DE19823917A1

DE19823917A1 - Stromrichtervorrichtung

Info

Publication number: DE19823917A1
Application number: DE19823917A
Authority: DE
Inventors: Junichi Itoh; Koetsu Fujita
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1997-06-03
Filing date: 1998-05-28
Publication date: 1998-12-10
Also published as: KR19990006545A; CN1088282C; US6137704A; US6320775B1; CN1206242A; KR100533201B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umsetzung einer Eingangs-Wechselstrom leistung in eine Gleichstromleistung und zur weiteren Umsetzung der Gleichstromleistung in eine gewünschte Wechselstromleistung sowie eine Vorrichtung zur Umsetzung von Eingangs-Gleich stromleistung in gewünschte Wechselstromleistung.

Fig. 46 ist ein Schaltbild, das ein erstes bekanntes Beispiel solch einer Stromrichtervorrichtung zeigt. Diese Vorrichtung enthält eine Einphasen-Wechselstromquelle 101, eine Induktivität oder Drossel 1 einen Konverter 201, der einen Gleichstrom-Zwischenkreis speist und dafür sorgt, daß der Eingangsstrom sinusförmig ist mit hohem Leistungsfaktor, einen Glättungskondensator 202, der in dem Gleichstrom-Zwischenkreis vorgesehen ist, und einen Dreiphasen-Spannungs-Wechsel richter 231 zum Antrieb eines Induktions- oder Asynchronmotors 501 mit variabler Drehzahl. In Fig. 46 ist der Asynchronmotor 501 durch seine Ersatzschaltung dargestellt.

Bei dem in Fig. 46 gezeigten Konverter 201 wird eine über die Drossel 102 gelieferte Speise wechselspannung von Halbleiterschaltern kurzgeschlossen, um so eine geeignete Wellenform des Eingangsstroms zu erreichen. Als Folge davon wird von der Wechselstromquelle 101 gelieferte Wechselstromleistung in Gleichstromleistung umgesetzt, und die Wellenform des Eingangsstroms wird zu einer Sinuswelle geformt. Der Wechselrichter 231 besteht andererseits aus einem Dreiphasen-Spannungs-PWM-Wechselrichter (PWM = pulsweitenmoduliert) oder ähnlichem, der drei Paare jeweils eines oberen und eines unteren Arms enthält, die jeweils aus einem selbst kommutierenden Halbleiterschaltelement, etwa einem IGBT, und einer zu diesem antiparallel geschalteten Diode bestehen (ein solches Paar wird nachfolgend auch als "Halbbrücke" bezeich net). Die Arbeitsweise solch eines Dreiphasen-Spannungs-PWM-Wechselrichters ist bekannt und soll daher nicht im einzelnen erläutert werden. Der Wechselrichter 231 kann in einem ausgewähl ten von sechs Schaltmustern betrieben werden, die durch Steuerung der Leitzustände der sechs Arme eingestellt werden, um die Spannung zwischen den jeweiligen Leitungen der drei Phasen zu steuern, sowie zwei einem Nullspannungsvektor zugeordneten Schaltmustern, die dadurch eingestellt werden, daß alle oberen Arme oder alle unteren Arme leitend gemacht werden, so daß die Spannungen zwischen allen Leitungen der drei Phasen null werden.

Bei der folgenden Beschreibung anderer bekannter Schaltungen werden die gleichen Bezugszah len wie in Fig. 46 zur Kennzeichnung funktionell entsprechender Komponenten oder Elemente verwendet.

Fig. 47 ist ein Schaltbild, das ein zweites Beispiel der oben beschriebenen Art einer Stromrich tervorrichtung zeigt. Diese Vorrichtung enthält eine Gleichstromquelle 103 und einen Konverter 204 (Zweiquadranten-Gleichstromsteller), der aus einem Paar eines oberen und eines unteren Arms (einer Halbbrücke) besteht und dazu dient, die an den Wechselrichter 231 angelegte Spannung zu steuern.

Bei dieser bekannten Schaltung wird die Speisegleichspannung, die über die Drossel 102 angelegt wird, von Halbleiterschaltern kurzgeschlossen, so daß Energie in der Drossel 102 gespeichert wird. Wenn die Halbleiterschalter gesperrt werden, wird die Energie der Drossel 102 zusammen mit Energie von der Gleichstromquelle 103 dem Glättungskondensator 202 geliefert, so daß die Gleichspannung des Glättungskondensators 202 höher wird als die Speisespannung.

Bei den in den Fig. 46 und 47 gezeigten Stromrichtervorrichtungen ist die Kapazität des Glättungskondensators 202 ausreichend groß gemacht, damit die Schaltvorgänge des Konverters 201 oder 204 und des Wechselrichters 231 frei und unabhängig voneinander erfolgen können.

Fig. 48 ist ein Schaltbild, das ein drittes Beispiel der obigen Art von Stromrichtervorrichtung zeigt, wobei mit der Bezugszahl 104 eine Einphasen-Doppelweggleichrichterschaltung, beste hend aus einer Diodenbrücke, bezeichnet ist und mit der Bezugszahl 205 ein Konverter bezeich net ist, dessen oberer Arm ausschließlich aus einer Diode besteht.

Bei der in Fig. 48 gezeigten Vorrichtung wird die Speisewechselspannung durch die Gleichrich terschaltung 104 einer Doppelweggleichrichtung unterzogen, und die resultierende, über die Drossel 102 angelegte Gleichspannung wird von Halbleiterschaltern kurzgeschlossen, um eine geeignete Wellenform des Eingangsstroms zu bilden. Auf diese Weise kann von der Wechsel stromquelle 101 gelieferte Wechselstromleistung in Gleichstromleistung umgesetzt werden, und die Wellenform des Eingangsstroms kann so gesteuert werden, daß er sinusförmig ist.

Fig. 49 ist ein Schaltbild, das ein viertes bekanntes Beispiel der obigen Art von Stromrichtervor richtung zeigt. Diese Schaltung ist offenbart in [1] "715 Reduction in Capacitance of Capacitor of Single-phase PWM Converter Having DC Active Filter Function", 1996 National Convention Record I.E.E. Japan.

Die in Fig. 49 gezeigte Vorrichtung enthält eine Einphasen-Wechselstromquelle 101, eine Drossel 102, einen Konverter 201, einen Wechselrichter 231, einen Zweiquadranten-Gleichstromsteller 401, einen in einem Gleichstrom-Zwischenkreis vorgesehenen Glättungskondensator 202, eine Induktivität oder Drossel 403 und einen Kondensator 404, die zur Filterung verwendet werden, sowie einen Asynchronmotor 501.

Obwohl die Arbeitsweise dieser Schaltung hier nicht detailliert beschrieben werden soll, besteht diese grundlegend darin, daß der Konverter 201 eine PWM-Steuerung ausführt, um den Ein gangs-Wechselstrom sinusförmig zu halten und den Eingangsleistungsfaktor auf Eins zu steuern. Zur Vermeidung einer Stromwelligkeit an der Gleichstrom-Ausgangsseite des Konverters 201 mit einer Frequenz, die doppelt so hoch wie die Frequenz der Wechselstromquelle ist, steuert der Gleichstromsteller 401 die Spannung des Kondensators 404 so, daß er Energie liefert und aufnimmt, um dadurch die Kapazität des Glättungskondensators 202 zu verringern.

Fig. 50 ist ein Schaltbild, das ein fünftes bekanntes Beispiel der oben genannten Art von Stromrichtervorrichtung zeigt. Dieses Schaltbild ist offenbart in [2] "One Measure to Reduce DC Voltage Ripple of Single-Phase PWM Converter" in The Transactions of I.E.E.J. - A Publication of Industry Applications Society 1993 (Band 113-D Nr. 9, Seiten 1106-1107).

Fig. 51 ist ein Schaltbild eines sechsten bekannten Beispiels der obigen Art von Stromrichtervor richtung. Dieses Schaltbild ist offenbart in [31 "79 Method for Reducing Power Ripple of Single phase Voltage Type PWM Converter" in Proceedings of the 1996 National Convention of the Industry Applications Society of the Institute of Electrical Engineers of Japan.

In Fig. 50 bezeichnet 405 ein LC-Filter in der Form eines Reihenresonanzkreises, der in einem Gleichstrom-Zwischenkreis geschaltet ist. In Fig. 51 bezeichnet 406 eine Drossel. Obwohl die Arbeitsweise dieser Schaltungen hier nicht im einzelnen beschrieben werden soll, besteht sie grundsätzlich darin, daß eine Stromwelligkeit an der Gleichstrom-Ausgangsseite des Konverters 201 mit einer Frequenz, die doppelt so hoch ist wie die der Speisespannung, durch das LC-Filter 405 in Fig. 50 bzw. die Drossel 406 in Fig. 51 mit derselben Resonanzfrequenz absorbiert wird, so daß die Kapazität des Glättungskondensators 202 verringert werden kann.

Bei allen bekannten Schaltungen der Fig. 46 bis 51 muß die Drossel 102 an der Eingangssei te des Konverters 201, 204 bzw. 205 vorgesehen werden, um eine Welligkeit zu absorbieren, die beim Schalten des Konverters auftritt, so daß die Gesamtgröße und die Kosten der Strom richtervorrichtung nicht in erwünschter Weise verringert werden können.

Bei den in den Fig. 49 bis 51 gezeigten bekannten Schaltungen wird ferner eine Drossel (Drossel des LC-Filters 405 bzw. Drossel 406) zum Absorbieren einer Stromwelligkeit verwendet, weshalb Größe und Kosten der Stromrichtervorrichtung nicht in gewünschter Weise reduziert werden können.

Bei den bekannten Schaltungen, die in Fig. 49 und 51 gezeigt sind, muß zum Gleich strom-Zwischenkreis eine Halbbrücke (Zweiquadranten-Gleichstromsteller 401) hinzugefügt werden, weshalb Größe und Kosten der Stromrichtervorrichtung nicht in gewünschter Weise reduziert werden können. Außerdem leidet die in Fig. 50 gezeigte bekannte Schaltung an dem Problem, daß die Durchbruchspannung des Kondensators des LC-Filters 405 doppelt so hoch wie die Spannung des Gleichstrom-Zwischenkreises sein muß.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Stromrichtervorrichtung mit einem einfachen Schaltungsauf bau zu schaffen, die eine Verringerung ihrer Größe und Kosten erlaubt.

Diese Aufgabe wird durch eine Stromrichtervorrichtung gelöst, wie sie in verschiedenen Ausführungsformen in den unabhängigen Patentansprüchen definiert ist. Vorteilhafte Weiterbil dungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei den Ausführungsformen gemäß den Ansprüchen 1 bis 6, ist der Wechselrichter in der Lage, die Funktion einer Halbbrücke des Konverters der bekannten Schaltung auszuüben, was zu einer Verringerung der Anzahl von Halbleiterschaltelementen, antiparallel geschalteten Dioden und dergleichen bei einem Einphasen/Mehrphasen-Stromrichter (Umrichter) oder einem Gleich strom/Mehrphasenstromrichter (Wechselrichter) führt. Außerdem kann eine Drossel an der Eingangsseite des Stromrichters entfallen. Somit kann der Schaltungsaufbau vereinfacht werden, und die Gesamtgröße und Kosten der Vorrichtung können vorteilhafterweise verringert werden. Dies ermöglicht es, eine kleine billige Steuer- oder Treibervorrichtung zum Betrieb eines Motors oder ähnlichem mit einem hohen Eingangsleistungsfaktor zu schaffen.

Bei der Weiterbildung gemäß Anspruch 7 kann der Statorkern des Mehrphasen-Wechselstrommo tors auch als Einsenkern der Drossel verwendet werden. Hierdurch kann der Statorkern des Motors wirkungsvoller genutzt werden.

Gemäß der Weiterbildung nach Anspruch 8 kann die Stromrichtervorrichtung der vorliegenden Erfindung zum Betrieb einer Wechselstromlast ohne Null- oder Sternpunkt verwendet werden.

Bei den Ausführungsformen gemäß den Patentansprüchen 9 bis 11 kann eine Null system-Leistung (nachfolgend einfach auch als Nulleistung bezeichnet) unter Verwendung eines Nullspannungsvektors des Wechselrichters gesteuert werden, was ermöglicht, einen zusätzlichen Arm bzw. eine zusätzliche Halbbrücke entfallen zu lassen, der herkömmlicherweise in den bekannten Schaltungen verwendet wird. Somit kann der Schaltungsaufbau vereinfacht werden, und Größe und Kosten der Vorrichtung können verringert werden, während eine verringerte Kapazität des Glättungskondensators gewährleistet ist.

Die Weiterbildung des Anspruchs 12 ermöglicht den Ersatz der herkömmlicherweise zur Absorp tion einer Stromwelligkeit verwendeten Drossel durch die Streuinduktivität des Motors.

Die Weiterbildung des Anspruchs 13 ermöglicht wiederum die Verwendung der erfindungsgemä- ßen Stromrichtervorrichtung zur Ansteuerung einer Wechselstromlast ohne Null- oder Stern punkt.

Bei den Ausführungsformen gemäß den Patentansprüchen 15 bis 17 kann der Inverter einen Gleichstrom-Gleichstrom-Umsetzer, etwa einen Spannungserhöhungs-Gleichstromsteller ersetzen, der in der bekannten Schaltung zur Vergrößerung der Gleichspannung des Ein phasen-Spannungs-Wechselrichters auf einen bestimmten Wert verwendet wird. Demgemäß können die Anzahl oder Größe von Halbleiterschaltelementen, die Treiberschaltung und die Treiberstromversorgung für diese Elemente reduziert werden. Folglich kann der Schaltungsaufbau vereinfacht werden und die Größe und Kosten der Vorrichtung können vorteilhafterweise verringert werden.

Bei den Ausführungsformen gemäß den Patentansprüchen 15 bis 17 kann die Gleichstromquelle eine Kombination einer Wechselstromquelle mit einer Gleichrichterschaltung sein.

Gemäß den Ausführungsformen der Patentansprüche 19 bis 23 erzeugt der Wechselrichter einen Nullspannungsvektor zur Steuerung einer Nullspannung, um dadurch die Funktion eines Gleich strom-Gleichstrom-Umsetzers, etwa eines Spannungserhöhungs-Gleichstromstellers, auszufüh ren, wie er in der bekannten Schaltung zur Steuerung des Eingangsstroms auf eine sinusförmige Wellenform verwendet wird. Dies führt zu einer Verringerung der Anzahl oder Größe von Halbleiterschaltelementen sowie der Treiberschaltung und der Treiberleistung für diese Elemente.

Bei den Ausführungsformen der Patentansprüche 24 und 25 kann die Nullspannung, die künstlich durch den Nullsystem-Bypassdiodensatz gewonnen wird so genutzt werden, daß die Speisegleichspannung erhöht werden kann, ohne daß ein zusätzlicher Arm bzw. eine zusätzliche Halbbrücke verwendet werden muß, wodurch die Notwendigkeit eines Spannungs erhöhungs-Gleichstromstellers vermieden wird.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch ein Blockdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 2 ein Schaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 3 ein Ersatzschaltbild für eine Mitkomponente des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 4 ein Ersatzschaltbild für eine Nullkomponente des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 5 ein Schaltbild einer Steuerschaltung des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 6 ein Schaltbild einer Steuerschaltung des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Figs. 7 bis 10 ein Schaltbild eines dritten, eines vierten, eines fünften bzw. eines sechsten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 11 ein Ersatzschaltbild einer Nullkomponente des Ausführungsbeispiels von Fig. 10,

Figs. 12 und 13 jeweils ein Schaltbild einer Steuerschaltung für das Ausführungsbeispiel von Fig. 10,

Figs. 14 und 15 ein Schaltbild eines siebten bzw. eines achten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 16 ein Schaltbild einer Steuerschaltung für das Ausführungsbeispiel von Fig. 15,

Figs. 17 bis 19 ein Schaltbild eines neunten, eines zehnten bzw. eines elften Ausführungsbei spiels der Erfindung,

Fig. 20 ein Ersatzschaltbild einer Mitkomponente eines Ausgangsabschnitts des Ausführungs beispiels von Fig. 19,

Fig. 21 ein Ersatzschaltbild einer Nullkomponente eines Ausgangsabschnitts des Ausführungs beispiels von Fig. 19,

Figs. 22 und 23 jeweils ein Schaltbild einer Steuerschaltung des Ausführungsbeispiels von Fig. 19,

Fig. 24 ein Schaltbild eines zwölften Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 25 ein Schaltbild einer Steuerschaltung des Ausführungsbeispiels von Fig. 24,

Figs. 26 bis 29 ein Schaltbild eines dreizehnten, eines vierzehnten, eines fünfzehnten bzw. eines sechzehnten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 30 ein Ersatzschaltbild einer Mitkomponente des Ausführungsbeispiels von Fig. 29,

Fig. 31 ein Ersatzschaltbild einer Nullkomponente des Ausführungsbeispiels von Fig. 29,

Fig. 32 ein Schaltbild einer Steuerschaltung des Ausführungsbeispiels von Fig. 29,

Fig. 33 ein Schaltbild eines siebzehnten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 34 ein Schaltbild einer Steuerschaltung des Ausführungsbeispiels von Fig. 33,

Figs. 35 bis 38 ein Schaltbild eines achtzehnten, eines neunzehnten, eines zwanzigsten bzw. eines einundzwanzigsten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 39 ein Ersatzschaltbild einer Mitkomponente des Ausführungsbeispiels von Fig. 38,

Fig. 40 ein Ersatzschaltbild einer Nullkomponente des Ausführungsbeispiels von Fig. 39,

Fig. 41 ein Schaltbild einer Steuerschaltung des Ausführungsbeispiels von Fig. 38,

Fig. 42 ein Schaltbild eines zweiundzwanzigsten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 43 ein Schaltbild einer Steuerschaltung des Ausführungsbeispiels von Fig. 42,

Fig. 44 und 45 ein Schaltbild eines dreiundzwanzigsten bzw. eines vierundzwanzigsten Ausführungsbeispiels der Erfindung und

Fig. 46 bis 51 Schaltbilder jeweiliger bekannter Schaltungen.

