DE3111910C2

DE3111910C2 - Method for starting an inverter with phase sequence cancellation

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Publication number: DE3111910C2
Application number: DE19813111910
Authority: DE
Inventors: Hans-Adolf Dipl.-Ing. 6148 Heppenheim Garnjost
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 1981-03-26
Filing date: 1981-03-26
Publication date: 1987-04-16
Also published as: JPS57173382A; DE3111910A1

Abstract

Zum Antakten eines drei- oder mehrphasigen Stromrichters in Brückenschaltung mit Phasenfolgelöschung wird die Welligkeit des eingeprägten Zwischenkreisstromes ausgenutzt. Die Kommutierung der Wechselrichterventile wird so gesteuert, daß sie jeweils mit einem Minimum des Zwischenkreisstromes (I ↓d) zusammenfällt.The ripple of the impressed intermediate circuit current is used to start a three-phase or multi-phase converter in a bridge circuit with phase sequence cancellation. The commutation of the inverter valves is controlled so that it coincides with a minimum of the intermediate circuit current (I δd).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Antakten eines drei- oder mehrphasigen Wechselrichters in Brücken- oder Mittelpunktschaltung mit Phasenfolgelöschung, der einen mittels einer Einspeiseschaltung in Form eines Gleichstromstellers bzw. gesteuerten Gleichrichters und einer Zwischenkreisdrossel erzeugten eingeprägten Gleichstrom einem elektrischen Verbraucher in der Weise zuführt, daß dort ein drei- oder mehrphasiges Wechselstromsystem gebildet wird.The invention relates to a method for starting a three-phase or multi-phase inverter in a bridge or center circuit with phase sequence cancellation, which supplies an impressed direct current generated by means of a feed circuit in the form of a DC chopper or controlled rectifier and an intermediate circuit choke to an electrical consumer in such a way that a three-phase or multi-phase alternating current system is formed there.

Ein derartiger Wechselrichter ist aus der Zeitschrift "Proceedings IEE", Vol. 111, Nr. 8, Aug. 1964, Seite 1423 bis 1434, insbesondere Fig. 12 oder aus "ETZ-A", Bd. 96, 1975, Heft 11, Seite 520 bis 523 bekannt. Das Verhalten derartiger Wechselrichterschaltungen mit Phasenfolgelöschung wird in diesen Literaturstellen ausführlich erläutert.Such an inverter is known from the journal "Proceedings IEE", Vol. 111, No. 8, Aug. 1964, pages 1423 to 1434, in particular Fig. 12 or from "ETZ-A", Vol. 96, 1975, Issue 11, pages 520 to 523. The behavior of such inverter circuits with phase sequence cancellation is explained in detail in these literature references.

Der zur Speisung des Wechselrichters erforderliche eingeprägte Gleichstrom wird von einer Einspeisung über eine Zwischenkreisdrossel geliefert. Die Einspeisung kann entweder als netzgeführter Stromrichter, wenn die Speisung aus einem Wechsel- oder Drehstromnetz erfolgt, oder als Gleichstromsteller, wenn die Speisung aus einem Gleichspannungsnetz erfolgt, ausgebildet sein. Beim Betrieb einer solchen Stromrichterschaltung werden die Ventile, d. h. die Thyristoren des selbstgeführten Wechselrichters, mit nahezu rechteckförmigen Stromblöcken belastet, deren Länge einem Drittel der Periodendauer der Ausgangsfrequenz entspricht.The impressed direct current required to power the inverter is supplied by a feeder via an intermediate circuit choke. The feeder can be designed either as a line-commutated converter if the supply comes from an alternating or three-phase network, or as a DC-DC controller if the supply comes from a direct voltage network. When such a converter circuit is operated, the valves, i.e. the thyristors of the self-commutated inverter, are loaded with almost rectangular current blocks, the length of which corresponds to a third of the period of the output frequency.

Das Löschen der gerade stromführenden Ventile erfolgt beim Zünden des jeweiligen Folgeventils in der gleichen Kommutierungsgruppe. Dieser Vorgang wird als Phasenfolgelöschung bezeichnet. Die für die Löschung erforderliche Kommutierungsenergie wird von in der jeweiligen Kommutierungsgruppe zwischen den Phasen angeordneten Kommutierungskondensatoren bereitgestellt. Die Kommutierungskondensatoren laden sich während des stationären Betriebs ohne zusätzliche Maßnahmen auf.The valves that are currently energized are extinguished when the corresponding sequence valve in the same commutation group is fired. This process is known as phase sequence extinguishing. The commutation energy required for extinguishing is provided by commutation capacitors arranged between the phases in the respective commutation group. The commutation capacitors charge up during stationary operation without any additional measures.

