DE2103230A1

DE2103230A1 - Umrichter

Info

Publication number: DE2103230A1
Application number: DE19712103230
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Ing. 8500 Nürnberg. P Sauer
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1971-01-25
Filing date: 1971-01-25
Publication date: 1972-08-03
Also published as: FR2123293A1; ZA72206B; FR2123293B1; GB1330821A; SE370829B; JPS5221685B1; CH545033A; CA961547A; NL7116586A; US3781635A

Description

Zur Erzeugung einer zwölfpulsigen Spannung ist es üblich, die Spannungen zweier sechspulsiger Wechselrichter über zwei Drehstromtransformatoren zu addieren. Volumen und Gewicht solcher Umrichter sind beträchtlich.

Besteht die Aufgabe, aus einer Dreiphasenspannung mit veränderlicher Frequenz eine Dreiphasenspannung mit konstanter Frequenz und möglichst sinusförmigem Verlauf der Spannungen zu erzeugen, so wird von solchen Umrichtern häufig eine raum- und gewichtssparende Ausführungsform verlangt.

Auch die Erfindung geht von einem bekannten Zwischenkreisumrichter, bestehend aus Gleichrichter und zwei eingangsseitig parallelgeschalteten Wechselrichtern aus. Überlegungen bei Versuchen mit solchen Zwischenkreisumrichterη haben ergeben, daß die Spannungsaddition der beiden eingangsseitig parallelgeschalteten Yfechselrichter vermittels zweier Drehstromtransformatoren, deren Raumbedarf und Gewicht relativ groß sind, entfallen kann, und daß statt dieser Drehstromtransformatoren unter Beachtung besonderer Vorkehrungen gewichtsmäßig weniger aufwendige Drosseln Verwendung finden können.

Demgemäß bezieht sich die Erfindung auf eine Schaltungsanordnung zur Umwandlung einer Gleichspannung bzw. einer Dreiphasenspannung veränderlicher oder konstanter Frequenz in eine Dreiphasenspannung konstanter anderer Frequenz vermittels eines Zwischenkreisumrichters, und die Erfindung besteht darin, daß

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der Umrichter aus einem Gleichrichter und zwei eingangsseitig •parallelgeschalteten Dreiphasen-Thyristor-Wechselrichtern "besteht, von denen jeder der Phasenausgänge des einen Wechselrichters über je eine Spannungsteilerdrossel mit dem entsprechenden Phasenausgang des anderen Wechselrichters zusammengeschaltet ist, und die Anzapfungen der Drosseln die Ausgänge des Umrichters bilden.

Des Windungsverhältnis jeder der angezapften Drosselwicklungen soll gleich 1: _——,^ gewählt und die Steuerung der beiden Wechselrichter so vorgenommen sein, daß während einer Rechteckhalbwelle einer Phase des einen Wechselrichters die entsprechende Halbwelle der Phase des anderen Wechselrichters zu Beginn und vor Ende der Halbperiodendauer jeweils für 1/6 dieser Zeitdauer in die andere Spannungsrichtung umgesteuert wird.

Bedingt durch die Steuerung der beiden Wechselrichter und bedingt durch die Spannungsaufteilung an den Drosselspulen entsteht zwischen den Anzapfungen der Drosselspulen eine Spannung, bei der entsprechend einer zwölfpulsigen Schaltung die erste auftretende Oberschwingung die 11. Oberschwingung ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sei nachstehend anhand zweier Figuren näher erläutert.

Die Pig. 1 veranschaulicht eine Drehstromquelle DQ, an welche eine G-leichrichteranordnung G, bestehend aus den Gleichrichtern Gl, der Glättungsdrossel D und den Glättungskondensatoren G1 und C2, angeschlossen ist. An den Ausgängen der Gleichrichteranordnung G steht somit eine Gleichspannung an, welche als Speisespannung für die Wechselrichter W1 und W2 dient. Die veranschaulichte Anordnung kann somit auch als Gleichstrom-Wechselstrom-Umrichter bzw. als Gleichstrom-Drehstrom-Umrichter

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dienen. Die Drehstromausgangsklemmen des Wechselrichters W1 sind mit u, ν und w und die Drehstromausgänge des Wechselrichters W2 mit x, y und ζ "bezeichnet. Der Phasenausgang u des Wechselrichters W1 ist über die Drossel K1 mit dem Phasenausgang χ des Wechselrichters W2 verbunden; ebenso sind die Phasenausgänge ν bzw.wdes Wechselrichters W1 über Drosseln K2 bzw. K3 mit den Phasenausgängen y bzw. ζ des Wechselrichters W2 verbunden. Jede der Drosseln K1 bis K3 weist je eine Anzapfung auf, die mit al , a2 bzw. a3 bezeichnet sind und zu den Ausgängen R, S, T des Umrichters führen, denen die gewünschte konstante Ausgangsfrequenz entnommen werden kann. Die Windungsverhältnisse k1:k2 der Drosseln K1 bis K3 in Beziig auf die Anzapfungen sind so gewählt, daß ^k1 = ¹ entsprechen.