Bei der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden dieselben Bezugszahlen wie in den Fig. 46 bis 51 zur Bezeichnung entsprechender Komponenten oder Elemente mit im wesentlichen derselben Funktion verwendet.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Stromrichtervorrichtung, die gemäß einem ersten Ausführungsbei spiel der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. In Fig. 1 bezeichnet 150 eine Null system-Leistungsliefereinrichtung (nachfolgend als Nulleistungsquelle bezeichnet) bestehend aus einer Einphasen-Wechselstromquelle, einer Gleichstromquelle oder einem passiven Element, etwa einer Induktivität oder einer Kapazität, die in der Lage ist, an eine Last zu liefernde elektrische Energie zu speichern. Die Bezugszahl 200 bezeichnet einen Stromrichter, etwa einen Einpha sen/Mehrphasenstromrichter oder einen Gleichstrom/Mehrphasenstromrichter, der aus einem Konverter, einem Gleichstromsteller, einem Wechselrichter oder ähnlichem besteht. Dieser Stromrichter 200 führt eine Leistungsumwandlung durch den Betrieb eines oder mehrerer Halbleiterschaltelemente durch und erzeugt einen Mehrphasen-Wechselstrom. Die Bezugszahl 500 bezeichnet eine Wechselstrom-Lastschaltung, etwa einen Motor, einen Transformator oder eine über eine Induktivität angeschlossene Wechselstromquelle, die dem Stromrichter 200 Leistung liefert und von ihm Leistung empfängt.

Der Stromrichter 200, die Wechselstrom-Lastschaltung 500 und die Nulleistungsquelle 150 sind in der Form einer Schleife miteinander verbunden, so daß die Spannung und der Strom der Nulleistungsquelle 150 bei Betrachtung von der Wechselstrom-Ausgangsseite des Stromrichters 200 durch die Wechselstrom-Lastschaltung 500 Nullsystem-Komponenten (Nullkomponenten) liefert. In diesem Sinn wird die Einrichtung 150 als Nulleistungsquelle bezeichnet.

Bei der oben beschriebenen Anordnung wird Wechselstromleistung zwischen dem Stromrichter 200 und der Wechselstrom-Lastschaltung 500 dadurch übertragen, daß die Spannung zwischen jeweiligen Leitungen eines Wechselrichters im Stromrichter 200 und der zwischen diesen Leitungen fließende Strom gesteuert werden, wodurch die elektrische Leistung in gleicher Weise wie bei den bekannten Schaltungen gesteuert wird. Zur Leistungsübertragung zwischen dem Stromrichter 200 und der Nulleistungsquelle 150 andererseits steuert der Stromrichter 200 die Nullsystem-Spannung (Nullspannung) und den Nullsystem-Strom (Nullstrom) der Nulleistungs quelle 150, beispielsweise unter Verwendung eines Nullspannungsvektors seines Wechselrich ters.

Somit führt der Stromrichter 200 einen Zeitmultiplexbetrieb zum Liefern und zum Empfangen elektrischer Leistung an bzw. von der Wechselstrom-Lastschaltung 500 und zum Liefern und Empfangen von Nulleistung an die bzw. von der Nulleistungsquelle 150 aus. D.h., während der Stromrichter Nulleistung an die Nulleistungsquelle 150 liefert bzw. von ihr empfängt, führt der in dem Stromrichter 200 enthaltene Wechselrichter einen Teil oder alle Vorgänge des Konverters zur Stromrichtung (Leistungsumwandlung) zwischen dem Stromrichter 200 und der Nullei stungsquelle 150 aus. Folglich kann die Anzahl von Halbleiterschaltelemente oder Dioden enthaltenden Armen in dem Stromrichter 200 verringert werden.

Es ist möglich, eine Drossel bzw. Induktivität, etwa die Streuinduktivität eines Wechselstrommo tors, die in der Wechselstrom-Lastschaltung 500 enthalten ist, als für den Stromrichter 200 erforderliche eingangsseitige Drossel zu verwenden. Die Verwendung solch einer Drossel beseitigt die Notwendigkeit, eine gesonderte Eingangsdrossel vorzusehen und trägt damit zur Verringerung der Größe der Vorrichtung bei.

Fig. 2 ist ein Schaltbild, das eine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung aufgebaute Stromrichtervorrichtung zeigt. Die Vorrichtung von Fig. 2 enthält einen Glättungs kondensator 202, einen Dreiphasen-Spannungs-Wechselrichter 231, der aus selbstkommutieren den Halbleiterschaltelementen Tr1 bis Tr6, etwa IGBTs, und Dioden besteht, die jeweils einem zugehörigen Schaltelement antiparallel geschaltet sind, einen Konverter 204 mit einem oberen und einem unteren Arm einer Halbbrücke, die selbstkommutierende Halbleiterschaltelemente Tr7 und Tr8 und diesen jeweils antiparallel geschaltete Dioden enthalten, einen Dreiphasen-Asyn chronmotor 501, dessen Statorwicklungen in Sternschaltung angeschlossen sind, und eine Einphasen-Wechselstromquelle 101, deren eines Ende mit dem Null- oder Sternpunkt des Asynchronmotors 501 verbunden ist, während ihr anderes Ende mit dem Mittelpunkt (virtueller Nullpunkt) der Schaltelemente Tr7, Tr8 des Konverters 204 verbunden ist.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Nullspannungsvektor des Wechselrichters 231 berücksichtigt. Dieser Wechselrichter kann durch Auswahl eines von zwei Schaltmustern einen Nullspannungsvektor erzeugen, d. h. eines Schaltmusters bei dem alle oberen Arme leitend sind, und eines anderen Schaltmusters, bei dem alle unteren Arme leitend sind. Dieses Ausfüh rungsbeispiel nutzt diesen Freiheitsgrad bei der Wahl des Schaltmusters.

Die von dem Wechselrichter 231 erzeugte Nullspannung tritt nicht als Spannung zwischen Leitungen auf und hat daher keinen Einfluß auf die Steuerung des Motors. Demgemäß ist ein Ersatzschaltbild seiner Mitsystem-Komponente (Mitkomponente) gemäß Darstellung in Fig. 3 ausgebildet, wobei der Wechselrichter 231 in gleicher Weise wie sein bekanntes Gegenstück im Hinblick auf den Antrieb des Motors 501 arbeitet und Leistung an den Motor 501 liefert sowie von ihm empfängt, indem die Spannung zwischen den Leitungen des Wechselrichters 231 und der zwischen den Leitungen fließende Strom gesteuert werden, um so die an den Motor 501 zu liefernde elektrische Leistung zu steuern.

Wenn die andererseits Nullkomponente betrachtet wird, ist das Ersatzschaltbild gemäß Darstel lung in Fig. 4 aufgebaut, wobei drei Halbbrücken des Wechselrichters 231 in Fig. 3 als eine Halbbrücke 231' betrachtet werden können, die (bzw. deren Arme) einen Schaltbetrieb im Verhältnis der Nullspannungsvektoren (d. h. des Nullspannungsvektors, wenn alle oberen Arme leitend sind, zu dem Nullspannungsvektor, wenn alle unteren Arme leitend sind) ausführt. D.h., ein Arm bzw. eine Halbbrücke Konverters 201 der in Fig. 46 gezeigten bekannten Schaltung kann durch eine Anordnung ersetzt werden, bei der die Nullspannung von dem Wechselrichter 231 in Fig. 2 gesteuert wird. Der Motor 501 kann als eine Drossel mit dem Wert der Streuinduk tivität betrachtet werden.

Durch gesondertes Hinzufügen einer Halbbrücke (eines Armpaares) 204, die als Konverter dient, wie in Fig. 4 gezeigt, kooperieren die Halbbrücken 231' und 204 miteinander zur Schaffung einer Schaltungsanordnung, die der des Konverters 201 der in Fig. 46 gezeigten bekannten Schaltung äquivalent ist und eine Stromrichtung in gleicher Weise wie in dem Konverter 201 ausführt. D.h., daß der aus den Halbbrücken 231', 204 in Fig. 4 bestehende Konverter über die Drossel 502 Nulleistung an die Einphasen-Wechselstromquelle 101 liefert und von ihr empfängt.

Somit ist die in Fig. 2 gezeigte Schaltung in der Lage eine Einphasen/Mehrphasen-Stromrichter schaltung zu bilden, die im wesentlichen gleich wirkt wie die in Fig. 46 gezeigte bekannte Schaltung. Folglich kann der Schaltungsaufbau vereinfacht werden, und die Gesamtgröße und die Kosten der Vorrichtung können reduziert werden, und zwar infolge der Verringerung der Anzahl von Halbleiterschaltelementen, Dioden und anderen Teilen und der Entfernung der eingangsseitigen Drossel.

Bei dem eine Wechselstromlast darstellenden Motor kann es sich um eine andere Art von Mehrphasen-Wechselstrommotor als den bei dem Ausführungsbeispiel dargestellten Dreiphasen-Asynchronmotor handeln.

Sowohl der Wechselrichter 231 als auch der Konverter 204 in Fig. 2 werden durch PWM-Impulse gesteuert, die beispielsweise von einer Steuerschaltung erzeugt werden, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist.

In Fig. 5 erhält der Spannungsregler 304 die Differenz zwischen einer Gleichstrom-Sollspannung V_dc* und einer Gleichstrom-Istspannung V_dc, und das Ausgangssignal des Reglers 304 wird mit einem sinusförmigen Signal sin ω_st multipliziert, welches mit der Speisespannung in Phase ist und die Größe oder Amplitude 1 aufweist, um so einen (Eingangs) Sollnullstrom i₀* zu schaffen.

Nach Multiplikation dieses Sollnullstroms i₀* mit 1/3 in einem Multiplizierer 305 wird das resultierende Signal Sollströmen i_a*, i_b*, i_c* für den Antrieb des Motors 501 hinzuaddiert, wodurch Sollströme i_u*, i_v*, i_w* für die jeweiligen Phasen geschaffen werden. Für jede Phase wird die Differenz zwischen dem jeweiligen Sollstrom i_u*, i_v* bzw. i_w* und dem zugehörigen Iststrom i_u, i_v bzw. i_w ermittelt und einem jeweiligen Stromregler 301, 302 bzw. 303 zugeführt. Komparatoren 306 bis 308 vergleichen die Ausgangssignale dieser Regler 301 bis 303 mit einer Zerhacker- oder Dreiecks- bzw. Sägezahnwelle zum Erhalt von PWM-Mustern für die Ansteue rung der Schaltelemente Tr1 bis Tr6 des Wechselrichters 231, so daß die Ströme der jeweiligen Phasen den entsprechenden Sollströmen i_u*, i_v* bzw. i_w* folgen.

Was den Konverter 204 anbelangt, so wird eine Nullspannung aus der Summe der an den Wechselrichter 231 anzulegenden Sollspannungen für die jeweiligen Phasen (d. h. der Ausgangs signale der Stromregler 301 bis 303) gebildet, und diese Nullspannung wird in einem Komparator 309 mit der Sägezahnwelle zum Erhalt eines PWM-Musters für die Ansteuerung der Schaltele mente Tr7, Tr8 des Konverters 204 verglichen.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden der Wechselrichter 231 und der Konverter 204 durch PWM-Impulse im Zeitmultiplexbetrieb gesteuert, um als eine Kombination des Dreiphasen-Spannungs-Wechselrichters von Fig. 3 und des Vollbrücken-Einphasen-Konverters von Fig. 4 zu arbeiten, wobei der Dreiphasen-Spannungs-Wechselrichter Mitsystem-Strom (Mitstrom) zur Steuerung der Spannung über seinen Leitungen und des Stroms zwischen seinen Leitungen verwendet, während der Vollbrücken-Einphasen-Konverter Nullstrom zur Steuerung des Eingangsstroms der Einphasen-Wechselstromquelle 101 verwendet.

Fig. 6 zeigt ein anderes Beispiel der Steuerschaltung für die Stromrichtervorrichtung von Fig. 2. Während bei dem Beispiel von Fig. 5 PWM-Impulse aus den Sollströmen i_a*, i_b*, i_c* für den Motor 501 gewonnen werden, können gemäß Darstellung in Fig. 6 PWM-Impulse aus den Sollspannungen v_a*, v_b*, v_c* für den Motor 501 gewonnen werden.

In diesem Fall wird die Differenz zwischen einem Sollnullstrom i₀* und einem Nullstrom i₀, der von dem Strom jeder einzelnen Phase gewonnen wird, einem Stromregler 310 eingegeben, um eine Sollnullspannung v₀* zu erhalten. Diese Sollnullspannung wird den einzelnen Sollspannun gen v_a*, v_b*, v_c* hinzuaddiert. Die daraus gewonnenen Signale werden mittels Komparatoren 306 bis 308 mit einer Zerhacker- bzw. Sägezahnwelle zum Erhalt von PWM-Mustern für die Ansteuerung der Schaltelemente Tr1 bis Tr6 des Wechselrichter 231 verglichen.

Für den Konverter 204 wird die Sollnullspannung v₀* in einem Komparator 309 mit der Säge zahnwelle verglichen, um PWM-Muster für die Ansteuerung der Schaltelemente Tr7, Tr8 des Konverters 204 zu gewinnen.

Fig. 7 ist ein Schaltbild, das eine Stromrichtervorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbei spiel der Erfindung zeigt.

In Fig. 7 besteht der Konverter 206 aus einer Reihenschaltung von zwei Dioden D1, D2, deren Mittelpunkt mit einem Anschluß der Einphasen-Wechselstromquelle 101 verbunden ist. Die anderen Komponenten der Vorrichtung dieses Ausführungsbeispiels sind ähnlich denen des zweiten Ausführungsbeispiels von Fig. 2.

Mit dieser Ausgestaltung kann der Aufbau des Konverters 206 stärker als im Fall von Fig. 2 vereinfacht werden, wenngleich es unmöglich wird, elektrische Leistung vom Motor 501 in die Einphasen-Wechselstromquelle 101 zurückzuspeisen.

Die Stromrichtervorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels arbeitetet im wesentlichen in gleicher Weise wie diejenige des zweiten Ausführungsbeispiels von Fig. 2. D.h., die Vorrichtung arbeitet als eine Kombination des Dreiphasen-Spannungs-Wechselrichters von Fig. 3 und eines Hybridbrücken-Einphasenkonverters bestehend aus einem Arm bzw. einer Halbbrücke des Wechselrichters und dem Konverter 206 in Fig. 7, wobei die erstere Komponente Mitstrom zur Steuerung der Spannung zwischen den Leitungen des Wechselrichters und des zwischen den Leitungen fließenden Stroms verwendet und die letztere Komponente Nullstrom zur Steuerung des Eingangsstroms der Einphasen-Wechselstromquelle 101 verwendet.

Fig. 8 ist ein Schaltbild eines vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

In Fig. 8 besteht der Konverter 207 aus einer Reihenschaltung zweier Kondensatoren C1, C2 als passiven Elementen, und ihr Mittelpunkt ist mit einem Anschluß der Einphasen-Wechselstrom quelle 101 verbunden.

Mit dieser Anordnung kann der Aufbau des Konverters 207 noch weiter als im Fall des dritten Ausführungsbeispiels von Fig. 7 vereinfacht werden, und es ist möglich, elektrische Leistung vom Motor 501 in die Einphasen-Wechselstromquelle 101 zurückzuspeisen. Die maximale Ausgangsspannung wird jedoch gleich der Differenz zwischen der Hälfte der Gleichspannung des Glättungskondensators 202 und dem Maximalwert der Speisewechselspannung.