Beim Einschalten des Wechselrichters besitzen die Kommutierungskondensatoren im allgemeinen keine Ladung. Sie müssen deshalb vor Beginn des Wechselrichterbetriebs aufgeladen werden. Zu diesem Zweck weisen bekannte Einrichtungen eine gesonderte Spannungsquelle auf, die über Widerstände und Dioden an die Kommutierungskondensatoren angekoppelt ist und die die Kommutierungskondensatoren auf die erforderliche Kommutierungsspannung auflädt. Die Dioden entkoppeln während des Stromrichterbetriebs die externe Aufladeeinrichtung von den Kondensatoren. Diese Zusatzeinrichtungen verursachen zusätzliche Kosten und vergrößern das Gewicht und den Platzbedarf der Stromrichterschaltung.When the inverter is switched on, the commutation capacitors generally have no charge. They must therefore be charged before the inverter starts operating. For this purpose, known devices have a separate voltage source that is coupled to the commutation capacitors via resistors and diodes and that charges the commutation capacitors to the required commutation voltage. The diodes decouple the external charging device from the capacitors during converter operation. These additional devices cause additional costs and increase the weight and space requirements of the converter circuit.

Aus der deutschen Patentanmeldung P 29 52 323.7 ist ein Antaktverfahren bekannt, das ohne Zusatzeinrichtung auskommt. Dieses Verfahren macht von der Tatsache Gebrauch, daß beim Einschalten des Stromes an der Impedanz des Verbrauchers ein Spannungsabfall entsteht, der eine Aufladung der Kommutierungskondensatoren ermöglicht. Da die Impedanz der Zwischenkreisdrossel im allgemeinen wesentlich größer ist als die Impedanz des Verbrauchers, ist die Spannung an den Kommutierungskondensatoren jedoch zunächst relativ klein, so daß die Gefahr von Kommutierungsversagern existiert. Dies würde dazu führen, daß der Wechselrichter den Zwischenkreis kurzschließt; dann muß der Zwischenkreisstrom abgebaut und ein neuer Antaktvorgang eingeleitet werden. Um diese Gefahr zu vermeiden, wird bei dem vorbeschriebenen Antaktverfahren der Zwischenkreisstrom mit Hilfe des Stromreglers zunächst auf einen kleinen Wert begrenzt und mit wachsender Spannung auf den Kommutierungskondensatoren allmählich auf den Sollwert erhöht. Die Synchronisierung von Einspeiseschaltung und Wechselrichter, die für den Aufbau eines Stromflusses erforderlich ist, wird im Grunde dem Zufall überlassen, dem jedoch durch eine hohe Frequenz der Wechselrichter-Zündimpulse nachgeholfen wird.A starting method is known from German patent application P 29 52 323.7 that does not require any additional equipment. This method makes use of the fact that when the current is switched on, a voltage drop occurs at the impedance of the consumer, which enables the commutation capacitors to be charged. Since the impedance of the intermediate circuit choke is generally much greater than the impedance of the consumer, the voltage at the commutation capacitors is initially relatively small, so that there is a risk of commutation failure. This would lead to the inverter short-circuiting the intermediate circuit; then the intermediate circuit current must be reduced and a new starting process initiated. To avoid this risk, in the starting method described above, the intermediate circuit current is initially limited to a small value using the current regulator and gradually increased to the target value as the voltage on the commutation capacitors increases. The synchronization of the feed-in circuit and the inverter, which is necessary for establishing a current flow, is essentially left to chance, but is helped along by a high frequency of the inverter ignition pulses.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses bekannte Antaktverfahren, welches ohne Zusatzeinrichtungen arbeitet, derart weiterzubilden, daß auf die bewußte Herunterregelung des Zwischenkreisstromes während des Antaktvorganges verzichtet werden kann und die volle Kommutierungsfähigkeit schneller und sicherer erreicht wird.The present invention is based on the object of developing this known contact method, which works without additional devices, in such a way that the deliberate reduction in the intermediate circuit current during the contact process can be dispensed with and the full commutation capability can be achieved more quickly and reliably.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Kommutierung der Wechselrichter-Ventile zu dem Zeitpunkt erfolgt, an dem der Zwischenkreisstrom gerade ein Minimum besitzt.This task is solved by commutation of the inverter valves at the time when the intermediate circuit current is at a minimum.

Die Erfindung macht von der während des Antaktvorgangs erheblichen Welligkeit des Zwischenkreisstromes Gebrauch, um den Antaktvorgang, d. h. den Aufbau der Kommutierungsspannung auf den Kommutierungskondensatoren, durchzuführen.The invention makes use of the considerable ripple of the intermediate circuit current during the start-up process to carry out the start-up process, i.e. the build-up of the commutation voltage on the commutation capacitors.

In diesem Zusammenhang ist aus der DE-OS 20 24 529 ein Stromrichtermotor mit Gleichstromzwischenkreis bekannt, bei welchem im Bereich kleiner Drehzahlen die Kommutierung der Maschinenströme durch einen drehwinkelabhängig gesteuerten Wechselrichter infolge Abschalten des Gleichstromes kurz vor jedem Kommutierungsvorgang ermöglicht wird, indem zu der auf der Gleichstromseite vohandenen Glättungsinduktivität ein Thyristor so parallel geschaltet wird, daß beim Abschalten des Gleichstromes der über die Drossel fließende Strom über den Thyristor weiterfließen kann.In this context, a converter motor with a direct current intermediate circuit is known from DE-OS 20 24 529, in which the commutation of the machine currents is made possible in the range of low speeds by an inverter controlled as a function of the angle of rotation by switching off the direct current shortly before each commutation process by connecting a thyristor in parallel to the smoothing inductance present on the direct current side in such a way that when the direct current is switched off, the current flowing through the choke can continue to flow through the thyristor.

