Ständerphase 3 noch fließenden Strom zum Erquenz gespeist wird, hat den Vorteil, daß er in seinen löschen, der von der Ständerphase 4 übernommen Abmessungen nicht von der Höhe der jeweiligen wird, so daß der Strom in dieser Phase so groß ist Betriebs- und Löschspannung abhängig ist, so daß wie der in der Ständerphase 2. Wenn jetzt der Thyeine derartige Anordnung auch für Niederspannun- 40 ristor 8 freigegeben wird, erreicht der Strom in der gen wirtschaftlich ist.... . Ständerphase 3 den halben Höchstwert in der ent-Up to now, an extinguishing 15 see bridges 8, 11 and 16, 19 has always been used for extinguishing. could be applied. Such a quenching capacitor is closed. Furthermore, two choke coils can be provided in their dimensions of the height of 25, 26, which are dependent on a common respective operating and extinguishing voltage, so 20 seeds are housed and this arrangement is relatively expensive. DC drive currents are flowed through in opposite directions.
The present invention has the task. This arrangement works as follows: The underlying principle, another, less expensive extinguishing main thyristors 7, 9 and 11 are open to find the device. To solve this problem, the rest of the and all extinguishing thyristors are blocked. In a converter machine for controllable 25, the three stator windings of the rotational speed, consisting of a multi-phase current motor 1, produce a current that is twice as large in the stator phase 2 machine with star or delta connected as in the stator phases 3 and 4. Stator winding, the winding terminals of which are connected via a If the quenching thyristor 19 is now released, the multi-phase converter consisting of thyristors brings the upward voltage half-wave to the bridge and a multi-phase or single-phase quenching secondary winding 23 first of all the main thyristor 11 thyristor bridge connected to a direct current source - to extinguish. The extinguishing current generated by the choke coil 26, according to the invention, the main thyristors ßende extinguishing current in the choke coil with the help of a controlled by the extinguishing thyristors, a field that limits the rise of the extinguishing current, externally supplied extinguishing voltage extinguishable. The next half-wave, which is fed in the second winding 23 of such extinguishing transformer, which is directed from top to bottom with the usual 35, brings the current still flowing in the mains frequency or another suitable free-stator phase 3 to the sequence, has the advantage, that he erase in his, the dimensions taken over from the stator phase 4 are not dependent on the height of the respective, so that the current in this phase is so large operating and extinguishing voltage, so that as in the stator phase 2. If now the If such an arrangement is also approved for low-voltage transistor 8, the current can be achieved in which it is economical ..... Stand phase 3 half the maximum value in the

Es ist zwar schon aus der deutschen Patentschrift gegengesetzten Richtung wie zuvor, und durch Frei-967 598 bekannt, Thyristoren mit Hilfe eines söge- gäbe des Löschthyristors 15 kann alsdann der Hauptnannten Überlagerungsumspanners im Takt der thyristor 7 und hierauf der Löschthyristor 15 wieder Überlagerungsfrequenz abwechselnd stromlos und 45 gelöscht werden usw. 'It is true that from the German patent specification the opposite direction as before, and by Frei-967 598 known, thyristors with the help of a so-called quenching thyristor 15 can then be the main one Overlay umspanners in time with the thyristor 7 and then the extinguishing thyristor 15 again Overlay frequency can be alternately de-energized and 45 deleted, etc. '