Die Stromrichtervorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels arbeitet als eine Kombination des Dreiphasen-Spannungs-Wechselrichters von Fig. 3 und eines Halbbrücken-Ein phasen-Konverters, der von einem Arm bzw. einer Halbbrücke des Wechselrichters dargestellt wird.

Obwohl in den Figuren nicht dargestellt, können die Ausführungsbeispiele der Fig. 2, 7 und 8 dahingehend modifiziert werden, daß eine Drossel zwischen dem Nullpunkt des Motors 501 und die Einphasen-Wechselstromquelle 101 geschaltet wird, wobei der Statorkern des Motors 501 als Kern der Drossel verwendet wird.

Fig. 9 ist ein Schaltbild einer Stromrichtervorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Die Schaltung von Fig. 9 ist auf der Grundlage des Ausführungsbeispiels von Fig. 2 ausgelegt, unterscheidet sich von diesem jedoch darin, daß eine Induktivität oder Drossel 504 in Sternschal tung mit den Ausgangsanschlüssen der jeweiligen Phasen des Dreiphasen-Spannungs-Wechsel richters 231 verbunden ist, während der Null- oder Sternpunkt dieser Drossel 504 statt mit dem Sternpunkt des Motors 501 von Fig. 2 mit einem Anschluß der Einphasen-Wechselstromquelle 101 verbunden ist.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann als Wechselstromlast 503 eine solche ohne Null- oder Sternpunkt verwendet werden, und ein Teil des Aufbaus dieses Wechselrichters ist, wie beim Ausführungsbeispiel von Fig. 2, in der Lage, als ein Konverter zu dienen, ohne zu verursa chen, daß ein Nullstrom durch die Wechselstromlast 503 fließt. Die Arbeitsweise der Vorrichtung als Ganzes und das Verfahren der Steuerung des Wechselrichters 231 und des Konverters 204 sind im wesentlichen gleich jenen des Ausführungsbeispiels von Fig. 2.

Dieses Ausführungsbeispiel kann auch bei einer Anordnung eingesetzt werden, die sich durch Entfernen des Motors 501 von den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 7 bzw. Fig. 8 ergibt.

Fig. 10 ist ein Schaltbild einer Stromrichtervorrichtung gemäß einem sechsten Ausführungsbei spiel der Erfindung.

Bei der Vorrichtung von Fig. 10 ist der Sternpunkt des Asynchronmotors 501 mit dem positiven Anschluß einer Gleichstromquelle 103 verbunden, während der negative Anschluß dieser Gleichstromquelle 103 mit dem Verbindungspunkt zwischen den unteren Armen des Dreiphasen- Spannungs-Wechselrichters 231 und dem Glättungskondensator 202 verbunden ist. Bei dieser Anschlußart wird die Speisegleichspannung von dem Wechselstrom-Ausgangsanschluß des Wechselrichters 231 hergesehen gleich der Nullspannung.

Das Ersatzschaltbild dieses Ausführungsbeispiels für die Mitkomponente ist gleich dem oben erläuterten von Fig. 3 und arbeitet zur Ansteuerung des Motors 501 in gleicher Weise wie der bekannte Dreiphasen-Spannungs-Wechselrichter.

Das Ersatzschaltbild des vorliegenden Ausführungsbeispiels für die Nullkomponente ist gemäß Fig. 11 aufgebaut. Drei Halbbrücken des Wechselrichters 231 werden als eine Halbbrücke 231' betrachtet, die einen Schaltbetrieb im Verhältnis der Nullspannungsvektoren ausführt und die Funktion des Konverters (Zweiquadranten-Gleichstromsteller) 204 aus der Darstellung in Fig. 47 ausübt. Somit kann der Konverter 204 durch die Anordnung ersetzt werden, bei der die Nullspannung vom Wechselrichter 231 in Fig. 10 gesteuert wird. Ferner kann der Motor 501 als eine Drossel 502 mit einem bestimmten Wert einer Streuinduktivität betrachtet werden.

Bei Schaltung von Fig. 10 wird, wie oben beschrieben, Nulleistung durch die Arbeitsweise der Schaltung von Fig. 11 zwischen der Gleichstromquelle 103 und dem Kondensator 202 übertra gen.

Somit ist die in Fig. 10 gezeigte Schaltung in der Lage eine Einphasen/Mehrphasen-Stromrichter schaltung zu realisieren, die ähnlich der bekannten Schaltung von Fig. 47 wirkt. Da die Anzahl von Halbleiterschaltelementen, Dioden und anderen Komponenten verringert ist und die ein gangsseitige Drossel entfallen ist, ist der Schaltungsaufbau jedoch einfacher und die Gesamtgröße und Kosten der Stromrichtervorrichtung können reduziert werden.

Bei dem die Wechselstromlast darstellenden Motor kann es sich um eine andere Art eines Mehrphasen-Wechselstrommotors als den bei diesem Ausführungsbeispiel dargestellten Dreipha sen-Asynchronmotor handeln.

Fig. 12 ist ein Schaltbild einer Steuerschaltung zur Erzeugung von PWM-Impulsen zum Anlegen an den Wechselrichter 231 des Ausführungsbeispiels von Fig. 10.

In Fig. 1 2 wird die Differenz zwischen einer Sollgleichspannung V_dc* und einer Istgleichspannung V_dc einem Spannungsregler 304 eingegeben, der seinerseits einen Sollnullstrom i₀* (Soll- oder Eingangsstrom für das Nullsystem) erzeugt. Im übrigen ist die Anordnung dieser Steuerschaltung ähnlich derjenigen von Fig. 5 mit der Ausnahme des Teiles der Schaltung von Fig. 5 zum Erhalt von PWM-Impulsen zum Anlegen an den Konverter 204. Die von der Schaltung gemäß Fig. 12 schließlich erhaltenen PWM-Impulse werden an die Schaltelemente Tr1 bis Tr6 des Wechselrich ters 231 von Fig. 10 angelegt.

Durch Verwendung der beschriebenen Steuerschaltung arbeitet die Vorrichtung von Fig. 10 als eine Kombination des Dreiphasen-Spannungs-Wechselrichters von Fig. 3 und des Zweiquadran ten-Gleichstromstellers von Fig. 11, wobei die erstere Komponente den Strom des Mitsystems zur Steuerung der Leiterspannung und des zwischen den Leitungen fließenden Stroms verwen det, während die letztere Komponente den Nullstrom zur Steuerung der Gleichspannung verwendet.

Fig. 13 zeigt ein anderes Beispiel der Steuerschaltung, bei dem PWM-Impulse, ähnlich wie bei der Steuerschaltung von Fig. 6, aus Sollspannungen v_a*, v_b*, v_c* für den Motor 501 gewonnen werden.

Fig. 14 ist ein Schaltbild einer Stromrichtervorrichtung gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Bei der Schaltung von Fig. 14 ist der Sternpunkt des Motors 501 mit der negativen Elektrode der Gleichstromquelle 103 verbunden, während die positive Elektrode dieser Gleichstromquelle 103 mit dem Verbindungspunkt zwischen den oberen Armen des Dreiphasen-Spannungs-Wechselrich ters 231 und dem Glättungskondensator 202 verbunden ist.

Die Vorrichtung dieses Ausführungsbeispiels arbeitet als eine Kombination des Dreiphasen- Spannungs-Wechselrichters und des Zweiquadranten-Gleichstromstellers in ähnlicher Weise wie das Ausführungsbeispiel von Fig. 10.

Fig. 15 ist ein Schaltbild einer Stromrichtervorrichtung gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei der Schaltung von Fig. 15 wird eine Kombination einer Einphasen-Wechsel stromquelle 101 und einer Einphasen-Doppelweggleichrichterschaltung 105 in der Form einer Diodenbrücke anstelle der Gleichstromquelle 103 bei dem sechsten Ausführungsbeispiel von Fig. 10 verwendet. Dieser Aufbau der Stromversorgung kann auch bei dem siebten Ausführungsbei spiel von Fig. 14 verwendet werden.

Eine Steuerschaltung zur Steuerung der Vorrichtung von Fig. 15 ist gemäß Darstellung in Fig. 16 aufgebaut. Dabei wird der Eingangsstrom dadurch zu einem sinusförmigen Strom gemacht, daß das Ausgangssignal des Spannungsreglers 304 mit dem Absolutwert |sin ω_st| einer Sinuswelle sin ω_st multipliziert wird, die mit der Speisespannung in Phase ist und eine Größe oder Amplitude von Eins aufweist, um dadurch einen Sollnullstrom i₀* (Eingangs- oder Sollstrom für das Nullsystem) zu erhalten. Die Anordnung der Schaltung im übrigen ist identisch mit derjenigen Steuerschaltung von Fig. 12. Die Steuerschaltung von Fig. 16 ist in der Lage, unter Beibehaltung der Sinusform des Eingangsstroms die Gleichspannung auf einen bestimmten Wert zu steuern.

Die Vorrichtung von Fig. 15 arbeitet als eine Kombination des Dreiphasen-Spannungs-Wechsel richters und eines Einphasen/Einzelschalter-Sinusstromwandlers.

Fig. 17 ist ein Schaltbild einer Stromrichtervorrichtung gemäß einem neunten Ausführungsbei spiel der Erfindung.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Kombination aus einer Dreiphasen-Wechsel stromquelle 107 und einer Dreiphasen-Doppelweggleichrichterschaltung 106 in der Form einer Diodenbrücke anstelle der beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 10 verwendeten Gleichstrom quelle 103 verwendet. Dieser Aufbau der Stromversorgung kann auch bei dem Ausführungsbei spiel von Fig. 14 eingesetzt werden.

In diesem Fall wird eine Steuerschaltung ähnlich der oben anhand von Fig. 13 beschriebenen zur Schaffung eines Eingangsstroms mit hohem Leistungsfaktor verwendet. D.h., der Nullstrom i₀ wird auf einen bestimmten festen Wert gesteuert, so daß die Stromwellenform der Dreip hasen-Wechselstromquelle 107 die Form einer Rechteckwelle mit einem elektrischen Winkel von 120° Leitzustand annimmt. Demgemäß kann der Leistungsfaktor verglichen mit dem Fall der Verwen dung der Einphasen-Wechselstromquelle verbessert werden, und der Maximalwert des Ein gangsstroms kann vorteilhafterweise verringert werden.

Obwohl in den Figuren nicht dargestellt, können die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele der Fig. 10, 14, 15 und 17 in der Weise modifiziert werden, daß eine Drossel zwischen den Sternpunkt des Motors 501 und die Gleichstromquelle (einschließlich der Kombination aus Wechselstromquelle und Gleichrichterschaltung) geschaltet wird, wobei ein Statorkern des Motors 501 als Kern der Drossel verwendet wird.

Fig. 18 ist ein Schaltbild einer Stromrichtervorrichtung gemäß einem zehnten Ausführungsbei spiel der vorliegenden Erfindung.

Die Schaltung von Fig. 18 ist auf der Basis des Ausführungsbeispiels von Fig. 10 ausgebildet, unterscheidet sich jedoch von letzterer darin, daß eine Drossel 504 in Sternschaltung mit den Ausgangsanschlüssen der jeweiligen Phasen des Dreiphasen-Spannungs-Wechselrichters 231 verbunden ist und der Sternpunkt dieser Drossel 504 statt des Sternpunkts des Motors 501 in Fig. 10 mit dem positiven Anschluß der Gleichstromquelle 103 verbunden ist.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann als Wechselstromlast 503 eine solche ohne Null- oder Sternpunkt verwendet werden, und ein Teil des Aufbaus des Wechselrichters 231 ist in der Lage, die Funktion eines Zweiquadranten-Gleichstromstellers auszuführen, ohne zu verursachen, daß ein Nullstrom durch die Wechselstromlast 503 fließt.

Dieses Ausführungsbeispiel kann auch bei einer Anordnung eingesetzt werden, die sich durch Entfernen des Motors 501 von dem jeweiligen Ausführungsbeispiel der Fig. 14, 15 und 17 ergibt.

Fig. 19 ist ein Schaltbild einer Stromrichtervorrichtung gemäß einem elften Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Der Stromrichter von Fig. 19 enthält eine Einphasen-Wechselstromquelle 101, einen Konverter 201 in der Form einer Einphasen-Vollbrücke, gebildet durch selbstkommutierende Halbleiterschaltelemente, etwa IGBTs, und diesen jeweils antiparallel geschaltete Dioden, einen Dreiphasen-Spannungs-Wechselrichter 231, bestehend aus ähnlichen selbstkommutierenden Halbleiterschaltelementen Tr1 bis Tr6 und diesen jeweils antiparallel geschalteten Dioden, einem Glättungskondensator 202, der in einem Gleichstrom-Zwischenkreis vorgesehen ist, und einen Dreiphasen-Asynchronmotor 501. In Fig. 19 bezeichnet die Bezugszahl 102 eine Induktivität oder Drossel zur Absorbierung einer Welligkeit, die beim Schalten des Konverters 201 auftritt.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Nullspannungsvektor des Wechselrichters 231 berücksichtigt. Der Wechselrichter 231 ist in der Lage, durch Wahl einer von zwei Schaltmustern einen Nullspannungsvektor zu erzeugen, d. h. eines Schaltmusters, bei dem alle oberen Arme gleichzeitig leitend sind, und eines anderen Schaltmusters, bei dem alle unteren Arme gleichzeitig leitend sind. Dieses Ausführungsbeispiel nutzt diesen Freiheitsgrad bei der Wahl der Schaltmu ster.

Die von dem Wechselrichter 231 erzeugte Nullspannung erscheint nicht als Spannung zwischen den Leitungen des Wechselrichters 231 und hat daher keinen Einfluß auf die Ansteuerung des Motors. Ein Ersatzschaltbild seiner Mitkomponente ist gemäß Darstellung in Fig. 20 aufgebaut, worin der Wechselrichter 231 in gleicher Weise wie sein bekanntes Gegenstück im Hinblick auf die Ansteuerung des Motors 501 arbeitet und an den Motor 501 Wechselstromleistung liefert und solche von ihm erhält, indem die Leiterspannung des Wechselrichters 231 und der Strom zwischen den Leitungen des Wechselrichters 231 gesteuert werden.

Auf der anderen Seite ist das Ersatzschaltbild des Nullsystems bzw. der Nullkomponente gemäß Darstellung in Fig. 21 aufgebaut, worin drei Halbbrücken (Armpaare) des in Fig. 20 gesehenen Wechselrichters 231 als eine Halbbrücke (Armpaar) 231' betrachtet werden, welche Schaltvor gänge im Verhältnis der Nullspannungsvektoren ausführt. Der Motor 501 kann als eine Drossel 502 mit einem bestimmten Wert der Streuinduktivität betrachtet werden.

Die Spannung des Kondensators 601 zur Unterdrückung einer Welligkeit der Leistung bzw. des Stroms wird bei Betrachtung von der Wechselstrom-Ausgangsseite des Wechselrichters 231 gleich der Nullspannung. Mit der Übertragung der Nullspannung zwischen dem Wechselrichter 231 und dem Kondensator 601 über den Motor 501 (Drossel 502) ist diese Schaltung in der Lage, die gleiche Funktion auszuführen wie ein Arm bzw. eine Halbbrücke (Zwei quadranten-Gleichstromsteller 401), Drossel 403 und Kondensator 404, die bei der bekannten Anordnung von Fig. 49 zusätzliche vorhanden sind.

Somit ist die in Fig. 19 gezeigte Schaltung, bei der Nulleistung zwischen dem Wechselrichter 231 und dem Kondensator 601 übertragen wird, in der Lage, eine Einphasen/Mehr phasen-Stromrichterschaltung zu realisieren, deren Wirkung im wesentlichen gleich derjenigen der bekannten Schaltung von Fig. 49 ist. Da der zusätzliche Arm bzw. die zusätzliche Halbbrücke und die Drossel, die bei der bekannten Schaltung verwendet werden, nicht vorgesehen zu werden brauchen, kann der Schaltungsaufbau vereinfacht werden und die Größe und Kosten der Stromrichtervorrichtung können reduziert werden.

Bei dem eine Wechselstromlast darstellenden Wechselstrommotor kann es sich um einen Mehrphasen-Wechselstrommotor eines anderen Typs als des bei dem obigen Ausführungsbeispiel verwendeten Dreiphasen-Asynchronmotors handeln.

Der Einphasen-Vollbrückenkonverter 201 von Fig. 19 arbeitet so, daß das Eingangsstromsignal in herkömmlicher Weise sinusförmig wird.

Der Wechselrichter 231 wird durch PWM-Impulse gesteuert, die beispielsweise durch eine Steuerschaltung gemäß Fig. 22 erzeugt werden.