Vorzugsweise werden die Wechselrichterventile gleichzeitig mit Ventilen der Einspeiseschaltung gezündet. Die Synchronisierung der Zündimpulse in Einspeiseschaltung und Wechselrichter ist zu Betriebsbeginn in jedem Fall erforderlich, damit überhaupt ein Stromfluß zustande kommen kann. Gemäß der Erfindung wird diese Synchronisation für den gesamten Antaktvorgang beibehalten. Während des Antaktvorgangs wird die Zündimpulsinformation der Einspeiseschaltung dazu verwendet, die Zündimpulse von Einspeiseschaltung und Wechselrichter zu synchronisieren. Hauptmerkmal der Erfindung ist, daß der Wechselrichter während des Antaktvorgangs nur zu den Zeitpunkten Zündimpulse erhält, an denen die Einspeiseschaltung ebenfalls welche erhält, so daß immer im Stromminimum kommutiert wird.Preferably, the inverter valves are fired at the same time as valves in the feed circuit. Synchronization of the firing pulses in the feed circuit and inverter is required at the start of operation in any case so that a current flow can occur. According to the invention, this synchronization is maintained for the entire start-up process. During the start-up process, the firing pulse information from the feed circuit is used to synchronize the firing pulses from the feed circuit and inverter. The main feature of the invention is that during the start-up process, the inverter only receives firing pulses at the times when the feed circuit also receives them, so that commutating always takes place at the current minimum.

Obwohl sich die Kommutierungskondensatoren durch die Art der Schaltung nicht selbst entladen können und der Antaktvorgang auch mit einer bestimmten niedrigen Frequenz durchgeführt werden könnte, ist es jedoch sinnvoll, das Antakten mit der maximal möglichen Frequenz durchzuführen, damit der Stromrichter in kürzester Zeit voll kommutierungsfähig wird.Although the commutation capacitors cannot discharge themselves due to the type of circuit and the starting process could also be carried out with a certain low frequency, it is nevertheless advisable to carry out the starting with the maximum possible frequency so that the power converter becomes fully capable of commutation in the shortest possible time.

Um das erfindungsgemäße Antaktverfahren durchführen zu können, muß auch ein Steuersatz geschaffen werden, der dafür sorgt, daß die Ventilkommutierung im Wechselrichter auf jeden Fall mit einem Minimum des Zwischenkreisstromes zeitlich zusammenfällt.In order to be able to carry out the inventive starting method, a control unit must also be created which ensures that the valve commutation in the inverter always coincides in time with a minimum of the intermediate circuit current.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Antaktimpulse über ein Totzeitglied und ein Monoflop mit dynamischem Eingang auf den Eingang eines Ringzählers geschaltet sind, daß der Ringzähler zyklisch verschobene Ausgangsimpulse abgibt, die an je ein erstes UND-Gatter geschaltet sind, daß die Ausgangssignale dieser ersten UND-Gatter über je einen Zündimpulsverstärker als Zündimpulse an die zugehörigen Ventile des Wechselrichters geschaltet sind, daß die gesammelten Zündimpulse über den ersten UND-Eingang eines zweiten UND-Gatters auf einen ODER-Eingang eines ODER-UND-Gatters geschaltet sind, daß auf den UND-Eingang des ODER-UND-Gatters das Impulsfreigabe-Signal geschaltet ist, daß der Ausgang des ODER-UND-Gatters mit allen zweiten Eingängen der ersten UND-Gatter verbunden ist und daß an den zweiten Eingang des zweiten UND-Gatters ein Antakt-Signal angeschaltet ist.This task is solved in that the start-up pulses are connected to the input of a ring counter via a dead time element and a monoflop with a dynamic input, that the ring counter emits cyclically shifted output pulses, which are each connected to a first AND gate, that the output signals of these first AND gates are each connected to the associated valves of the inverter via an ignition pulse amplifier as ignition pulses, that the collected ignition pulses are connected via the first AND input of a second AND gate to an OR input of an OR-AND gate, that the pulse enable signal is connected to the AND input of the OR-AND gate, that the output of the OR-AND gate is connected to all second inputs of the first AND gates and that a start-up signal is connected to the second input of the second AND gate.