stromführend zu machen, um sie dann zu einem ge- Wenn die Stromrichtermaschine dreiphasig auswünschten Zeitpunkt zu sperren. Bei diesen Anord- geführt ist, beträgt die Stromwendefrequenz das nungen führt jedoch der Überlagerungsumspanner Dreifache der Drehfeldfrequenz, d. h., wenn die dauernd den Betriebsstrom, auch wenn kein Strom -_: Stromwendefrequenz durch die Netzfrequenz, z. B. von einer Wicklungsklemme auf die andere weiter- 50 50 Hz, gegeben ist, so beträgt die größte erreichbare geschaltet wird. Der Umspanner muß daher für Frequenz des Drehfeldes nur ein Drittel der Strom-Dauerbetrieb bemessen werden. Auch für die Thy- wendefrequenz, z. B. 16²/3 Hz. Will man höhere Fre-" ristoren "ergeben sich ungünstige Verhältnisse, da quenzen des Drehfeldes erreichen, so empfiehlt es zwar Löschthyristoren wegfallen, dafür aber die , sich, die Stromwendefrequenz zu erhöhen, z. B. auf Hauptthyristoren in doppelter Anzahl vorhanden sein 55 150 Hz. Statt den Löschumspanner 20 einphasig ausmüssen. Bei der Stromrichtermaschine gemäß der zuführen, kann man ihn auch dreiphasig speisen und Erfindung werden dagegen Löschumspanner und jeder Zweitwicklung eine Erstwicklung wie bei einem Löschthyristoren nur beansprucht, wenn der Strom üblichen Umspanner zuordnen,
von einer Wicklungsklemme auf die andere weiter- Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsgeschaltet wird. - 60 beispiel ist die Anordnung in der Weise vereinfachtTo make live, in order to then block them at a desired time. With this arrangement, the commutation frequency is the voltages, however, the superimposition transformer leads three times the rotating field _{frequency, ie if the operating current is continuously supplied, even if there is no current -:} commutation frequency through the mains frequency, e.g. B. from one winding terminal to the other 50 50 Hz is given, then the largest achievable is switched. The transformer must therefore be dimensioned for the frequency of the rotating field only a third of the current continuous operation. Also for the Thywende frequency, z. B. 16 ^2/3 Hz. If you want higher fre- "ristors" result in unfavorable conditions, as the frequencies of the rotating field reach, so it is advisable to omit thyristors, but to increase the frequency of commutation, z. B. be available on main thyristors in double number 55 150 Hz. Instead of the extinguishing transformer 20 single-phase. In the case of the converter machine according to the supply, it can also be fed in three phases and according to the invention, on the other hand, extinguishing transformers and each second winding a first winding as in a quenching thyristor are only claimed if the current is assigned to the usual transformers,
In the embodiment shown in FIG. 2, switching is carried out from one winding terminal to the other. - 60 example the arrangement is simplified in this way

Im folgenden sei die Erfindung an Hand der in worden, daß nur noch eine Löschthyristorbrücke,In the following, the invention was based on the in that only one quenching thyristor bridge,

den F i g. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiele bestehend aus den beiden Thyristoren 14 und 15,the F i g. 1 to 3 illustrated embodiments consisting of the two thyristors 14 and 15,

näher erläutert. . vorhanden ist. Der Löschumspanner 20 hat nur nochexplained in more detail. . is available. The extinguishing clamp 20 only has

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungs- eine Zweitwicklung21. Diese Zweitwicklung21 ist beispiel wird der Drehstrommotor 1 mit den drei 65 zwischen der Löschthyristorbrücke und dem Stern-Ständerphasen 2, 3, 4 und dem Kurzschlußläufer 5 punkt der Ständerwicklung geschaltet. Auch hier geüber eine Mehrphasen-Stromrichterbrücke, be- lingt es, mit der von dem Löschumspanner 20 gestehend aus den Thyristoren 6, 7, 8, 9, 10, 11, aus lieferten Wechselspannung durch abwechselnde Frei-In the embodiment shown in FIG. 1, a second winding21. This second winding21 is example is the three-phase motor 1 with the three 65 between the quenching thyristor bridge and the star stator phases 2, 3, 4 and the squirrel cage 5 switched point of the stator winding. Over here too a multi-phase converter bridge, with that of the extinguishing converter 20, succeeds from the thyristors 6, 7, 8, 9, 10, 11, from alternating voltage supplied by alternating

gäbe und Sperrung der Löschthyristoren 14 und 15 die Hauptthyristoren in der richtigen zeitlichen Reihenfolge stromlos zu machen und wieder neu zu zünden.would give and block the quenching thyristors 14 and 15 the main thyristors in the correct time Sequence to de-energize and re-ignite.