Das Verfahren zur Erzeugung eines Sollwerts für den Strom, der durch den Kondensator 601 zur Welligkeitsunterdrückung fließt, d. h. den Sollnullstrom i₀* kann leicht aus der oben angeführten Druckschrift [1] abgeleitet werden.

Dieser Sollnullstrom i₀* wird in einem Multiplizierer 324 mit 1/3 multipliziert und das resultie rende Signal jeweils den Sollströmen i_a*, i_b*, i_c* für die Ansteuerung des Motors 501 hinzuad diert, um Sollströme i_u*, i_v* bzw. i_w* für die jeweiligen Phasen zu erzeugen. Die Differenzen zwischen diesen Sollströmen i_u*, i_v*, i_w* und den zugehörigen Istwerten i_u, i_v, i_w der jeweiligen Phase werden errechnet und die Ergebnisse einem jeweiligen von Stromreglern 321 bis 323 eingegeben. Komparatoren 325 bis 327 vergleichen das Ausgangssignal eines jeweiligen dieser Regler 321 bis 323 mit einer Zerhacker- oder Sägezahnwelle zum Erhalt von PWM-Mustern für die Ansteuerung der Schaltelemente Tr1 bis Tr6 des Wechselrichters 231 in solcher Weise, daß die Ströme der jeweiligen Phasen den entsprechenden Sollströmen i_u*, i_v* und i_w* folgen.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Wechselrichter 231 durch PWM-Impulse im Zeitmultiplexbetrieb so gesteuert, daß er als eine Kombination des Dreiphasen-Spannungs-Wechsel richters der in Fig. 49 gezeigten bekannten Schaltung und des Zweiquadranten-Gleich stromstellers arbeitet, wobei die erstere Komponente den Strom des Mitsystems zur Steuerung der Leiterspannung und des zwischen den Leitungen fließenden Stroms verwendet, während die letztere Komponente den Nullstrom zur Steuerung des Eingangsstroms des Kondensators 601 verwendet.

Fig. 23 zeigt ein anderes Beispiel der Steuerschaltung. Während beim Beispiel von Fig. 22 PWM-Impulse aus den Sollströmen i_a*, i_b*, i_c* für den Motor 501 erzeugt werden, können gemäß Darstellung in Fig. 23 PWM-Impulse aus den Sollspannungen v_a*, v_b*, v_c* für den Motor 501 erzeugt werden.

In diesem Fall wird die Differenz zwischen einem Sollnullstrom i₀* und dem Nullstrom i₀, der von dem Strom jeder einzelnen Phase abgeleitet wird, dem Stromregler 328 zum Erhalt einer Sollnullspannung v₀*, und diese Sollnullspannung wird zu den einzelnen Sollspannungen v_a*, v_b*, v_c* hinzuaddiert. Komparatoren 325 bis 327 vergleichen die jeweilige Summe mit einer Zerhacker- oder Sägezahnspannung zum Erhalt von PWM-Mustern für die Ansteuerung der Schaltelemente Tr1 bis Tr6 des Wechselrichters 231.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel von Fig. 19 wird eine Welligkeit, die im Eingangsstrom des Kondensators 601 beim Schalten des Wechselrichters 231 entsteht, durch die Streuindukti vität des Motors 501 (Drossel 502 in Fig. 21) geglättet. Falls dies nicht ausreicht, kann zusätz lich eine Drossel, die einen Statorkern des Motors 501 verwendet, zwischen den Sternpunkt der Statorwicklungen des Motors 501 und den Kondensator 601 geschaltet werden.

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel kann der Kondensator 601 zur Welligkeitsun terdrückung alternativ zwischen den Sternpunkt des Motors 501 und den Verbindungspunkt zwischen den oberen Armen des Wechselrichters 231 und dem Glättungskondensator 202 geschaltet werden.

Fig. 24 ist ein Schaltbild einer Stromrichtervorrichtung gemäß einem zwölften Ausführungsbei spiel der Erfindung.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Reihenresonanzkreis bestehend aus einer Resonanzinduktivität 603 und einem Resonanzkondensator 602 als Energiespeicherelement zwischen den Sternpunkt des Motors 501 und einen Verbindungspunkt zwischen den unteren Armen des Wechselrichter 231 und dem Glättungskondensator 202 geschaltet. Die Größe dieser Vorrichtung kann weiter reduziert werden, wenn der Eisenkern der Resonanzinduktivität 603 und der Statorkern des Motors 501 zur gemeinsamen Nutzung integriert werden. Die anderen Teile des Schaltungsaufbaus sind mit denen des Ausführungsbeispiels von Fig. 19 identisch.

Die Resonanzfrequenz des Reihenresonanzkreises ist so gewählt, daß sie das Doppelte der Frequenz der Stromquelle beträgt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel arbeitet der Einphasen-Vollbrückenkonverter 201 so, daß die Wellenform des Eingangsstroms sinusförmig ist, und zwar in gleicher Weise, wie oben beschrie ben.

Fig. 25 zeigt eine Steuerschaltung zur Erzeugung von PWM-Impulsen zum Anlegen an die Schaltelemente Tr1 bis Tr6 des Wechselrichters 231 von Fig. 24.

Wie in Fig. 25 gezeigt, wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Sollnullspannung v₀* direkt angelegt, um die von den Spannungen jeder einzelnen Phase abgeleitete Nullspannung auf einen konstanten Wert zu regeln. In Fig. 25 bezeichnet 329 einen Spannungsregler, der die Differenz zwischen der Sollnullspannung v₀* und der Istnullspannung v₀ erhält. Das Ausgangs signal dieses Spannungsreglers 329 wird zu den einzelnen Sollspannungen v_a*, v_b* und v_c* hinzuaddiert, und Komparatoren 325 bis 327 vergleichen die Summen mit einer Sägezahn- oder Dreieckspannung, um so PWM-Muster für die Schaltelemente Tr1 bis Tr6 des Wechselrichters 231 zu erhalten.

Obwohl bei der bekannten Schaltung von Fig. 50 die Durchbruchspannung des Resonanzkon densators doppelt so hoch wie die Spannung des Gleichstrom-Zwischenkreises sein muß, kann die Durchbruchspannung des Resonanzkondensators 602 bei dem vorliegenden Ausführungsbei spiel etwa die Hälfte derjenigen der bekannten Schaltung betragen, wenn ihre Höhe mittels der Sollnullspannung v₀* auf beispielsweise die Hälfte der Spannung des Gleichstrom-Zwischenkrei ses geregelt wird. Dies führt zu einer geringeren Größe und zu geringeren Kosten der resultieren den Schaltung.

Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich, arbeitet bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Reihenresonanzkreis mit der Resonanzinduktivität 603 und dem Resonanzkondensator 602 als das LC-Filter 405 in Fig. 50 zur Unterdrückung einer Welligkeit, deren Frequenz doppelt so hoch wie die der Stromquelle ist.

Die Art der Übertragung der Nulleistung zwischen dem Wechselrichter 231 und dem Reihenreso nanzkreis ist ähnlich derjenigen des Ausführungsbeispiels von Fig. 19.

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel kann der Reihenresonanzkreis bestehend aus der Resonanzinduktivität 603 und der Resonanzkapazität 602 alternativ zwischen den Stern punkt des Motors 501 und einen Verbindungspunkt zwischen den oberen Armen des Wechsel richters 231 und dem Glättungskondensator 202 geschaltet werden.

Fig. 26 ist ein Schaltbild einer Stromrichtervorrichtung gemäß einem dreizehnten Ausführungs beispiel der vorliegenden Erfindung.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Drossel 604 zur Welligkeitsunterdrückung, die als ein Energiespeicherelement dient, zwischen den Sternpunkt des Motors 501 und einen der Wechsel strom-Eingangsanschlüsse des Konverters 201 (den Mittelpunkt eines der Paare aus oberem Arm und unterem Arm) geschaltet. Diese Drossel 604 kann mit dem Motor 501 unter Verwendung desselben Eisenkerns integriert werden, so daß die Größe der gesamten Schaltung verringert werden kann. Hinsichtlich des Schaltungsaufbaus im übrigen werden dieselben Bezugszahlen wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen zur Bezeichnung entsprechender Komponenten verwendet.

Als ein Verfahren zur Steuerung der Vorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels, arbeitet der Einphasen-Vollbrücken-Konverter 201 derart, daß die Wellenform des Eingangsstroms sinusförmig wird, und zwar in gleicher Weise wie bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen.

Die Steuerschaltung von Fig. 25 kann zur Erzeugung von PWM-Impulsen zum Anlegen an die Schaltelemente Tr1 bis Tr6 des Wechselrichters 231 verwendet werden. In diesem Zusammen hang kann das Verfahren zur Erzeugung der Sollnullspannung v₀* zur Verringerung der Kapazität des Glättungskondensators 202 leicht aus der oben angegebenen Druckschrift [3] abgeleitet werden.

Der Mechanismus zur Übertragung von Nulleistung zwischen dem Wechselrichter 231 und der Drossel 604 ist der gleiche wie derjenige des Ausführungsbeispiels von Fig. 19, und die gleiche Funktion, wie sie von der Halbbrücke 401 der bekannten Schaltung von Fig. 51 ausgeführt wird, kann dadurch ausgeführt werden, daß veranlaßt wird, daß der Wechselrichter 231 einen Nullspannungsvektor zur Steuerung des Stroms der Drossel 604 erzeugt. Folglich wird die Schaltung von Fig. 26 in ihrer Wirkung im wesentlichen gleich der Schaltung von Fig. 51, wobei jedoch die Größe und die Kosten der Vorrichtung infolge des Entfallens der zusätzlichen Halbbrücke verringert werden können.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann alternativ ein Ende der Drossel 604 zur Wellig keitsunterdrückung mit dem anderen Wechselstrom-Eingangsanschluß des Konverters 201 verbunden werden (Mittelpunkt des anderen Paars aus oberem und unterem Arm).

Fig. 27 ist ein Schaltbild einer Stromrichtervorrichtung gemäß einem vierzehnten Ausführungs beispiel der Erfindung.

Die Schaltung dieses Ausführungsbeispiels ist auf der Basis des Ausführungsbeispiels von Fig. 19 ausgebildet, unterscheidet sich von letzterem jedoch darin, daß eine Drossel in Sternschal tung mit den Ausgangsanschlüssen der jeweiligen Phasen des Dreiphasen-Spannungs-Wechsel richters 231 verbunden ist, während ihr Sternpunkt anstelle des Sternpunkts des Motors 501 von Fig. 19 mit einem Anschluß des Kondensators 601 verbunden ist.

Das vorliegende Ausführungsbeispiel kann eine Wechselstromlast 503 verwenden, die keinen Null- oder Sternpunkt aufweist, und die Kapazität des Glättungskondensators 202 kann durch Entfallen eines zusätzlichen Arms bzw. einer zusätzlichen Halbbrücke verringert werden, wie dies bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 19 der Fall ist, ohne daß verursacht wird, daß die Wechselstromlast 503 von einem Nullstrom durchflossen wird.

Dieses Ausführungsbeispiel kann auch bei einer Anordnung verwendet werden, die sich durch Entfernen des Motors 501 von jedem der Ausführungsbeispiele der Fig. 24 und 26 ergibt.

Während bei jedem der dargestellten Ausführungsbeispiele ein Einphasen-Vollbrücken-Konverter als Konverter 201 verwendet wird, kann ein Einphasen-Hybridbrücken-Konverter oder irgend eine andere Art von Konverter als der Konverter eingesetzt werden, da die Bedeutung der vorliegen den Erfindung in der Verringerung der Kapazität des Glättungskondensators 202 liegt.

Fig. 28 ist eine schematische Ansicht, die eine Stromrichtervorrichtung gemäß einem fünfzehn ten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.

Die Vorrichtung von Fig. 28 enthält eine Gleichstromquelle 103, einen Glättungskondensator 202, einen Einphasen-Spannungs-Wechselrichter 210 und eine Einphasenschaltung 550, etwa einen Einphasen-Wechselstrommotor, einen Transformator oder eine Einphasen-Wechselstrom quelle, die über eine Induktivität angeschlossen ist, welche Wechselstromleistung vom Wechsel richter 210 empfängt und an ihn liefert.

In Fig. 28 bezeichnet 800 einen Satz Dioden, der dadurch entsteht, daß mehrere Dioden so in Reihe geschaltet werden, daß die Polarität bzw. Polung an einem Verbindungspunkt innerhalb der Komponente 800 umgekehrt wird. Die entgegengesetzten Ende dieses Diodensatzes 800 sind mit den Wechselstrom-Ausgangsanschlüssen des Wechselrichters 210 verbunden, und der Polungsumkehrpunkt (virtueller Nullpunkt) innerhalb des Diodensatzes 800 ist mit der positiven Elektrode der Gleichstromquelle 103 verbunden.

Die negative Elektrode der Gleichstromquelle 103 ist mit einem Verbindungspunkt zwischen den unteren Armen des Wechselrichters 210 und dem Glättungskondensator 202 verbunden, und der Wechselrichter 210, der Diodensatz 800 und die Gleichstromquelle 103 sind in der Form einer Schleife zusammengeschlossen, derart, daß Spannung und Strom der Gleichstromquelle 103 vom Wechselstrom-Ausgangsanschluß des Wechselrichters 210 durch den Diodensatz 800 gesehen Nullkomponenten (Komponenten gleicher Größe aber ohne Phasendifferenz) liefert.

Bei der oben beschriebenen Anordnung wird Wechselstromleistung zwischen dem Wechselrichter 210 und der Einphasenschaltung 550 dadurch übertragen, daß die Spannung zwischen Leitun gen des Wechselrichters 210 und Strom (Laststrom), der zwischen den Leitungen fließt gesteu ert werden, um die elektrische Leistung zu steuern, und zwar in gleicher Weise wie bei der bekannten Schaltung. Wenn es sich bei der Einphasenschaltung 550 um eine Einphasenlast, wie etwa einen Wechselstrommotor handelt, wird Wechselstromleistung an die Schaltung 550 zum Betrieb der Einphasenlast geliefert. Wenn es sich bei der Einphasenschaltung 550 um eine Einphasen-Wechselstromquelle handelt, die über eine Drossel an den Wechselrichter 210 angeschlossen ist, wird Gleichstromleistung der Gleichstromquelle 103 mittels des Wechselrich ters 210 in Wechselstromleistung umgesetzt, und die so gewonnene Wechselstromleistung wird in die Einphasen-Wechselstromquelle zurückgespeist.

Der Wechselrichter 210 erzeugt einen Nullspannungsvektor zur Steuerung der Nullspannung und des Nullstroms, so daß Gleichstromleistung zwischen dem Wechselrichter 210 und der Gleich stromquelle 103 übertragen wird.

Die Übertragung von Wechselstromleistung zwischen dem Wechselrichter 210 und der Einpha senschaltung 550 und die Übertragung von Gleichstromleistung zwischen dem Wechselrichter 210 und der Gleichstromquelle 103 werden im Zeitmultiplexbetrieb ausgeführt. Wenn der Wechselrichter 210 Gleichstromleistung von der Gleichstromquelle 103 empfängt bzw. an sie liefert, wirkt der Wechselrichter 210 als ein Gleichstromsteller zur Durchführung 33051 00070 552 001000280000000200012000285913294000040 0002019823917 00004 32932einer Gleich strom/Gleichstromumsetzung. Dies macht die Verwendung des Gleichstrom/Gleich strom-Konverters 205, der in Fig. 49 gezeigt ist, überflüssig, und ermöglicht es, die Anzahl von Halbleiterschaltelementen und ihrer Treiberschaltung, die diesen Konverter 205 bilden, zu verringern.

Fig. 29 ist ein Schaltbild eines sechzehnten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Die in Fig. 29 gezeigte Vorrichtung enthält eine Gleichstromquelle 103, eine Drossel 102, einen Glättungskondensator 202 und einen Einphasen-Spannungs-Wechselrichter 211 bestehend aus selbstkommutierenden Halbleiterschaltelementen Tr1 bis Tr4, etwa IGBTs, und Dioden, von denen je eine einem zugehörigen dieser Schaltelemente antiparallel geschaltet ist. Die Vorrich tung enthält ferner eine Einphasenlast, etwa einen Einphasen-Wechselstrommotor, die mit Ausgangsanschlüssen des Wechselrichters 211 verbunden ist, sowie einen Satz Dioden 801, bei dem Dioden D21, D22 mit umgekehrter Polarität bzw. Polung in Reihe geschaltet sind. Die Kathoden der Dioden D21, D22 sind mit einem jeweiligen der Wechselstrom-Ausgangsan schlüsse des Wechselrichters 211 verbunden, während ihre Anoden mit einem Ende der Drossel 102 verbunden sind. Die Anoden der Dioden, mit denen die beiden Dioden D21, D22 zusam mengeschlossen sind, bilden einen Polaritäts- oder Polungsumkehrpunkt.