Diese Schaltungsanordnung synchronisiert die Kommutierungsvorgänge der Wechselrichterventile mit dem Beginn der Stromleitung des bzw. der Ventile der den eingeprägten Gleichstrom liefernden Einspeiseschaltung. Auf diese Weise werden die Ventile des Wechselrichterteils immer zum Zeitpunkt eines Minimums des pulsierenden Zwischenkreisgleichstroms gezündet, ohne daß besondere Strommeßeinrichtungen verwendet werden müssen. Handelt es sich bei der Einspeiseschaltung um einen gesteuerten Gleichrichter, so handelt es sich bei den gesammelten Zündimpulsen um die Zündimpulse für die Gleichrichter-Ventile; handelt es sich bei der Einspeiseschaltung um einen Gleichstromsteller, so handelt es sich bei den gesammelten Zündimpulsen um die Zündimpulse für den bzw. die Hauptthyristoren. Außerdem hat die erfindungsgemäße Vorrichtung den Vorteil, daß sie durch Umschalten einiger weniger Schaltungskomponenten als Steuersatz auch während des normalen Stromrichterbetriebs dienen kann.This circuit arrangement synchronizes the commutation processes of the inverter valves with the start of the current conduction of the valve(s) of the feed circuit supplying the impressed direct current. In this way, the valves of the inverter part are always fired at the time of a minimum of the pulsating intermediate circuit direct current, without the need to use special current measuring devices. If the feed circuit is a controlled rectifier, the collected firing pulses are the firing pulses for the rectifier valves; if the feed circuit is a DC controller, the collected firing pulses are the firing pulses for the main thyristors. In addition, the device according to the invention has the advantage that it can also serve as a control unit during normal converter operation by switching a few circuit components.

Um dies zu ermöglichen, ist in vorteilhafter Weise dem Eingang des Verzögerungsgliedes ein Umschalter vorgeschaltet, der während des Antaktvorganges die Antaktimpulse, während der übrigen Betriebszeit die dem Frequenz-Sollwert entsprechenden Impulse weiterleitet, sind die am Eingang des Ringzählers anliegenden Impulse über ein drittes UND-Gatter und über ein Monoflop auf einen zweiten ODER-Eingang des ODER-UND-Gatters geschaltet und ist ferner das Antakt-Signal auf einen Sperr-Eingang des dritten UND-Gatters geschaltet, das während des Antaktvorgangs die vom Eingang des Ringzählers abgegriffenen Impulse sperrt.In order to make this possible, a switch is advantageously connected upstream of the input of the delay element, which forwards the start-up pulses during the start-up process and the pulses corresponding to the frequency setpoint during the remaining operating time, the pulses present at the input of the ring counter are switched via a third AND gate and via a monoflop to a second OR input of the OR-AND gate and the start-up signal is also switched to a blocking input of the third AND gate, which blocks the pulses tapped from the input of the ring counter during the start-up process.

Der Umschalter am Eingang des Verzögerungsgliedes kann sowohl durch eine einfache Logikschaltung als auch durch einen Wechsler eines Relais realisiert werden. Die Steuerung des Umschalters erfolgt über das Antakt-Signal.The changeover switch at the input of the delay element can be realized either by a simple logic circuit or by a changeover switch of a relay. The switch is controlled via the activation signal.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Nachfolgend wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Es zeigt:Further embodiments of the invention emerge from the subclaims. An embodiment of the invention is described below with reference to the drawing. It shows:

Fig. 1 einen dreiphasigen Wechselrichter in Brückenschaltung mit Phasenfolgelöschung mit Gleichstromzwischenkreis und Einspeiseschaltung, Fig. 1 a three-phase inverter in bridge circuit with phase sequence cancellation with DC intermediate circuit and feed-in circuit,

Fig. 2a ein Zündimpulsschema für die Einspeiseschaltung bei Ausbildung als gesteuerter Gleichrichter, Fig. 2a shows an ignition pulse scheme for the feed circuit when designed as a controlled rectifier,

Fig. 2b den Verlauf des Zwischenkreisgleichstroms während der Antaktphase, Fig. 2b the course of the intermediate circuit direct current during the start-up phase,

Fig. 2c das Leitschema der Ventile des Wechselrichters während der Antaktphase, Fig. 2c the control diagram of the inverter valves during the start-up phase,

Fig. 2d das Leitschema für die Ventile des Wechselrichters gemäß Fig. 1, Fig. 2d the control diagram for the valves of the inverter according to Fig. 1,

Fig. 3 einen Steuersatz zur Zündimpulserzeugung für die Wechselrichterventile bei Verwendung einer Drehstrom-Brückenschaltung als Einspeiseschaltung. Fig. 3 shows a control unit for generating ignition pulses for the inverter valves when using a three-phase bridge circuit as a feed circuit.

Fig. 1 zeigt einen Umrichter, bestehend aus einer Einspeisung E, die im vorliegenden Beispiel als netzkommutierte Drehstrom-Brückenschaltung ausgebildet ist, die jedoch bei einem Gleichstrom- oder Einphasenwechselstromnetz auch als Gleichstromsteller oder als Einphasen-Gleichrichter ausgebildet sein kann, einem Gleichstromzwischenkreis mit einer Zwischenkreisdrossel L _d und einem Wechselrichter WR. Der Wechselrichter WR ist als dreiphasige Drehstrom-Brückenschaltung mit Phasenfolgelöschung ausgebildet. An seinen Drehstromausgängen ist als Verbraucher eine Drehstrom-Asynchronmaschine ASM angeschlossen. Im Zwischenkreis fließt ein eingeprägter Gleichstrom I _d. Am Ausgang der Einspeiseschaltung E erscheint die Gleichspannung U&sub0;. Fig. 1 shows a converter comprising a feed E , which in the present example is designed as a mains-commutated three-phase bridge circuit, but which in a direct current or single-phase alternating current network can also be designed as a DC chopper or as a single-phase rectifier, a direct current intermediate circuit with an intermediate circuit choke L _d and an inverter WR . The inverter WR is designed as a three-phase three-phase bridge circuit with phase sequence cancellation. A three-phase asynchronous machine ASM is connected to its three-phase outputs as a consumer. An impressed direct current I _d flows in the intermediate circuit. The direct voltage U 0 appears at the output of the feed circuit E.