k2 1+Γ5"

Die Wechselrichter WI und W2 werden unterschiedlich so gesteuert, daß während einerRechteckhalbwelle einer Phase des einen Wechselrichters die entsprechende Halbwelle der Phase des anderen Wechselrichters zu Beginn und vor Ende der Halbperiodendauer jeweils für 1/6 dieser Zeitdauer in die andere Spannungsrichtung umgesteuert wird. Dies veranschaulicht die Pig. 2, wo in sieben Zeilen 1 bis 7 der gewünschte Spannungsaufbau veranschaulicht ist. Die veranschaulichten Rechteckspannungen werden durch die nebenstehenden Beschriftungen erläutert, wobei bei- J spielsweise der Ausdruck U bedeutet, daß die Spannung an der ™ Klemme u des Wechselrichters W1 gegen das Bezugspotential ο ansteht, wobei ο der Verbindungspunkt zwischen den baden gleichgroßen Kondensatoren C1 und C2 (Fig. 1) ist.

Aus den Diagrammen nach Pig. 2, Zeilen 1 und 2, ist erkennbar, daß während der negativen Halbwelle der Phase u des Yfechselrichters W1 die Phase χ des Wechselrichters W2 zunächst für 30° gleich 1/6 der Halbperiodendauer ein positiver Spannungswert, danach für 120° gleich 4/6 ein negativer Spannungswert und

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schließlich vor Ablauf der negativen Halbwelle der Phase u an derKlemme χ wieder ein positiver Spannungswert für 30° gleich 1/6 der Halbperiodendauer ansteht. Bei einer positiven Halbperiode der Rechteckspannung an der Klemme u ergeben sich an der Klemme χ entsprechende Spannungsverläufe, wobei jeweils zu Beginn und vor Ende der Halbperiode gegenläufige Spannungssprünge von 1/6 der Halbperiodendauer vorliegen.

In Zeile 3 der Pig. 2 sind die beispielsweise an der Drossel K1 (Fig. 1) und in Zeile 4 die an der Teilwicklung k1 der Drossel K1 auftretenden Spannungen veranschaulicht. Die Zeilen 5 und 6 stellen den Spannungsverlauf zwischen Ausgang R bzw. S gegen den Punkt ο (Pig. 1) dar. Durch Subtraktion der Spannung Ug (Zeile 6) von der Spannung U_R (Zeile 5)ergibt sich somit die verkettete Spannung U-^g.

Die Spannung U_Rg, d.h. also die Ausgangsspannung zwischen den Klemmen RS (Pig. 1) hat demgemäß den in Zeile 7 der Fig. 2 aufgezeigten Verlauf. Es ergibt sich somit für die Spannung Upg ein Spannungsverlauf bei dem die erste auftretende Oberschwingung die 11. Oberschwingung mit einem Effektivwert von 1/11 der GrundSchwingung ist.

2 Patentansprüche
2 Figuren

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Claims

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Patentansprüche

(1.jSchaltungsanordnung zur Umwandlung einer Gleichspannung bzw. einer Dreiphasenspannung veränderlicher oder konstanter Frequenz in eine Dreiphasenspannung konstanter anderer Frequenz vermittels eines Zwischenkreisumrichters, dadurch gekennzeichnet, daß der Umrichter aus einem Gleichrichter (G) und zv/ei eingangsseitig parallelgeschalteten Dreiphasen-Thyristor-Wechselrichtern (W1, W2) besteht, von denen jeder der Phasenausgänge (u, v, w) des einen über je eine Spannungsteilerdrossel (K1, K2, K3) mit dem entsprechenden Phasenausgang des anderen (x, y, z) zusammengeschaltet i'st und die Anzapfungen (al, a2, a3) der Drosseln (K1, K2, K3) die Ausgänge (R, S, T) des Umrichters bilden.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Windungsverhältnis k1:k2 jeder der angezapften Drosselwicklungen (K1, K2, K3) gleich 1: —L—- gewählt und die Steuerung der Wechselrichter (W1, W2) so vorgenommen ist, daß während einer Rechteckhalbwelle einer Phase (z.B. u) des einen Wechselrichters (W1) die entsprechende Halbwelle der Phase (x) des anderen Wechselrichters (W2) zu Beginn und vor Ende der Halbperiodendauer jeweils für 1/6 dieser Zeitdauer in die andere Spannungsrichtung umgesteuert wird.

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