Die positive Elektrode der Gleichstromquelle 103 ist mit dem anderen Ende der Drossel 102 verbunden. Die negative Elektrode der Gleichstromquelle 103 ist mit einem Verbindungspunkt zwischen den unteren Armen des Wechselrichters 211 und dem Glättungskondensator 202 verbunden.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Nullspannungsvektor des Einphasen-Span nungs-Wechselrichters 211 berücksichtigt. D.h., der Wechselrichter 211 ist durch Auswahl eines von zwei Schaltmustern in der Lage, einen Nullspannungsvektor zu erzeugen, d. h. eines ersten Schaltmusters, bei dem alle oberen Arme zusammen leitend sind, und eines zweiten Schaltmu sters, bei dem alle unteren Arme zusammen leitend sind. Dieses Ausführungsbeispiel nutzt diesen Freiheitsgrad bei der Wahl des Schaltmusters.

Die von dem Wechselrichter 211 erzeugte Nullspannung erscheint nicht als Spannung zwischen den Leitungen und hat daher keinen Einfluß auf die Lieferung von Wechselstromleistung an die Einphasenlast 551. Ein Ersatzschaltbild seines Mitsystems ist gemäß Darstellung in Fig. 30 aufgebaut, wobei der Wechselrichter 211 in gleicher Weise wie sein bekanntes Gegenstück arbeitet, um der Einphasenlast 551 Leistung zu liefern, und Wechselstromleistung an die Einphasenlast 551 liefert bzw. von ihr empfängt, indem die Leiterspannung des Wechselrichters 211 und der zwischen den Leitungen fließende Strom zur Steuerung der Leistung gesteuert werden.

Die Spannung der Gleichstromquelle 103 wird bei Betrachtung von den Wechselstrom-Aus gangsanschlüssen des Wechselrichters 211 durch die Dioden D21, D22 des Diodensatzes 801 gleich der Nullspannung, und der Nullstrom wird durch den Diodensatz 801 mit dem oben beschriebenen Aufbau im Nebenschluß geführt, so daß er nicht in die Einphasenlast 551 fließen kann.

Das Ersatzschaltbild der Nullkomponente bzw. des Nullsystems ist andererseits gemäß Fig. 31 aufgebaut, wobei zwei Halbbrücken des in Fig. 30 gezeigten Wechselrichters 211 als eine Halbbrücke 211' betrachtet werden können, die einen Schaltbetrieb im Verhältnis der Nullspan nungsvektoren ausführt. D.h., die Funktion des Spannungserhöhungs-Gleichstromstellers 205, der bei der bekannten Schaltung von Fig. 48 verwendet wird, kann von dem Wechselrichter 211 von Fig. 29 ausgeführt werden, der die Nullspannung steuert. In Fig. 31 bezeichnet 801' eine Diode, die dem Diodensatz 801 in Fig. 29 äquivalent ist.

Bei der oben beschriebenen Anordnung führt der Wechselrichter 211 einen Schaltbetrieb zur Erzeugung eines Nullspannungsvektors aus, um auf diese Weise im wesentlichen den gleichen Betrieb wie der Spannungserhöhungs-Gleichstromsteller 205 von Fig. 48 zu erzielen, so daß Gleichstromleistung zwischen der Gleichstromquelle 103 und dem Kondensator 202 übertragen werden kann.

Somit ist die in Fig. 29 gezeigte Schaltung in der Lage, eine Gleichstrom/Wechselstrom-Strom richtervorrichtung zu realisieren, die im wesentlichen in gleicher Weise arbeitet, wie diejenige von Fig. 48. Da Halbleiterschaltelemente, die den Spannungserhöhungs-Gleichstromsteller bilden, entfallen können, kann der Schaltungsaufbau vereinfacht werden und die Größe und Kosten der Vorrichtung können reduziert werden.

Der Wechselrichter 211 von Fig. 29 wird durch PWM-Impulse gesteuert, die beispielsweise durch eine Steuerschaltung gemäß Darstellung in Fig. 32 erzeugt werden.

Gemäß Darstellung in Fig. 32 wird die Differenz zwischen einer Sollgleichspannung v_dc* und einer Istgleichspannung v_dc, die mittels eines Addierers 341 erhalten wird, einem Spannungsreg ler 342 eingegeben, der seinerseits einen Sollnullstrom i₀* (Eingangs- oder Sollstrom des Nullsystems) erzeugt. Die Differenz zwischen diesem Sollnullstrom i₀* und einem Istnullstrom i₀ wird mittels eines Addierers 343 gebildet und einem Stromregler 344 eingegeben.

Eine Absolutwertschaltung 346 empfängt eine Ausgangssollspannung v_out* des Wechselrichters 211 und bildet deren Absolutwert, der dann mittels eines Addierers 349 von dem Ausgangs signal des Stromreglers 344 subtrahiert wird, um so eine Sollnullspannung v₀* zu erhalten.

Die Ausgangs-Sollspannung v_out* und die Sollnullspannung v₀* werden mittels eines Addierers 347 addiert, während die Sollnullspannung v₀* und die mittels eines Polaritätsinverters 345 in ihrer Polarität invertierte Ausgangs-Sollspannung v_out* mittels eines Addierers 348 addiert werden. Komparatoren 350, 351 vergleichen die Ergebnisse der Additionen mit einer Zerhacker- oder Sägezahnwelle zum Erhalt von PWM-Mustern zur Steuerung der Schaltelemente Tr1 bis Tr4 des Wechselrichters 211 derart, daß die Istgleichspannung v_dc der Sollgleichspannung v_dc* folgt.

Wenn bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel von Fig. 29 die positive Elektrode der Gleich stromquelle 103 mit dem Verbindungspunkt zwischen den oberen Armen des Wechselrichters 211 und dem Glättungskondensator 202 verbunden wird, wird die negative Elektrode der Gleichstromquelle 103 mit einem Ende der Drossel 102 verbunden, und das andere Ende der Drossel 102 wird mit einem Verbindungspunkt (Polungsumkehrpunkt) zwischen den Kathoden der Dioden D21, D22 verbunden, während die Anoden der Dioden D21, D22 mit einem jeweili gen der Wechselstrom-Ausgangsanschlüsse des Wechselrichters 211 verbunden werden.

Fig. 33 ist ein Schaltbild, das eine Stromrichtervorrichtung gemäß einem siebzehnten Ausfüh rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.

Das vorliegende Ausführungsbeispiele entspricht der bekannten Schaltung von Fig. 48, wobei von dem Wechselrichter 211 erzeugte Wechselstromleistung in die Einphasen-Wechselstrom quelle 101 zurückgespeist wird. In Fig. 33 werden dieselben Bezugszahlen wie in Fig. 29 zur Bezeichnung entsprechender der anderen Bestandteile der Vorrichtung von Fig. 33 verwendet.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Steuerschaltung gemäß Darstellung in Fig. 34 verwendet, um den regenerativen Strom sinusförmig zu machen.

Die Differenz zwischen einem Sollwert i_r* des regenerativen Stroms und seines Istwerts i_r wird mittels eines Addierers 352 ermittelt und dann einem Stromregler 353 eingegeben, welcher seinerseits eine Ausgangs-Sollspannung v_out* erzeugt. Im übrigen erfolgt die Steuerung in ähnlicher Weise wie bei der Steuerschaltung von Fig. 32.

Die Vorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels arbeitet im wesentlichen in gleicher Weise wie die des Ausführungsbeispiels von Fig. 29, und die Funktion des Spannungs erhöhungs-Gleichstromstellers 205, der bei der bekannten Schaltung von Fig. 48 verwendet wird, wird von dem Wechselrichter 211 ausgeführt, welcher einen Nullspannungsvektor erzeugt derart, daß Gleichstromleistung zwischen dem Wechselrichter 211 und der Gleichstromquelle 103 übertra gen werden kann. Dabei wird der Nullstrom mittels des Diodensatzes 801 im Nebenschluß geführt und daran gehindert, in die Einphasen-Wechselstromquelle 101 zu fließen.

Während der Regenerierung (Rückspeisung) elektrischer Leistung wird bewirkt, daß ein sinus förmiger Strom i_r fließt, so daß Gleichstromleistung der Gleichstromquelle 103 über den Wech selrichter 211 in die Einphasen-Wechselstromquelle 101 zurückgespeist wird.

Wenn bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die positive Elektrode der Gleichstromquelle 103 mit dem Verbindungspunkt zwischen den oberen Armen des Wechselrichters 211 und dem Glättungskondensator 202 verbunden wird, wird die negative Elektrode der Gleichstromquelle 103 mit einem Ende der Drossel 102 verbunden, während das andere Ende der Drossel 102 mit einem Verbindungspunkt (Polungsumkehrpunkt) zwischen den Kathoden der Dioden D21, D22 verbunden wird und die Anoden der Dioden D21, D22 mit einem jeweiligen der entgegengesetz ten Anschlüsse der Einphasen-Wechselstromquelle 101 verbunden werden.

Fig. 35 ist ein Schaltbild einer Stromrichtervorrichtung gemäß einem achtzehnten Ausführungs beispiel der Erfindung.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind eine erste Drossel 553 und eine zweite Drossel 554 zwischen die Wechselstrom-Ausgangsanschlüsse des Wechselrichters 211 und die entge gengesetzten Anschlüsse der Einphasen-Wechselstromquelle 101 geschaltet.

Bei dieser Anordnung kann der durch die Drosseln 553, 554 fließende Strom verglichen mit dem durch die Gleichstromdrossel 102 der Ausführungsbeispiele der Fig. 29 und 33 fließenden Strom verringert werden, so daß die Drosseln weniger belastet sind. Obwohl das Verfahren zur Steuerung dieser Schaltung ähnlich dem des Ausführungsbeispiels der Fig. 29 oder desjenigen der Fig. 33 ist, ist es nötig, die die Drosseln 553, 554 durchfließenden Ströme zu messen, um die Mitkomponente und die Nullkomponente voneinander zu trennen und Sollwerte für den Nullstrom und den regenerativen Strom zu gewinnen.

Wenn bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die positive Elektrode der Gleichstromquelle 103 mit dem Verbindungspunkt zwischen den oberen Armen des Wechselrichters 211 und dem Glättungskondensator 202 verbunden wird, wird die negative Elektrode der Gleichstromquelle 103 mit einem Verbindungspunkt (Polungsumkehrpunkt) zwischen den Kathoden der Dioden D21, D22 verbunden, während deren Anoden mit einem jeweiligen der entgegengesetzten Anschlüsse der Einphasen-Wechselstromquelle 101 verbunden werden.

Fig. 36 ist ein Schaltbild einer Stromrichtervorrichtung gemäß einem neunzehnten Ausführungs beispiel der Erfindung.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die beim Ausführungsbeispiel von Fig. 29 verwen dete Gleichstromquelle 103 ersetzt durch eine Kombination aus einer Einphasen-Wechselstrom quelle 101 und einer Einphasen-Doppelweggleichrichterschaltung 104 in der Form einer Dioden brücke.

In einer Steuerschaltung zur Steuerung der Vorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann das Ausgangssignal des Spannungsreglers 342 in Fig. 32 mit dem Absolutwert einer Sinuswelle multipliziert werden, die mit der Speisespannung der Wechselstromquelle in Phase ist, so daß das Wechselstrom-Eingangssignal sinusförmig gemacht werden kann.

Obwohl in den Figuren nicht dargestellt, kann die Gleichstromquelle auch durch eine Kombina tion aus einer Mehrphasen-Wechselstromquelle, etwa einer Dreiphasen-Wechselstromquelle, und einer Doppelweggleichrichterschaltung ersetzt werden.

Die Kombination der Einphasen- oder Mehrphasen-Wechselstromquelle und der Gleichrichter schaltung, wie sie bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendet wird, kann auch als Ersatz für die Gleichstromquelle 103 bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 33 und 35 zusätzlich zu dem der Fig. 29 eingesetzt werden.

Fig. 37 ist eine schematische Ansicht einer Stromrichtervorrichtung gemäß einem zwanzigsten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Die Vorrichtung von Fig. 37 enthält eine Einphasen- oder Mehrphasen-Wechselstromquelle 101 und eine Gleichrichteranordnung 104, etwa eine Doppelweggleichrichterschaltung, zur Umset zung von Wechselstrom in Gleichstrom, wobei die Wechselstromquelle 101 und die Gleichrich teranordnung 104 eine Gleichstromquelle 120 bildet. Die Vorrichtung enthält ferner einen Wechselrichter zur Erzeugung einer Dreiphasen-Wechselspannung oder einer Drei phasen-Wechselspannung einer anderen Anzahl von Phasen, eine Last 500, etwa einen Wechselstrom motor, und eine Nullstrom-Durchleitanordnung 850, die aus Dioden besteht und zwischen einen Gleichstrom-Ausgangsanschluß der Gleichrichteranordnung 104 und einen Wechsel strom-Ausgangsanschluß des Wechselrichters 230 geschaltet ist.

Wenn von dem Wechselrichter 230 ein Nullspannungsvektor erzeugt wird, wird die Ausgangs spannung der Gleichrichteranordnung 104 (der Gleichstromquelle 120) gleich der sogenannten Nullspannung, und zwar infolge des Vorhandenseins des Satzes von Dioden der Null strom-Durchleitanordnung 850 zwischen der Gleichrichteranordnung 104 und dem Wechsel strom-Ausgangsanschluß des Wechselrichters 230 (oder Eingangsanschluß der Last 500). Dadurch wird der Nullstrom über den Diodensatz der Nullstrom-Durchleitanordnung 850 abgeleitet und verhindert, daß er in die Last 500 fließt.

Bei diesem Betrieb kann der Wechselrichter 230 des Spannungstyps als eine einzige Halbbrücke betrachtet werden, die einen Schaltbetrieb im Verhältnis der Nullspannungsvektoren ausführt und somit in gleicher Weise arbeitet wie der Spannungserhöhungs-Gleichstromsteller 205 der bekannten Schaltung von Fig. 48. Demgemäß besteht keine Notwendigkeit, einen Spannungser höhungs-Gleichstromsteller gesondert vorzusehen, weshalb die Anzahl von Halbleiterschaltele menten, die in der Schaltung als Ganzes enthalten sind, verringert werden kann und eine Treiberschaltung und eine Treiberstromversorgung sowie eine Steuerschaltung für diese Schaltelemente des Gleichstromstellers entfallen können.

Wenn der Wechselrichter 230 ein Einphasen-Spannungs-Wechselrichter ist, wird der Nullspan nungsvektor dadurch erzeugt, daß alle oberen Arme der beiden Halbbrücken oder alle unteren Arme der beiden Halbbrücken leitend sind.

Fig. 38 ist ein Schaltbild einer Stromrichtervorrichtung gemäß einem einundzwanzigsten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Die Vorrichtung von Fig. 38 enthält eine Einphasen-Wechselstromquelle 101, eine Ein phasen-Doppelweggleichrichterschaltung 104 in Form einer Diodenbrücke, eine Drossel 102, einen Glättungskondensator 202, einen Dreiphasen-Spannungs-Wechselrichter bestehend aus Halblei terschaltelementen Tr1 bis Tr6 und diesen jeweils antiparallel geschalteten Dioden, und eine Last 500, etwa einen Dreiphasen-Wechselstrommotor, wie bei der bekannten Schaltung von Fig. 48.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist jedoch der Spannungserhöhungs-Gleichstromsteller 205, der bei der Schaltung von Fig. 48 verwendet wird, nicht vorgesehen. Statt dessen ist ein Nullstromnebenschluß-Diodensatz 851, der als Nullstrom-Durchleitanordnung dient, zwischen einem Ende der Drossel 102 auf der Seite des Wechselrichters 231 und den Wechsel strom-Ausgangsanschlüssen der drei Phasen U, V, W des Wechselrichters 231 vorgesehen. Der Diodensatz 851 besteht aus drei Dioden D11, D12, D13 für die jeweiligen Phasen, die in gleicher Polung parallel geschaltet sind. D.h., die Anoden dieser Dioden D11, D12 und D13 sind zusammengeschlossen und mit der Drossel 102 verbunden, während ihre Kathoden mit einem jeweiligen der Wechselstrom-Ausgangsanschlüsse U, V, W verbunden sind.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel- ist der negativseitige Anschluß des Wechselrichters 231 (bzw. des Glättungskondensators 202) mit dem negativseitigen Ausgangsanschluß der Gleichrichterschaltung 104 verbunden.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Nullspannungsvektor des Wechselrichters 231 berück sichtigt. D.h., der Wechselrichter 231 ist in der Lage durch Auswahl eines von zwei Schaltmu stern einen Nullspannungsvektor zu erzeugen, d. h. eines ersten Schaltmusters, bei dem alle oberen Arme zusammen leitend sind, und eines zweiten Schaltmusters, bei dem alle unteren Arme zusammen leitend sind. Dieses Ausführungsbeispiel macht von diesem Freiheitsgrad bei der Wahl des Schaltmusters Gebrauch.