Der Wechselrichter WR besteht aus sechs Thyristoren T 1 . . . T 6. In Serie zu jedem Thyristor ist eine Diode D 1 . . . D 6 angeordnet. Zwischen die Verbindungspunkte von Thyristoren und Dioden ist je ein Kommutierungskondensator C _{K 1} . . . C _{K 6} geschaltet.The inverter WR consists of six thyristors T 1 . . . T 6 . A diode D 1 . . . D 6 is arranged in series with each thyristor. A commutation capacitor C _{K 1} . . . C _{K 6} is connected between the connection points of the thyristors and diodes.

Beim Einschalten des Umrichters sind die Kommutierungskondensatoren C _K zunächst ungeladen; es muß deshalb für eine passende Aufladung gesorgt werden. Das in der DE-PS 29 52 323 beschriebene sowie das erfindungsgemäße Verfahren machen von der bekannten Tatsache Gebrauch, daß an der Impedanz des an den Wechselrichter angeschlossenen Verbrauchers beim Einschalten des Stromes ein Spannungsabfall entsteht, der die Kommutierungskondensatoren C _{K 1} . . . C _{K 6} auflädt. Zündet man beispielsweise die Thyristoren T 1 und T 6 (Fig. 1), so können die Kommutierungskondensatoren C _{K 1} und C _{K 4} auf die an der Verbraucherimpedanz abfallende Spannung aufgeladen werden, welche sich durch Spannungsteilung an der Reihenschaltung von Zwischenkreis- und Verbraucherimpedanz aus der Spannung U&sub0; der Einspeiseschaltung E ergibt. Bei normaler Zündreihenfolge wird anschließend der Thyristor T 2 oder T 5 gezündet, so daß nur die Hälfte der Spannung für die Thyristorkommutierung zur Verfügung steht. Da beim Einschalten des Stromes die Zwischenkreisimpedanz im allgemeinen wesentlich größer ist als die Verbraucherimpedanz, ist die Spannung an den Kommutierungskondensatoren relativ klein, so daß nur ein entsprechend kleiner Thyristorstrom kommutiert werden kann.When the converter is switched on, the commutation capacitors C _K are initially uncharged; appropriate charging must therefore be ensured. The method described in DE-PS 29 52 323 and the method according to the invention make use of the known fact that a voltage drop occurs at the impedance of the consumer connected to the inverter when the current is switched on, which charges the commutation capacitors C _{K 1} . . . C _{K 6.} If, for example, the thyristors T 1 and T 6 are fired ( Fig. 1), the commutation capacitors C _{K 1} and C _{K 4} can be charged to the voltage drop across the consumer impedance, which is obtained by voltage division at the series connection of the intermediate circuit and consumer impedance from the voltage U 0 of the feed circuit E. In the normal firing sequence, the thyristor T 2 or T 5 is then fired, so that only half of the voltage is available for thyristor commutation. Since the intermediate circuit impedance is generally much larger than the load impedance when the current is switched on, the voltage at the commutation capacitors is relatively small, so that only a correspondingly small thyristor current can be commutated.

Im weiteren Verlauf des Antaktvorganges stellt sich bei weiterhin fehlender Gegenspannung am Verbraucher die Höhe der Spannung an den Kommutierungskondensatoren nur in Abhängigkeit vom Zwischenkreisstrom ein.
°KU°k°T°KC°k°t¤=¤°KI°k°T°Kd°k°t¤´¤@W:°KL&dlowbar;:C&dlowbar;°k&udf54;&udf50;
As the starting process continues, if there is still no counter voltage at the consumer, the voltage level at the commutation capacitors only depends on the intermediate circuit current.
°KU°k°T°KC°k°t¤=¤°KI°k°T°Kd°k°t¤´¤@W:°KL&dlowbar;:C&dlowbar;°k&udf54;&udf50;

L&min; bzw. C&min; sind die im Diodenkommutierungskreis wirksame Induktivität bzw. Kapazität. L' and C' are the inductance and capacitance effective in the diode commutation circuit.