In Fig. 3 ist an einem weiteren Ausführungsbeispiel noch gezeigt, wie man die für höhere Drehzahlen erforderliche Erhöhung der Löschfrequenz durch einen Schwingkreis erreichen kann. Die Anordnung entspricht im wesentlichen der in F i g. 2 dargestellten, mit einer aus zwei Thyristoren 14,15 bestehenden Löschthyristorbrücke und einem einphasigen Löschumspanner 20. Die Erstwicklung dieses Löschumspanners 20 liegt in dem durch den Kondensator 27 und die Drosselspule 28 gebildeten Schwingkreis, der über die Thyristorbrücke 29,30, 31, 32 aus dem Sammler 33 gespeist wird. Der Schwingkreis kann sich entsprechend seiner Eigenfrequenz selbst steuern und würde dabei immer höhere Spannungen erreichen. Die Begrenzungsthyristoren 34, 35 verhindern, daß die Spannung einen zulässigen Wert überschreitet. Man kann aber die Begrenzungsthyristoren 34, 35 so steuern, daß sie die Spannung des Schwingkreises in Abhängigkeit von der Spannung und dem Strom des Drehstrommotors 1 begrenzen. Die Drosselspule 28 kann auch ganz oder zum Teil mit dem Löschumspanner 20 vereinigt werden, damit der Schwingkreis nicht durch eine hohe Leerlaufinduktivität des Löschumspanners 20 gestört wird, z. B. wenn zwischen zwei Löschvorgängen der Löschumspanner 20 unbelastet ist.In Fig. 3 is a further embodiment also shown how to increase the erasing frequency required for higher speeds can be achieved by an oscillating circuit. The arrangement essentially corresponds to that in FIG. 2 shown, with a quenching thyristor bridge consisting of two thyristors 14,15 and a single-phase Extinguishing device 20. The first winding of this extinguishing device 20 is through the Capacitor 27 and the choke coil 28 formed resonant circuit, which via the thyristor bridge 29,30, 31, 32 is fed from the collector 33. The resonant circuit can change according to its natural frequency control yourself and would thereby reach ever higher tensions. The limiting thyristors 34, 35 prevent the voltage exceeds a permissible value. But you can control the limiting thyristors 34, 35 so that they determine the voltage of the resonant circuit as a function of the voltage and current of the three-phase motor 1 limit. The choke coil 28 can also be wholly or partly connected to the extinguishing transformer 20 be combined so that the resonant circuit is not caused by a high no-load inductance of the extinguishing transformer 20 is disturbed, e.g. B. when between two erasure operations of the extinguishing converter 20 is unencumbered.

Man kann die vorliegende Erfindung mit Vorteil auch für solche Fälle verwenden, wo- man Löschkondensatoren beibehalten will, wo es aber beim Anfahren mit kleinen Spannungen schwierig ist, die Kondensatoren richtig aufzuladen. In solchen Fällen kann man mit dem fremdgespeisten Löschumspanner den Anfahrbereich leicht beherrschen, um dann auf Löschkondensatorbetrieb überzugehen.The present invention can also be used with advantage for cases in which quenching capacitors are used wants to maintain, but where it is difficult when starting with small voltages that Charging capacitors properly. In such cases you can use the externally supplied extinguishing transformer Easily master the start-up range in order to then switch to quenching capacitor operation.

Claims

Patent claims:

1. Converter machine for controllable speeds, consisting of a multi-phase machine with stator winding connected in star or delta, the winding terminals of which have a multi-phase converter bridge consisting of thyristors and a multi-phase or single-phase one Quenching thyristor bridges are connected to a direct current source, characterized in that that the main thyristors (6, 7, 8, 9, 10, 11) with the help of one of the quenching thyristors (14, 15, 16, 17, 18, 19) controlled, externally fed extinguisher (20) can be deleted.

2. Stromrichtermaschiiie according to claim 1 with a quenching thyristor bridge of the same number of phases like the main thyristor bridge, characterized in that the associated Phases of the two converter bridges each via a secondary winding of the extinguishing transformer (20) are connected, the primary winding (24) of which is connected in multiple phases to an external power source is.

3. converter machine according to claim 1 with a single-phase quenching thyristor bridge, characterized characterized in that its center point is externally fed via the secondary winding (21) of the single-phase Extinguishing transformer (20) with the star point of the stator winding of the converter machine connected is.

4. converter machine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the Primary winding (24) of the extinguishing transformer (20) connected to a power source of mains frequency is.

5. converter machine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the Primary winding (24) of the extinguishing transformer (20) with a power source higher than the mains frequency connected is.

6. converter machine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the Extinguishing clamp (20) only switched on during start-up and in the low speed range is connected, in the range of higher speeds, however, the usual extinguishing agents are.

1 sheet of drawings