Da die Nullspannung, die von dem Wechselrichter 231 erzeugt wird, nicht als Spannung zwischen den Leitungen des Wechselrichters 231 auftritt, hat diese Spannung keinen Einfluß auf die Lieferung von Wechselstromleistung an die Last 500. Ein Ersatzschaltbild seiner Mitkompo nente ist gemäß Darstellung in Fig. 39 aufgebaut, wobei der Wechselrichter 231 in gleicher Weise arbeitet wie sein bekanntes Gegenstück zur Lieferung von Leistung an die Last 500 und Wechselstromleistung an die Last 500 liefert und von dieser empfängt, wobei die an die Last gelieferte elektrische Leistung dadurch gesteuert wird, daß die Spannung zwischen Leitungen des Wechselrichters 231 und der Strom zwischen den Leitungen gesteuert werden.

Ein Ersatzschaltbild für die Nullkomponente ist andererseits gemäß Darstellung in Fig. 40 aufgebaut, wobei drei Halbbrücken des in Fig. 38 gezeigten Wechselrichters 231 als eine Halbbrücke 231' betrachtet werden können, die einen Schaltbetrieb im Verhältnis der Nullspan nungsvektoren ausführt. D.h., die Funktion des Spannungserhöhungs-Gleichstromstellers 205, der bei der bekannten Schaltung von Fig. 48 verwendet wird, kann dadurch ausgeführt werden, daß alle Schaltelemente Tr1, Tr3, Tr5 der oberen Arme des Wechselrichters 231 oder alle Schaltelemente Tr2, Tr4, Tr6 der unteren Arme eingeschaltet werden, um einen Nullspannungs vektor zu erzeugen.

Während des Betriebs dieses Wechselrichters 231 zur Steuerung der Nullspannung kann der Strom der Wechselstromquelle 101 wie bei der bekannten Schaltung in eine mit der Stromquel lenspannung phasengleiche Sinuswelle geformt werden. In Fig. 40 bezeichnet D10 eine Diode, die dem Diodensatz 851 in Fig. 38 äquivalent ist.

Der Nullstromnebenschluß-Diodensatz 851 ist zwischen ein Ende der Drossel 102 und die Ausgangsanschlüsse des Wechselrichters 231 für die jeweiligen Phasen geschaltet, und die Nullspannung wird dadurch gesteuert, daß der Wechselrichter 231 veranlaßt wird, einen Nullspannungsvektor zu erzeugen. Dadurch ergibt sich die Ersatzschaltung von Fig. 40 für die Nullkomponente. Bei dieser Ausbildung wird die Ausgangsspannung der Gleichrichterschaltung 104 bei Betrachtung vom Eingangsanschluß der Last 500, d. h. den Wechselstrom-Ausgangsan schlüssen des Wechselrichters 231 für die jeweiligen Phasen, gleich einer Nullspannung, und der Nullstrom i₀ wird durch die Diode D10 (Diodensatz 851) abgeführt und daran gehindert, in die Last 500 zu fließen.

Bei Ausgabe des Nullspannungsvektors vom Wechselrichter 231 wird Nulleistung zwischen der Einphasen-Wechselstromquelle 101 und dem Wechselrichter 231 über den Diodensatz 851 übertragen, so daß im wesentlichen der gleiche Betrieb wie derjenige des bekannten Spannungs erhöhungs-Gleichstromstellers 205 ausgeführt werden kann. Dies führt zur Verringerung der Anzahl oder Größe der Halbleiterschaltelemente, ihrer Treiberschaltung und damit in Verbindung stehender Komponenten in der Stromrichterschaltung als Ganzes. Folglich kann der Schaltungs aufbau vereinfacht werden, und Größe und Kosten der Vorrichtung können verringert werden.

Der in Fig. 38 gezeigte Wechselrichter 231 wird durch PWM-Impulse gesteuert, die beispiels weise von einer Steuerschaltung gemäß Darstellung in Fig. 41 erzeugt werden können.

In Fig. 41 wird die Differenz zwischen einer Sollgleichspannung V_dc* und einer Istgleichspannung V_dc (Spannung des Glättungskondensators 202 in Fig. 38) einem Spannungsregler 361 eingege ben. Ein Multiplizierer 362 multipliziert das Ausgangssignal des Reglers 361 mit dem Absolut wert |sin ω_s| einer Sinuswelle, die mit der Spannung der Stromquelle in Phase ist und eine Größe oder Amplitude von Eins aufweist, um auf diese Weise einen Sollnullstrom i₀* (Eingangs- oder Sollstrom für das Nullsystem) zu schaffen.

Die Differenz zwischen diesem Sollnullstrom i₀* und dem Istnullstrom i₀ wird einem Stromregler 363 eingegeben, der seinerseits einen Sollwert v_an* für das Anodenpotential des Diodensatzes 851 erzeugt. Die Differenz zwischen diesem Sollwert v_an* und einem Ausgangssignal einer Minimumwertschaltung 364, die später beschrieben wird, wird gebildet, um gemäß dem nachfolgenden Ausdruck (2) eine Sollnullspannung v₀* zu erhalten. Die Minimumwertschaltung 364 dient dazu, von den Spannungssollwerten v_a*, v_b* und v_c* der jeweiligen Phase den kleinsten auszugeben.

Der Sollwert v₀* der Nullspannung wird dann zu den Spannungssollwerten v_a*, v_b* und v_c* für die jeweiligen Phasen hinzuaddiert und die Summen jeweils in Komparatoren 365 bis 367 mit einer Zerhacker- oder Sägezahnwelle verglichen. Die Ausgangssignale dieser Komparatoren 365 bis 367 werden dann für die oberen und die unteren Arme gegeneinander invertiert, so daß PWM-Muster für die Schaltelemente Tr1 bis Tr6 des Wechselrichters 231 erhalten werden.

Das Anodenpotential von des Diodensatzes 851 wird null, wenn das Schaltelement Tr2, Tr4, Tr6 irgend eines der unteren Arme des Wechselrichters 231 eingeschaltet wird. Unter Berücksichti gung der mittleren Spannung während einer Schaltperiode ist das Anodenpotential von das niedrigste Potential unter den Spannungsmittelwerten in den jeweiligen Schaltperioden der Phasen U, V und W. Somit wird das Anodenpotential von auf der Basis der Spannungssollwerte v_a*, v_b*, v_c*, die aus Leiterspannungssollwerten für die jeweiligen Phasen errechnet werden, und dem Sollwert v₀* für die Nullspannung erhalten und zwar gemäß dem folgenden Ausdruck (1):

v_an = min (v_a*, v_b*, v_c*) + v₀* (1)

min (v_a*, v_b*, v_c*) stellt den minimalen Wert von v_a*, v_b* und v_c* dar, welcher von der Minimumschaltung 364 ausgegeben wird.

Dementsprechend ist der Sollwert v₀* der Nullspannung, dem jeder der Spannungssollwerte v_a*, v_b*, v_c* überlagert wird, durch den folgenden Ausdruck (2) gegeben:

v₀* = v_an* - min (v_a*, v_b*, v_c*) (2)

Fig. 42 ist ein Schaltbild einer Stromrichtervorrichtung gemäß einem zweiundzwanzigsten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind der Ausgangsanschluß auf der positiven Seite der Gleich richterschaltung 104 und der positive Anschluß des Glättungskondensators 202 miteinander verbunden, während ein Ende der Drossel 102 mit dem negativen Ausgangsanschluß der Gleichrichterschaltung 104 verbunden ist und ein Nullstromnebenschluß-Diodensatz 852 zwischen das andere Ende der Drossel 102 und Wechselstrom-Ausgangsanschlüsse U, V, W des Wechselrichters 231 geschaltet ist. Bei dieser Anordnung ist die Polung der Dioden D11 bis D13, die den Diodensatz 852 bilden, relativ zu derjenigen der Dioden D11 bis D13 in Fig. 38 umge kehrt.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel wird bei Ausgabe eines Nullspannungsvektors durch den Wechselrichter 231 Nulleistung zwischen der Einphasen-Wechselstromquelle 101 und dem Wechselrichter 231 über den Diodensatz 852 übertragen, so daß der Wechselrichter 231 im wesentlichen den gleichen Betrieb wie der Spannungserhöhungs-Gleichstromsteller bei der bekannten Schaltung ausführt. Somit benötigt die Vorrichtung dieses Ausführungsbeispiels keine Halbleiterschaltelemente für den Spannungserhöhungs-Gleichstromsteller, noch braucht sie Schaltungen zum Betrieb und zur Steuerung der Schaltelemente.

Fig. 43 ist eine Steuerschaltung zur Steuerung des Wechselrichters 231 von Fig. 42.

Die Steuerschaltung von Fig. 43 unterscheidet sich von derjenigen in Fig. 41 darin, daß der Ausgangswert des Stromreglers 363 der Schaltung von Fig. 43 als Sollwert v_kn* des Kathoden potentials dargestellt ist, während von einer Maximumwertschaltung 368 der maximale Wert der Spannungssollwerte v_a*, v_b* und v_c* ausgegeben wird. Die Differenz zwischen dem Sollwert v_kn* und diesem Maximalwert wird als Sollwert v₀* der Nullspannung gewonnen.

Das Kathodenpotential v_kn des Diodensatzes 852 wird gleich E[V] (Eingangsgleichspannung des Wechselrichters 231), wenn das Schaltelement Tr1, Tr3, Tr5 irgend eines der oberen Arme des Wechselrichters 231 eingeschaltet wird. Im Hinblick auf den Spannungsmittelwert während einer Schaltperiode betrachtet, ist das Kathodenpotential v_kn das höchste Potential unter den Span nungsmittelwerten in den jeweiligen Schaltperioden der Phasen U, V und W. Somit wird das Kathodenpotential v_kn auf der Basis der Spannungssollwerte v_a*, v_b*, v_c* gewonnen, die von den Leiterspannungssollwerten für die jeweiligen Phasen errechnet werden, sowie von dem Sollwert der Nullspannung v₀*, und zwar gemäß folgendem Ausdruck (3):

v_kn = max (v_a*, v_b*, v_c*) + v₀* (3)

wobei max (v_a*, v_b*, v_c*) den Maximalwert von v_a*, v_b* und v_c* darstellt, der von der Maxi mumwertschaltung 368 ausgegeben wird.

Demgemäß ist der Sollwert v₀* der Nullspannung, dem jeder der Spannungssollwerte v_a*, v_b*, v_c* überlagert wird, durch die nachfolgende Gleichung (4) ausgedrückt:

v₀* = v_kn* - max (v_a*, v_b*, v_c*) (4)

Fig. 44 ist ein Schaltbild einer Stromrichtervorrichtung gemäß einem dreiundzwanzigsten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dabei handelt es sich um eine Modifikation des Ausführungs beispiels von Fig. 38, wobei die Drossel 102, die in Fig. 38 auf der Gleichstromseite der Gleichrichterschaltung 104 angeordnet ist, durch eine Drossel 102 ersetzt ist, welche im Wechselstromkreis der Gleichrichterschaltung 104 angeordnet ist.

Obwohl die Arbeitsweise des vorliegenden Ausführungsbeispiels ähnlich derjenigen von Fig. 38 ist, kann die Gesamtgröße der Vorrichtung dadurch verringert werden, daß ein Modul einer Hauptschaltung bestehend aus der Gleichrichterschaltung 104, dem Diodensatz 851, dem Wechselrichter 231, dem Glättungskondensator 202 etc. gebildet wird.

Das Konzept des Anordnens der Drossel auf der Seite der Wechselstromquelle 101 wie bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann auch bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 42 eingesetzt werden. Obwohl in den Figuren nicht dargestellt, kann die Drossel 102 auf der Gleich strom-Ausgangsseite der Gleichrichterschaltung 104 in Fig. 42 durch eine Wechselstromdrossel ersetzt werden, die zwischen der Wechselstromquelle 101 und der Gleichrichterschaltung 104 angeord net ist.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Steuerschaltung der Fig. 41 oder Fig. 43 als eine Schaltung zur Steuerung des Wechselrichters 231 eingesetzt werden.

Fig. 45 ist ein Schalbild einer Stromrichteranordnung gemäß einem vierundzwanzigsten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung.

Dieses Ausführungsbeispiel stellt eine Modifikation des Ausführungsbeispiels von Fig. 38 dar, wobei die Kombination aus Wechselstromquelle 101 und Gleichrichterschaltung 104 in Fig. 38 durch eine Gleichstromquelle 103 ersetzt ist.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird bewirkt, daß der Wechselrichter 231 einen Nullspannungsvektor erzeugt, um im wesentlichen den gleichen Betrieb wie der Spannungserhö hungs-Gleichstromsteller der bekannten Schaltung auszuführen, so daß die Gleichstrom-Zwi schenkreisspannung für den Wechselrichter 231 erhöht werden kann und damit der Bereich der Ausgangsspannung erweitert oder erhöht werden kann.

Das Konzept der Verwendung der Gleichstromquelle 103 anstelle einer Kombination aus Wechselstromquelle und Gleichrichterschaltung ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in gleicher Weise anwendbar wie bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 42.

Die Steuerschaltung der Fig. 41 oder diejenige der Fig. 43 kann als Schaltung zur Steuerung des Wechselrichters 231 beim vorliegenden Ausführungsbeispiel eingesetzt werden.

Die vorliegende Erfindung kann bei Stromrichterschaltungen mit Einphasen-Spannungs-Wechsel richtern sowie auch bei anderen Mehrphasen-Spannungs-Wechselrichtern als Dreiphasen- Spannungs-Wechselrichtern eingesetzt werden.

Claims

1. Stromrichtervorrichtung, umfassend:
einen Stromrichter (200) mit einer Vielzahl von Halbleiterschaltelementen, die zur Durchführung einer Stromumsetzung betreibbar sind, um einen Mehrphasen-Wechselstrom auszugeben,
eine an die Wechselstrom-Ausgangsseite des Stromrichters (200) angeschlossene Wechselstrom-Lastschaltung (500) und
eine mit der Wechselstrom-Lastschaltung (500) verbundene Nullsystem-Leistungsquel lenanordnung (150), wobei
der Stromrichter (200), die Wechselstromlastschaltung (500) und die Nullsystem-Lei stungsquellenanordnung (150) in einer Schleife verbunden sind, so daß Spannung und Strom der Nullsystem-Leistungsquellenanordnung, von der Wechselstrom-Ausgangsseite des Stromrichters durch die Wechselstromlastschaltung (500) gesehen, Nullsystemkomponenten liefern, und
der Stromrichter einen Zeitmultiplexbetrieb ausführt, um an die Wechselstromlastschal tung (500) elektrische Leistung zu liefern und von dieser zu empfangen sowie an die Null system-Leistungsquellenanordnung (150) Nullsystemleistung zu liefern bzw. von dieser zu empfangen.

2. Stromrichtervorrichtung, umfassend:
eine Einphasen-Wechselstromquelle (101), die eine Einphasen-Wechselspannung erzeugt,
einen Stromrichter mit einem Spannungs-Wechselrichter (231), der die Ein phasen-Wechselspannung in eine Mehrphasen-Wechselspannung umsetzt,
einen Mehrphasen-Wechselstrommotor (501), der mit der von dem Spannungs-Wech selrichter (231) erzeugten Mehrphasen-Wechselspannung betrieben wird und in Sternschaltung verbundene Statorwicklungen besitzt, und
einen zwei in Reihe geschaltete Halbleiterschaltelemente (Tr7, Tr8) aufweisenden Kon verter (204), der mit der Gleichstromseite des Spannungs-Wechselrichters (231) verbunden ist, wobei
ein erster Anschluß der Einphasen-Wechselstromquelle (101) mit dem Nullpunkt der Statorwicklungen des Mehrphasen-Wechselstrommotors (501) verbunden ist und ein zweiter Anschluß der Einphasen-Wechselstromquelle mit dem Mittelpunkt zwischen den beiden Halblei terschaltelementen des Konverters verbunden ist derart, daß Spannung und Strom der Einpha sen-Wechselstromquelle, von der Wechselstrom-Ausgangsseite des Spannungs-Wechselrichters (231) durch den Mehrphasen-Wechselstrommotor (501) gesehen, Nullsystemkomponenten liefern, und
der Spannungs-Wechselrichter (231) elektrische Leistung an den Mehrphasen-Wechsel strommotor liefert und von ihm empfängt, und der Wechselrichter und der Konverter Nullsystem leistung an die Wechselstromquelle liefern und von ihr empfangen, wenn der Wechselrichter einen Nullspannungsvektor ausgibt derart, daß eine Leistungsübertragung zwischen dem Wechselrichter und dem Wechselstrommotor und eine Leistungsübertragung zwischen Wechsel richter und Konverter und der Wechselstromquelle im Zeitmultiplexbetrieb erfolgen.