Bei dem in der DE-PS 29 52 323 beschriebenen Verfahren wird der zulässige Anstieg des Zwischenkreisstromes I _d zunächst auf solche Werte begrenzt, daß der von der jeweils zur Verfügung stehende Kommutierungsspannung getriebene Kommutierungsstrom-Scheitelwert den im zu löschenden Thyristor fließenden Laststrom I _d überschreitet. Die Begrenzung des Zwischenkreisstromes I _d erfolgt durch entsprechende Einstellung des Stromsollwertes an einem in den Einspeiseglied E üblicherweise vorhandenen Stromregler. Die Untergrenze für den Zwischenkreisstrom I _d ist durch die Lückgrenze des Zwischenkreisstromes gegeben.In the method described in DE-PS 29 52 323, the permissible increase in the intermediate circuit current I _d is initially limited to such values that the commutation current peak value driven by the commutation voltage available at any given time exceeds the load current I _d flowing in the thyristor to be quenched. The intermediate circuit current I _d is limited by setting the current setpoint accordingly on a current regulator that is usually present in the feed element E. The lower limit for the intermediate circuit current I _d is given by the gap limit of the intermediate circuit current.

Das erfindungsgemäße Verfahren dagegen arbeitet ohne Beeinflussung des Stromreglers und nutzt stattdessen die Welligkeit des eingeprägten Zwischenkreisstromes während der Antaktphase aus. Außerdem stellt die Lückgrenze hier keine Untergrenze für den Zwischenkreisstrom I _d dar.The method according to the invention, on the other hand, works without influencing the current regulator and instead uses the ripple of the impressed intermediate circuit current during the start-up phase. In addition, the gap limit here does not represent a lower limit for the intermediate circuit current I _d .

Fig. 2a zeigt am Beispiel einer Drehstrom-Gleichrichterbrücke als Einspeiseschaltung E die Zündimpulse der Gleichrichterventile. Fig. 2a shows the firing pulses of the rectifier valves using the example of a three-phase rectifier bridge as feed circuit E.

Fig. 2b zeigt dazu zeitrichtig den Verlauf des Zwischenkreisstromes I _d. Man erkennt, daß der Zwischenkreisstrom I _d von Null ausgehend ansteigt und dabei eine starke Welligkeit aufweist, wobei jedes Stromminimum genau mit einem Zündimpuls zusammenfällt. Fig. 2b shows the course of the intermediate circuit current I _d in real time. It can be seen that the intermediate circuit current I _d increases from zero and exhibits a strong ripple, with each current minimum coinciding exactly with a firing pulse.

Fig. 2c zeigt das Zünd- und Leitschema für die sechs Ventile des Wechselrichters WR. Man erkennt, daß jeder Kommutierungsvorgang im Wechselrichter WR zeitlich mit dem Auftreten eines Zündimpulses in der Einspeiseschaltung und damit mit einem Minimum des Zwischenkreisstromes I _d zusammenfällt, ohne daß der Zwischenkreisstrom selbst gemessen werden müßte. Fig. 2c shows the ignition and control diagram for the six valves of the inverter WR . It can be seen that each commutation process in the inverter WR coincides with the occurrence of an ignition pulse in the feed circuit and thus with a minimum of the intermediate circuit current I _d , without the intermediate circuit current itself having to be measured.

Fig. 2d zeigt dann das Leitschema der Wechselrichterventile nach Beendigung des Antaktvorgangs, d. h. während des eigentlichen Betriebs. Hier sind die Zeiten, während deren die einzelnen Ventile leitend sind, untereinander gleich lang, entsprechend einer Länge von 120° el. Fig. 2d then shows the control diagram of the inverter valves after completion of the start-up process, ie during actual operation. Here, the times during which the individual valves are conductive are equal to one another, corresponding to a length of 120° el.

Fig. 3 zeigt in Form eines Block-Schaltplans den Aufbau eines Steuersatzes, der sowohl zur Durchführung des erfindungsgemäßen Antaktverfahrens als auch für den normalen Betrieb geeignet ist. Man erkennt an der linken Seite fünf Klemmen, an denen folgende Signale zugeführt werden: An Klemme 1 ein analoges Frequenz-Sollwert-Signal f* für den normalen Betrieb des Wechselrichters, an Klemme 2 die gesammelten Zündimpulse F der Einspeiseschaltung E, an Klemme 3 ein Antakt-Signal H, welches den Steuersatz auf den Auftaktvorgang umschaltet und im vorliegenden Beispiel einen logischen H-Pegel besitzt, an Klemme 4 die Antaktimpulse F*, die während des Antaktvorgangs die Ausgangsfrequenz des Wechselrichters WR bestimmten, und an Klemme 5 ein Impulsfreigabe-Signal, mit dem in üblicher Weise die Weiterleitung der im Steuersatz erzeugten Impulse an die Ventile des Wechselrichters gesperrt oder freigegeben werden kann. Fig. 3 shows the structure of a control unit in the form of a block diagram which is suitable both for carrying out the inventive starting method and for normal operation. On the left-hand side, five terminals can be seen to which the following signals are fed: at terminal 1, an analogue frequency setpoint signal f* for normal operation of the inverter, at terminal 2, the collected ignition pulses F from the feed-in circuit E , at terminal 3 , a starting signal H which switches the control unit to the starting process and in the present example has a logical H level, at terminal 4 , the starting pulses F* which determine the output frequency of the inverter WR during the starting process, and at terminal 5 , a pulse enable signal which can be used to block or enable the forwarding of the pulses generated in the control unit to the valves of the inverter in the usual way.