3. Stromrichtervorrichtung, umfassend:
eine Einphasen-Wechselstromquelle (101), die eine Einphasen-Wechselspannung erzeugt,
einen Stromrichter mit einem Spannungs-Wechselrichter (231), der die Ein phasen-Wechselspannung in eine Mehrphasen-Wechselspannung umsetzt,
einen Mehrphasen-Wechselstrommotor (501), der mit der von dem Spannungs-Wech selrichter (231) erzeugten Mehrphasen-Wechselspannung betrieben wird und in Sternschaltung verbundene Statorwicklungen besitzt, und
einen zwei in Reihe geschaltete Dioden (D1, D2) aufweisenden Konverter (204), der mit der Gleichstromseite des Spannungs-Wechselrichters (231) verbunden ist, wobei
ein erster Anschluß der Einphasen-Wechselstromquelle (101) mit dem Nullpunkt der Statorwicklungen des Mehrphasen-Wechselstrommotors (501) verbunden ist und ein zweiter Anschluß der Einphasen-Wechselstromquelle mit dem Mittelpunkt zwischen den beiden Dioden des Konverters verbunden ist derart, daß Spannung und Strom der Einphasen-Wechselstrom quelle, von der Wechselstrom-Ausgangsseite des Spannungs-Wechselrichters (231) durch den Mehrphasen-Wechselstrommotor (501) gesehen, Nullsystemkomponenten liefern, und
der Spannungs-Wechselrichter (231) elektrische Leistung an den Mehrphasen-Wechsel strommotor liefert und von ihm empfängt und der Wechselrichter und der Konverter Nullsystem leistung an die Wechselstromquelle liefern und von ihr empfangen, wenn der Wechselrichter einen Nullspannungsvektor ausgibt derart, daß eine Leistungsübertragung zwischen dem Wechselrichter und dem Wechselstrommotor und eine Leistungsübertragung zwischen Wechsel richter und Konverter und der Wechselstromquelle im Zeitmultiplexbetrieb erfolgen.

4. Stromrichtervorrichtung, umfassend:
eine Einphasen-Wechselstromquelle (101), die eine Einphasen-Wechselspannung erzeugt,
einen Stromrichter mit einem Spannungs-Wechselrichter (231), der die Ein phasen-Wechselspannung in eine Mehrphasen-Wechselspannung umsetzt,
einen Mehrphasen-Wechselstrommotor (501), der mit der von dem Spannungs-Wech selrichter (231) erzeugten Mehrphasen-Wechselspannung betrieben wird und in Sternschaltung verbundene Statorwicklungen besitzt, und
einen zwei in Reihe geschaltete Kondensatoren (C1, C2) aufweisenden Konverter (204), der mit der Gleichstromseite des Spannungs-Wechselrichters (231) verbunden ist, wobei
ein erster Anschluß der Einphasen-Wechselstromquelle (101) mit dem Nullpunkt der Statorwicklungen des Mehrphasen-Wechselstrommotors (501) verbunden ist und ein zweiter Anschluß der Einphasen-Wechselstromquelle mit dem Mittelpunkt zwischen den beiden Konden satoren des Konverters verbunden ist derart, daß Spannung und Strom der Einphasen-Wechsel stromquelle, von der Wechselstrom-Ausgangsseite des Spannungs-Wechselrichters (231) durch den Mehrphasen-Wechselstrommotor (501) gesehen, Nullsystemkomponenten liefern, und
der Spannungs-Wechselrichter elektrische Leistung an den Mehrphasen-Wechselstrom motor liefert und von ihm empfängt und der Wechselrichter und der Konverter Nullsystemlei stung an die Wechselstromquelle liefern und von ihr empfangen, wenn der Wechselrichter einen Nullspannungsvektor ausgibt derart, daß eine Leistungsübertragung zwischen dem Wechselrich ter und dem Wechselstrommotor und eine Leistungsübertragung zwischen Wechselrichter und Konverter und der Wechselstromquelle im Zeitmultiplexbetrieb erfolgen.

5. Stromrichtervorrichtung, umfassend:
eine Gleichstromquelle (103), die eine Gleichspannung erzeugt,
einen Stromrichter mit einem Spannungs-Wechselrichter (231), der die Gleichspannung in eine Mehrphasen-Wechselspannung umsetzt,
einen Mehrphasen-Wechselstrommotor (501), der mit der vom Spannungs-Wechselrich ter erzeugten Mehrphasen-Wechselspannung betrieben wird und in Sternschaltung angeschlos sene Statorwicklungen enthält, und
einen Glättungskondensator (202), der parallel zur Gleichstromseite des Spannungs-Wechsel richters geschaltet ist, wobei
ein erster Anschluß der Gleichstromquelle (103) mit dem Nullpunkt der Statorwicklun gen des Mehrphasen-Wechselstrommotors verbunden ist und ein zweiter Anschluß der Gleich stromquelle mit einem Verbindungspunkt zwischen dem Glättungskondensator und dem Spannungs-Wechselrichter verbunden ist derart, daß Spannung und Strom der Gleichstromquelle bei Betrachtung von der Wechselstrom-Ausgangsseite des Spannungs-Wechselrichters durch den Mehrphasen-Wechselstrommotor Nullsystemkomponenten liefern, und
der Spannungs-Wechselrichter einen Zeitmultiplexbetrieb ausführt, um elektrische Lei stung an den Mehrphasen-Wechselstrommotor zu liefern und von ihm zu empfangen sowie Nullsystemleistung an die Gleichstromquelle zu liefern und von ihr zu empfangen, wenn der Spannungs-Wechselrichter einen Nullspannungsvektor ausgibt.

6. Stromrichtervorrichtung, umfassend:
eine Wechselstromquelle (101), die einen Wechselstrom erzeugt,
eine mit der Wechselstromquelle verbundene Gleichrichterschaltung (105) zur Gleich richtung des Wechselstroms und zur Erzeugung einer Gleichspannung,
einen Stromrichter mit einem Spannungs-Wechselrichter (231), der die von der Gleich richterschaltung empfangene Gleichspannung in eine Mehrphasen-Wechselspannung umsetzt,
einen mit der vom Spannungs-Wechselrichter erzeugten Mehrphasen-Wechselspannung betriebenen Mehrphasen-Wechselstrommotor (501), der in Sternschaltung miteinander verbun dene Statorwicklungen enthält, und
einen Glättungskondensator (202), der parallel zur Gleichstromseite des Spannungs-Wechsel richters geschaltet ist, wobei
ein erster Anschluß der Gleichrichterschaltung mit dem Nullpunkt der Statorwicklungen des Mehrphasen-Wechselstrommotors verbunden ist und ein zweiter Anschluß der Gleichrichter schaltung mit einem Verbindungspunkt zwischen dem Glättungskondensator und dem Span nungs-Wechselrichter verbunden ist, so daß Spannung und Strom der Wechselstromquelle bei Betrachtung von der Wechselstrom-Ausgangsseite des Spannungs-Wechselrichters durch den Mehrphasen-Wechselstrommotor Nullsystemkomponenten liefern und
der Spannungs-Wechselrichter einen Zeitmultiplexbetrieb ausführt, um elektrische Lei stung an den Mehrphasen-Wechselstrommotor zu liefern und von ihm zu empfangen sowie Nullsystemleistung an die Wechselstromquelle zu liefern und von ihr zu empfangen, wenn der Wechselrichter einen Nullspannungsvektor ausgibt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, ferner umfassend eine Drossel, die zwischen den Nullpunkt des Mehrphasen-Wechselstrommotors und die Stromquelle geschaltet ist, wobei der Mehrphasen-Wechselstrommotor einen Statorkern aufweist, der zugleich als Eisenkern für die Drossel verwendet wird.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei dem eine Wechselstromlast (503) ohne Nullpunkt anstelle des Mehrphasen-Wechselstrommotors mit der Mehrphasen-Ausgangs seite des Spannungs-Wechselrichters (231) verbunden ist und eine Drossel (504) in Sternschal tung mit der Mehrphasen-Ausgangsseite des Spannungs-Wechselrichters verbunden ist, wobei der Nullpunkt der Drossel mit einem Anschluß der Stromquelle bzw. der Gleichrichterschaltung verbunden ist.

9. Stromrichtervorrichtung, umfassend:
einen Konverter (201) zur Umsetzung einer Einphasen-Wechselspannung in eine Gleich spannung,
einen Spannungs-Wechselrichter (231) zur Umwandlung der Gleichspannung in eine Mehrphasen-Wechselspannung,
einen Mehrphasen-Wechselstrommotor (501), der mit der von dem Spannungs-Wech selrichter erzeugten Mehrphasen-Wechselspannung betrieben wird und in Sternschaltung miteinander verbundene Statorwicklungen aufweist,
einen Glättungskondensator (202) in einem Gleichstrom-Zwischenkreis zwischen dem Konverter (201) und dem Spannungs-Wechselrichter (231), und
einen Welligkeitsabsorptionskondensator (601), der als ein Energiespeicherelement dient und zwischen dem Nullpunkt der Statorwicklungen des Mehrphasen-Wechselstrommotors und einem Verbindungspunkt zwischen dem Spannungs-Wechselrichter und dem Glättungskon densator angeordnet ist,
wobei der Spannungs-Wechselrichter einen Zeitmultiplexbetrieb ausführt, um Leistung an den Mehrphasen-Wechselstrommotor zu liefern und von ihm zu empfangen sowie Nullsystem leistung an den Welligkeitsabsorptionskondensator zu liefern und von ihm zu empfangen, wenn der Spannungs-Wechselrichter einen Nullspannungsvektor ausgibt, um eine Gleichspannung des Welligkeitsabsorptionskondensators so zu steuern, daß eine Leistungswelligkeit, die in dem Gleichstrom-Zwischenkreis auftritt, von dem Welligkeitsabsorptionskondensator absorbiert wird.

10. Stromrichtervorrichtung, umfassend:
einen Konverter (201) zur Umsetzung einer Einphasen-Wechselspannung in eine Gleich spannung,
einen Spannungs-Wechselrichter (231) zur Umwandlung der Gleichspannung in eine Mehrphasen-Wechselspannung,
einen Mehrphasen-Wechselstrommotor (501), der mit der von dem Spannungs-Wech selrichter erzeugten Mehrphasen-Wechselspannung betrieben wird und in Sternschaltung miteinander verbundene Statorwicklungen aufweist,
einen Glättungskondensator (202) in einem Gleichstrom-Zwischenkreis zwischen dem Konverter (201) und dem Spannungs-Wechselrichter (231), und
einen Reihenresonanzkreis (602, 603), der zwischen dem Nullpunkt der Statorwicklun gen des Mehrphasen-Wechselstrommotors und einem Verbindungspunkt zwischen dem Span nungs-Wechselrichter und dem Glättungskondensator vorgesehen ist und einen Resonanzkon densator (602) als Energiespeicherelement sowie eine Resonanzinduktivität (603) enthält,
wobei der Spannungs-Wechselrichter einen Zeitmultiplexbetrieb ausführt, um elektri sche Leistung an den Mehrphasen-Wechselstrommotor zu liefern und von ihm zu empfangen sowie Nullsystemleistung an den Reihenresonanzkreis zu liefern und von ihm zu empfangen, wenn der Wechselrichter einen Nullspannungsvektor ausgibt, um eine Spannung über dem Reihenresonanzkreis so zu steuern, daß der Reihenresonanzkreis eine Leistungswelligkeit, die in dem Gleichstrom-Zwischenkreis auftritt, absorbiert.

11. Stromrichtervorrichtung, umfassend:
einen Konverter (201) zur Umsetzung einer Einphasen-Wechselspannung in eine Gleich spannung,
einen Spannungs-Wechselrichter (231) zur Umwandlung der Gleichspannung in eine Mehrphasen-Wechselspannung,
einen Mehrphasen-Wechselstrommotor (501), der mit der von dem Spannungs-Wech selrichter erzeugten Mehrphasen-Wechselspannung betrieben wird und in Sternschaltung miteinander verbundene Statorwicklungen aufweist,
einen Glättungskondensator (202) in einem Gleichstrom-Zwischenkreis zwischen dem Konverter (201) und dem Spannungs-Wechselrichter (231), und
eine als Energiespeicherelement dienende Welligkeitsabsorptionsdrossel (604), die zwi schen dem Nullpunkt der Statorwicklungen des Mehrphasen-Wechselstrommotors und einem Wechselstrom-Eingangsanschluß des Konverters vorgesehen ist,
wobei der Spannungs-Wechselrichter einen Zeitmultiplexbetrieb ausführt, um Leistung an den Mehrphasen-Wechselstrommotor zu liefern und von ihm zu empfangen sowie Nullsystem leistung an die Welligkeitsabsorptionsdrossel zu liefern und von ihr zu empfangen, wenn der Spannungs-Wechselrichter einen Nullspannungsvektor erzeugt, um eine Spannung der Wellig keitsabsorptionsdrossel derart zu steuern, daß die Welligkeitsabsorptionsdrossel eine im Gleich strom-Zwischenkreis auftretende Leistungswelligkeit absorbiert.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, ferner umfassend eine zwischen dem Nullpunkt des Mehrphasen-Wechselstrommotors und dem Energiespeicherelement einge setzte Drossel, wobei der Mehrphasen-Wechselstrommotor einen Statorkern enthält, der zugleich als Kern der Drossel verwendet wird.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei der anstelle des Mehrphasen-Wechsel strommotors eine Wechselstromlast (503) ohne Nullpunkt an die Mehrphasen-Ausgangs seite des Spannungs-Wechselrichters (231) angeschlossen ist und eine Drossel (504) in Stern schaltung mit der Mehrphasen-Ausgangsseite des Spannungs-Wechselrichters verbunden ist, wobei der Nullpunkt der Drossel mit einem Anschluß des Energiespeicherelements verbunden ist.

14. Stromrichtervorrichtung, umfassend:
einen Einphasen-Spannungs-Wechselrichter (210), der eine Vielzahl von Halbleiter schaltelementen enthält, die zur Erzeugung einer Einphasen-Wechselspannung eine Gleich strom/Wechselstrom-Leistungsumwandlung durchführen,
einen Glättungskondensator, der zwischen die Gleichstrom-Eingangsanschlüsse des Spannungs-Wechselrichters geschaltet ist,
eine Einphasenschaltung (550), die mit den Wechselstrom-Ausgangsanschlüssen des Spannungs-Wechselrichters verbunden ist,
einen Satz (800) von Dioden mit mehreren Dioden, deren Polung an einem Polungsum kehrpunkt innerhalb des Satzes von Dioden, an dem die Dioden miteinander verbunden sind, umgekehrt ist, und
eine Gleichstromquelle (103), die zwischen den Polungsumkehrpunkt des Satzes von Dioden und einen Anschluß des Glättungskondensators geschaltet ist,
wobei der Spannungs-Wechselrichter einen Zeitmultiplexbetrieb ausführt, um Wechsel stromleistung an die Einphasenschaltung zu liefern und von ihr zu empfangen sowie Gleichstrom leistung über den Satz von Dioden an die Gleichstromquelle zu liefern und von ihr zu empfangen, wenn ein Nullspannungsvektor erzeugt wird.

15. Stromrichtervorrichtung, umfassend:
einen Einphasen-Spannungs-Wechselrichter (210), der eine Vielzahl von Halbleiter schaltelementen enthält, die zur Erzeugung einer Einphasen-Wechselspannung eine Gleich strom/Wechselstrom-Leistungsumwandlung durchführen,
einen Glättungskondensator, der zwischen die Gleichstrom-Eingangsanschlüsse des Spannungs-Wechselrichters geschaltet ist,
eine Einphasenlast (551), die mit den Wechselstrom-Ausgangsanschlüssen des Span nungs-Wechselrichters verbunden ist,
einen Satz (801) von Dioden mit mehreren Dioden, deren Polung an einem Polungsum kehrpunkt innerhalb des Satzes von Dioden, an dem die Dioden miteinander verbunden sind, umgekehrt ist,
eine Drossel (102), die mit einem ersten Ende mit dem Polungsumkehrpunkt des Satzes von Dioden verbunden ist, und
eine Gleichstromquelle (103), die zwischen das zweite Ende der Drossel und einen Anschluß des Glättungskondensators geschaltet ist,
wobei der Spannungs-Wechselrichter einen Zeitmultiplexbetrieb ausführt, um Wechsel stromleistung an die Einphasenlast zu liefern und von ihr zu empfangen sowie Gleichstromlei stung über den Satz von Dioden an die Gleichstromquelle zu liefern und von ihr zu empfangen, wenn ein Nullspannungsvektor erzeugt wird.