Da im vorliegenden Beispiel das Antaktsignal H an Klemme 3 auf logisch "H" liegt, ist das Relais Rel erregt, und die Antaktimpulse F* gelangen von der Klemme 4 über den Kontakt r 2 des Umschalters R, über ein Verzögerungsglied 6 und über ein Monoflop 7 mit dynamischem Eingang an den Eingang eines Ringzählers RC. Bei jedem Impuls C am Eingang des Ringzählers RC werden die Signale am Ausgang des Ringzählers RC um eine Stelle weitergeschoben. Sie stellen Signale mit der Länge von 120° el., bezogen auf die Frequenz der Ausgangsspannung des Wechselrichters WR, dar. Diese Signale sind mit Y 1 . . . Y 6 bezeichnet und gelangen an den einen Eingang eines ersten UND-Gatters 8.1 . . . 8.6 und von dessen Ausgang über einen Impulsverstärker 9.1 . . . 9.6 zu den jeweiligen Ventilen T 1 . . . T 6. Die ersten UND-Gatter 8.1 . . . 8.6 sind jedoch nur dann für die Signale Y 1 . . . Y 6 durchlässig, wenn das Signal X an ihrem jeweiligen zweiten Eingang ansteht. Dieses Signal X, das den Zeitpunkt und die Länge der Zündimpulse des Stromrichters bestimmt, wird während der Antaktphase von den gesammelten Zündimpulsen F der Einspeiseschaltung E unter Verknüpfung mit dem Impulsfreigabe-Signal an Klemme 5 erzeugt. Zu diesem Zweck werden die gesammelten Zündimpulse F an den ersten Eingang eines zweiten UND-Gatters 10 geleitet, welches jedoch nur dann die Zündimpulse weiterleitet, wenn das an seinem zweiten Eingang anliegende Antakt-Signal H von Klemme 3 vorhanden ist. Vom Ausgang des zweiten UND-Gatters 10 gelangen die gesammelten Zündimpulse an einen ODER-Eingang eines ODER-UND-Gatters 13, an dessen UND-Eingang das Impulsfreigabe-Signal von Klemme 5 anliegt.Since in the present example the starting signal H at terminal 3 is at logic "H", the relay Rel is energized and the starting pulses F* are sent from terminal 4 via the contact r 2 of the changeover switch R , via a delay element 6 and via a monoflop 7 with dynamic input to the input of a ring counter RC . With each pulse C at the input of the ring counter RC, the signals at the output of the ring counter RC are shifted one place. They represent signals with a length of 120° el., related to the frequency of the output voltage of the inverter WR . These signals are designated Y 1 . . . Y 6 and reach one input of a first AND gate 8.1 . . . 8.6 and from its output via a pulse amplifier 9.1 . . . 9.6 to the respective valves T 1 . . . T 6 . The first AND gates 8.1 . . . 8.6 are only permeable to the signals Y 1 . . . Y 6 if the signal X is present at their respective second input. This signal X , which determines the time and length of the ignition pulses of the power converter, is generated during the start-up phase from the collected ignition pulses F of the feed circuit E in combination with the pulse enable signal at terminal 5. For this purpose, the collected ignition pulses F are fed to the first input of a second AND gate 10 , which, however, only forwards the ignition pulses if the start-up signal H from terminal 3 present at its second input is present. From the output of the second AND gate 10, the collected ignition pulses reach an OR input of an OR-AND gate 13 , at whose AND input the pulse enable signal from terminal 5 is present.

Sobald der Antaktvorgang beendet ist, verschwindet das Antakt-Signal an der Klemme 3, das Relais Rel fällt ab, und der Kontakt des Umschalters R verbindet sich mit dem Kontakt r 1. Auf diese Weise wird der an der Klemme 1 anliegende Frequenz-Sollwert f* über einen Analog-Digital-Wandler AD bestimmend für die Ausgangsfrequenz des Wechselrichters WR.As soon as the start-up process is completed, the start-up signal at terminal 3 disappears, the relay Rel drops out, and the contact of the changeover switch R connects to the contact r 1 . In this way, the frequency setpoint f* applied to terminal 1 determines the output frequency of the inverter WR via an analog-digital converter AD .

Mit dem Verschwinden des Antakt-Signals an Klemme 3 wird gleichzeitig das zweite UND-Gatter 10 undurchlässig für die gesammelten Zündimpulse F. Gleichzeitig wird ein drittes UND-Gatter 11 durchlässig, an dessen Eingang die auch am Eingang des Ringzählers RC anliegenden Impulse anliegen. Die das UND-Gatter 11 durchlaufenden Impulse werden in einem Monoflop 12 mit dynamischem Eingang geformt und gelangen an einen zweiten ODER-Eingang des ODER-UND-Gatters 13 und bilden auf diese Weise während des normalen Wechselrichterbetriebs das Signal X, das Zeitpunkt und Länge der Zündimpulse des Stromrichters bestimmt.When the activation signal at terminal 3 disappears, the second AND gate 10 simultaneously becomes impermeable to the collected ignition pulses F . At the same time, a third AND gate 11 becomes permeable, at whose input the pulses that are also present at the input of the ring counter RC are present. The pulses passing through the AND gate 11 are formed in a monoflop 12 with a dynamic input and reach a second OR input of the OR-AND gate 13 , thus forming the signal X during normal inverter operation, which determines the time and length of the ignition pulses of the power converter.

Als Antaktimpulse F* können im Prinzip Impulse bestimmter Frequenz gewählt werden. Vorzugsweise werden jedoch die gesammelten Zündimpulse F der Einspeiseschaltung E oder aus diesen abgeleiteten Impulse als Antaktimpulse F* verwendet. Im letzten Fall wird ein Frequenzteiler von der Klemme 2 zur Klemme 4 geschaltet.In principle, pulses of a specific frequency can be selected as starting pulses F* . Preferably, however, the collected ignition pulses F of the feed circuit E or pulses derived from these are used as starting pulses F* . In the latter case, a frequency divider is connected from terminal 2 to terminal 4 .

Wird das zweite UND-Gatter 10 als ODER-UND-Gatter ausgebildet, an dessen UND-Eingang die gesammelten Zündimpulse F anliegen, an dessen erstem ODER-Eingang das Antaktsignal H von Klemme 3 liegt und an dessen zweitem ODER-Eingang ein Strom-Null-Signal angelegt wird, so können Schwierigkeiten im normalen Wechselrichterbetrieb, welche durch Lücken des Zwischenkreisstromes I _d entstehen können, vermieden werden, da bei jedem Auftreten des Strom-Null-Signals ein Zündimpuls am Ausgang eines der ersten UND-Gatter 8.1 . . . 8.6 ausgelöst wird. Das Strom-Null-Signal erscheint jedesmal, wenn der Zwischenkreisstrom I _d zu Null wird.If the second AND gate 10 is designed as an OR-AND gate, at whose AND input the collected ignition pulses F are applied, at whose first OR input the starting signal H from terminal 3 is applied and at whose second OR input a current zero signal is applied, difficulties in normal inverter operation, which can arise due to gaps in the intermediate circuit current I _d , can be avoided, since every time the current zero signal occurs an ignition pulse is triggered at the output of one of the first AND gates 8.1 . . 8.6 . The current zero signal appears every time the intermediate circuit current I _d becomes zero.

Claims

1. Method for starting a three-phase or multi-phase inverter in a bridge or center circuit with phase sequence cancellation, which supplies an impressed direct current generated by means of a feed circuit in the form of a DC chopper or controlled rectifier and an intermediate circuit choke to an electrical consumer in such a way that a three-phase or multi-phase alternating current system is formed there, characterized in that the commutation of the inverter valves (T 1 . . . T 6 ) takes place at the time at which the intermediate circuit current (I _d ) is at a minimum.

2. Method according to claim 1, characterized in that the inverter valves (T 1 . . . T 6 ) are only fired simultaneously with valves of the feed circuit (E) .

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the ignition pulse information (F) of the feed circuit (E) is collected and used to synchronize the ignition pulses of the feed circuit (E) and inverter (WR) .

4. Method according to claim 3, characterized in that the frequency of the starting pulses (F*) is a fraction of the frequency of the collected ignition pulses (F) of the feed circuit (E) .

5. Device for carrying out the method according to claim 3 or 4, characterized in that the starting pulses (F*) are connected to the input of a ring counter (RC) via a dead time element (6) and a monoflop (7) with a dynamic input, that the ring counter (RC) emits cyclically shifted output pulses which are each connected to a first AND gate (8.1 . . . 8.6) , that the output signals of these first AND gates (8.1 . . . 8.6) are each connected via an ignition pulse amplifier ( 9.1 . . . 9.6) as ignition pulses to the associated valves (T 1 . . . T 6 ) of the inverter (WR) , that the collected ignition pulses (F) are connected via the first AND input of a second AND gate (10) to an OR input of an OR-AND gate (13) are connected, that the pulse enable signal is connected to the AND input of the OR-AND gate (13) , that the output of the OR-AND gate (13) is connected to all second inputs of the first AND gates (8.1 . . 8.6) , and that a start signal (H) is connected to the second input of the second AND gate (10) .

6. Device according to claim 5, characterized in that the input of the delay element (6) is preceded by a changeover switch (R) which passes on the start-up pulses (F*) during the start-up process and the pulses corresponding to the frequency setpoint (f*) during the remaining operating time, that the pulses present at the input of the ring counter (RC) are switched via a third AND gate (11) and via a monoflop (12) to a second OR input of the OR-AND gate (13) , and that the start-up signal (H) is switched to a blocking input of the third AND gate (11) , which blocks the pulses tapped from the input of the ring counter (RC) during the start-up process.

7. Device according to claim 6, characterized in that the changeover switch (R) is realized by a relay (Rel) or by a simple logic circuit which is controlled by the activation signal (H) .

8. Device according to one of claims 5 to 7, characterized in that a frequency divider is provided which generates the starting pulses ( F*) from the collected ignition pulses (F) of the feed circuit (E) .

9. Device according to one of claims 5 to 8, characterized in that the second AND gate (10) is designed as an OR-AND gate and that the start signal (H) and a zero current signal are supplied to the two OR inputs.