16. Stromrichtervorrichtung, umfassend:
einen Einphasen-Spannungs-Wechselrichter (211) mit einer Vielzahl von Halbleiter schaltelementen (Tr1 bis Tr4), die zur Erzeugung einer Einphasen-Wechselspannung eine Gleichstrom/Wechselstrom-Leistungsumsetzung durchführen,
einen Glättungskondensator (202), der zwischen die Gleichstrom-Eingangsanschlüsse des Spannungs-Wechselrichters geschaltet ist,
eine Einphasen-Wechselstromquelle (101), die über eine erste Drossel (553) an die Wechselstrom-Ausgangsanschlüsse des Spannungs-Wechselrichters angeschlossen ist,
einen Satz (801) von Dioden mit zwei Dioden, deren Polung an einem Polungsumkehr punkt innerhalb des Satzes von Dioden, an welchem die beiden Dioden miteinander verbunden sind, umgekehrt ist,
eine zweite Drossel (102), die mit einem ersten Ende mit dem Polungsumkehrpunkt des Satzes von Dioden verbunden ist, und
eine Gleichstromquelle (103), die zwischen ein zweites Ende der zweiten Drossel und einen Anschluß des Glättungskondensators geschaltet ist,
wobei der Spannungs-Wechselrichter einen Zeitmultiplexbetrieb ausführt, um Wechsel stromleistung an die Einphasen-Wechselstromquelle zu liefern und von ihr zu empfangen sowie Leistung der Gleichstromquelle zu regenerieren und Gleichstromleistung über den Satz von Dioden an die Gleichstromquelle zu liefern und von ihr zu empfangen, wenn ein Nullspannungs vektor erzeugt wird.

17. Stromrichtervorrichtung, umfassend:
einen Einphasen-Spannungs-Wechselrichter (211) mit einer Vielzahl von Halbleiter schaltelementen (Tr1 bis Tr4), die zur Erzeugung einer Einphasen-Wechselspannung eine Gleichstrom/Wechselstrom-Leistungsumsetzung durchführen,
einen Glättungskondensator (202), der zwischen die Gleichstrom-Eingangsanschlüsse des Spannungs-Wechselrichters geschaltet ist,
eine erste Drossel (553), die mit einem Ende mit einem ersten Wechselstrom-Aus gangsanschluß des Spannungs-Wechselrichters verbunden ist,
eine zweite Drossel (454), die mit einem Ende mit einem zweiten Wechselstrom-Aus gangsanschluß des Spannungs-Wechselrichters verbunden ist,
eine Einphasen-Wechselstromquelle (101), die zwischen das andere Ende er ersten Drossel und das andere Ende der zweiten Drossel geschaltet ist,
einen Satz (801) von Dioden umfassend zwei Dioden, deren Polung an einem Polungs umkehrpunkt innerhalb des Satzes von Dioden, an welchem die beiden Dioden miteinander verbunden sind, umgekehrt ist, wobei der Satz von Dioden in Reihenschaltung an die entgegen gesetzten Anschlüsse der Einphasen-Wechselstromquelle angeschlossen sind, und
eine Gleichstromquelle (103), die zwischen den Polungsumkehrpunkt des Satzes von Dioden und einen Anschluß des Glättungskondensators geschaltet ist,
wobei der Spannungs-Wechselrichter einen Zeitmultiplexbetrieb ausführt, um Wechsel stromleistung an die Einphasen-Wechselstromquelle zu liefern und von ihr zu empfangen, um Leistung der Gleichstromquelle zu regenerieren und Gleichstromleistung an die Gleichstromquelle über den Satz von Dioden zu liefern und zu empfangen, wenn ein Nullspannungsvektor erzeugt wird.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, bei der die Gleichstromquelle eine Wechselstromquelle (101) und eine Gleichrichterschaltung (104) umfaßt.

19. Stromrichtervorrichtung, umfassend:
eine Gleichstromquelle (120), die Gleichstrom-Leistung erzeugt,
einen Spannungs-Wechselrichter (230), der eine Vielzahl von Halbleiterschaltelementen enthält, die zur Umsetzung der Gleichstromleistung der Gleichstromquelle in Wechselstromlei stung betreibbar sind und die Wechselstromleistung an eine Last (500) liefern, und
eine Nullsystemstrom-Durchleitanordnung (850) umfassend eine Vielzahl von Dioden mit einem jeweiligen ersten Anschluß, die mit gleicher Polung an einem gemeinsamen Punkt angeschlossen sind, wobei die Nullsystemstrom-Durchleitanordnung zwischen die Gleichstrom quelle und Wechselstrom-Ausgangsanschlüsse des Spannungs-Wechselrichters für jeweilige Phasen geschaltet ist,
wobei der Spannungs-Wechselrichter einen Zeitmultiplexbetrieb ausführt, um Wechsel stromleistung an die Last zu liefern und von ihr zu empfangen sowie Nullsystemleistung über die Nullsystemstrom-Durchleitanordnung an die Gleichstromquelle zu liefern und von ihr zu empfan gen, wenn der Spannungs-Wechselrichter einen Nullspannungsvektor erzeugt.

20. Stromrichtervorrichtung, umfassend:
eine Gleichstromquelle enthaltend eine Wechselstromquelle (101) und eine an die Wechselstromquelle angeschlossene Gleichrichterschaltung (104),
einen Dreiphasen-Spannungs-Wechselrichter (231) mit einer Vielzahl von Halbleiter schaltelementen (Tr1 bis Tr6), die zur Umwandlung von Gleichstromleistung der Gleichstrom quelle in Dreiphasen-Wechselstromleistung arbeiten und die Wechselstromleistung an eine Last (500) liefern,
einen Nullsystem-Bypassdiodensatz (851), der als Nullsystemstrom-Durchleitanordnung dient und drei Dioden (D11 bis D13) aufweist, die mit ihrer jeweiligen Anode an einen gemein samen Punkt angeschlossen sind, wobei die Anoden mit einem positivseitigen Ausgangsanschluß der Gleichrichterschaltung über eine Drossel (102) verbunden sind und die drei Dioden mit ihrer jeweiligen Kathode mit einem jeweiligen von Wechselstrom-Ausgangsanschlüssen des Span nungs-Wechselrichters entsprechend den jeweiligen Phasen verbunden sind, und
einen Glättungskondensator (202) der an der Gleichstrom-Eingangsseite des Span nungs-Wechselrichters vorgesehen ist, wobei
der negativseitige Ausgangsanschluß der Gleichrichterschaltung mit einem negativseiti gen Anschluß des Glättungskondensators verbunden ist, und
der Spannungs-Wechselrichter einen Zeitmultiplexbetrieb ausführt, um Wechselstrom leistung an die Last zu liefern und von ihr zu empfangen sowie Nullsystemleistung über den Nullsystem-Bypassdiodensatz an die Gleichstromquelle zu liefern und von ihr zu empfangen, wenn der Spannungs-Wechselrichter einen Nullspannungsvektor erzeugt.

21. Stromrichtervorrichtung, umfassend:
eine Gleichstromquelle enthaltend eine Wechselstromquelle (101) und eine an die Wechselstromquelle angeschlossene Gleichrichterschaltung (104),
einen Dreiphasen-Spannungs-Wechselrichter (231) mit einer Vielzahl von Halbleiter schaltelementen (Tr1 bis Tr6), die zur Umwandlung von Gleichstromleistung der Gleichstrom quelle in Dreiphasen-Wechselstromleistung betreibbar sind und die Wechselstromleistung an eine Last (500) liefern,
einen Nullsystem-Bypassdiodensatz (851), der als Nullsystemstrom-Durchleitanordnung dient und drei Dioden (D11 bis D13) aufweist, die mit ihrer jeweiligen Kathode an einen gemeinsamen Punkt angeschlossen sind, wobei die Kathoden mit einem negativseitigen Aus gangsanschluß der Gleichrichterschaltung über eine Drossel (102) verbunden sind und die drei Dioden mit ihrer jeweiligen Anode mit einem jeweiligen von Wechselstrom-Ausgangsanschlüssen des Spannungs-Wechselrichters entsprechend den jeweiligen Phasen verbunden sind, und
einen Glättungskondensator (202) der an der Gleichstrom-Eingangsseite des Span nungs-Wechselrichters vorgesehen ist, wobei
der positivseitige Ausgangsanschluß der Gleichrichterschaltung mit einem positivseiti gen Anschluß des Glättungskondensators verbunden ist, und
der Spannungs-Wechselrichter einen Zeitmultiplexbetrieb ausführt, um Wechselstrom leistung an die Last zu liefern und von ihr zu empfangen sowie Nullsystemleistung über den Nullsystem-Bypassdiodensatz an die Gleichstromquelle zu liefern und von ihr zu empfangen, wenn der Spannungs-Wechselrichter einen Nullspannungsvektor erzeugt.

22. Stromrichtervorrichtung, umfassend:
eine Gleichstromquelle enthaltend eine Wechselstromquelle (101) und eine an die Wechselstromquelle angeschlossene Gleichrichterschaltung (104), wobei eine Drossel (102) zwischen die Wechselstromquelle und die Gleichrichterschaltung geschaltet ist,
einen Dreiphasen-Spannungs-Wechselrichter (231) mit einer Vielzahl von Halbleiter schaltelementen (Tr1 bis Tr6), die zur Umwandlung von Gleichstromleistung der Gleichstrom quelle in Dreiphasen-Wechselstromleistung betreibbar sind und die Wechselstromleistung an eine Last (500) liefern,
einen Nullsystem-Bypassdiodensatz (851), der als Nullsystemstrom-Durchleitanordnung dient und drei Dioden (D11 bis D13) aufweist, die mit ihrer jeweiligen Anode an einen gemein samen Punkt angeschlossen sind, wobei die Anoden mit einem positivseitigen Ausgangsanschluß der Gleichrichterschaltung verbunden sind und die drei Dioden mit ihrer jeweiligen Kathode mit einem jeweiligen von Wechselstrom-Ausgangsanschlüssen des Spannungs-Wechselrichters entsprechend den jeweiligen Phasen verbunden sind, und
einen Glättungskondensator (202) der an der Gleichstrom-Eingangsseite des Span nungs-Wechselrichters vorgesehen ist,
wobei der negativseitige Ausgangsanschluß der Gleichrichterschaltung mit einem nega tivseitigen Anschluß des Glättungskondensators verbunden ist, und
wobei der Spannungs-Wechselrichter einen Zeitmultiplexbetrieb ausführt, um Wechsel stromleistung an die Last zu liefern und von ihr zu empfangen sowie Nullsystemleistung über den Nullsystem-Bypassdiodensatz an die Gleichstromquelle zu liefern und von ihr zu empfangen, wenn der Spannungs-Wechselrichter einen Nullspannungsvektor erzeugt.

23. Stromrichtervorrichtung, umfassend:
eine Gleichstromquelle enthaltend eine Wechselstromquelle (101) und eine an die Wechselstromquelle angeschlossene Gleichrichterschaltung (104), wobei eine Drossel (102) zwischen die Wechselstromquelle und die Gleichrichterschaltung geschaltet ist,
einen Dreiphasen-Spannungs-Wechselrichter (231) mit einer Vielzahl von Halbleiter schaltelementen (Tr1 bis Tr6), die zur Umwandlung von Gleichstromleistung der Gleichstrom quelle in Dreiphasen-Wechselstromleistung betreibbar sind und die Wechselstromleistung an eine Last (500) liefern,
einen Nullsystem-Bypassdiodensatz (851), der als Nullsystemstrom-Durchleitanordnung dient und drei Dioden (D11 bis D13) aufweist, die mit ihrer jeweiligen Kathode an einem gemeinsamen Punkt angeschlossen sind, wobei die Kathoden mit einem negativseitigen Aus gangsanschluß der Gleichrichterschaltung verbunden sind und die drei Dioden mit ihrer jeweiligen Anode mit einem jeweiligen von Wechselstrom-Ausgangsanschlüssen des Spannungs-Wechsel richters entsprechend den jeweiligen Phasen verbunden sind, und
einen Glättungskondensator (202) der an der Gleichstrom-Eingangsseite des Span nungs-Wechselrichters vorgesehen ist,
wobei der positivseitige Ausgangsanschluß der Gleichrichterschaltung mit einem posi tivseitigen Anschluß des Glättungskondensators verbunden ist, und
wobei der Spannungs-Wechselrichter einen Zeitmultiplexbetrieb ausführt, um Wechsel stromleistung an die Last zu liefern und von ihr zu empfangen sowie Nullsystemleistung über den Nullsystem-Bypassdiodensatz an die Gleichstromquelle zu liefern und von ihr zu empfangen, wenn der Spannungs-Wechselrichter einen Nullspannungsvektor erzeugt.

24. Stromrichtervorrichtung, umfassend:
eine Gleichstromquelle (103) mit einer positiven Elektrode und einer negativen Elek trode, einen Dreiphasen-Spannungs-Wechselrichter (231) mit einer Vielzahl von Halbleiter schaltelementen (Tr1 bis Tr6), die zur Umsetzung von Gleichstromleistung der Gleichstromquelle in Dreiphasen-Wechselstromleistung und zur Lieferung der Wechselstromleistung an eine Last (500) betreibbar sind,
einen Nullsystem-Bypassdiodensatz (851) als Nullsystemstrom-Durchleitanordnung mit drei Dioden (D11 bis D13), deren Anoden an einen gemeinsamen Punkt angeschlossen sind und über eine Drossel (102) mit der positiven Elektrode der Gleichstromquelle verbunden sind, während die Kathoden der drei Dioden mit einem jeweiligen Wechselstrom-Ausgangsanschluß des Wechselrichters, die jeweiligen Phasen entsprechen, verbunden sind, und
einen Glättungskondensator (202), der an der Gleichstrom-Eingangsseite des Wechsel richters vorgesehen ist,
wobei die negative Elektrode der Gleichstromquelle mit einem negativseitigen Anschluß des Glättungskondensators verbunden ist, und
der Wechselrichter einen Zeitmultiplexbetrieb ausführt, um Wechselstromleistung an die Last zu liefern und von ihr zu empfangen sowie Nullsystemleistung an die Gleichstromquelle zu liefern und von ihr zu empfangen, wenn der Wechselrichter einen Nullspannungsvektor erzeugt, um die Gleichspannung des Wechselrichters zu steuern.

25. Stromrichtervorrichtung, umfassend:
eine Gleichstromquelle (103) mit einer positiven Elektrode und einer negativen Elek trode,
einen Dreiphasen-Spannungs-Wechselrichter (231) mit einer Vielzahl von Halbleiter schaltelementen (Tr1 bis Tr6), die zur Umsetzung von Gleichstromleistung der Gleichstromquelle in Dreiphasen-Wechselstromleistung und zur Lieferung der Wechselstromleistung an eine Last (500) betreibbar sind,
einen Nullsystem-Bypassdiodensatz (851) als Nullsystemstrom-Durchleitanordnung mit drei Dioden (D11 bis D13), deren Kathoden an einen gemeinsamen Punkt angeschlossen sind und über eine Drossel (102) mit der negativen Elektrode der Gleichstromquelle verbunden sind, während die Anoden der drei Dioden mit einem jeweiligen Wechselstrom-Ausgangsanschluß des Wechselrichters, die jeweiligen Phasen entsprechen, verbunden sind, und
einen Glättungskondensator (202), der an der Gleichstrom-Eingangsseite des Wechsel richters vorgesehen ist,
wobei die positive Elektrode der Gleichstromquelle mit einem positivseitigen Anschluß des Glättungskondensators verbunden ist, und
der Wechselrichter einen Zeitmultiplexbetrieb ausführt, um Wechselstromleistung an die Last zu liefern und von ihr zu empfangen sowie Nullsystemleistung an die Gleichstromquelle zu liefern und von ihr zu empfangen, wenn der Wechselrichter einen Nullspannungsvektor erzeugt, um die Gleichspannung des Wechselrichters zu steuern.

26. Stromrichtervorrichtung nach einem der Ansprüche 20, 22 und 24, bei dem ein Nullsystem-Spannungssollwert zur Überlagerung jedes von Spannungssollwerten für jeweilige Phasen durch Subtraktion des Minimalwerts der Spannungsollwerte für jeweilige Phasen von einem Anodenpotential-Sollwert des Nullsystem-Bypassdiodensatzes gewonnen wird.

27. Stromrichtervorrichtung nach einem der Ansprüche 21, 23 und 25, bei der ein Null system-Spannungssollwert zur Überlagerung jedes von Spannungssollwerten für die jeweiligen Phasen durch Subtraktion des Maximalwerts der Spannungssollwerte für die jeweiligen Phasen von einem Kathodenpotential-Sollwert des Nullsystem-Bypassdiodensatzes gewonnen wird.