DE3810870A1 - Vorrichtung zum umformen von elektrischer energie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umformen von elektrischer Energie, insbesondere einen Umformer zum Umformen elektrischer Wechselenergie einer Frequenz zu einer anderen elektrischen Wechselenergie einer anderen Frequenz.

In Fig. 1 ist ein üblicher Zykloumformer mit geschlossenem Stromkreis dargestellt zum Antreiben eines Dreiphasen- Elektromotors 6 als ein Umformer für elektrische Energie.

Der Zykloumformer umfaßt drei positive Umformergeräte 1 für das Fließen einer positiven Seite eines Ausgangs­ stromes, drei negative Umformergeräte 2 zum Fließen einer negativen Seite des Ausgangsstromes, drei Paare von Drei­ phasen-Transformatoren 3, deren Primärspulen mit einer nicht dargestellten Wechselenergiequelle verbunden sind, und deren Sekundärspulen mit den positiven und den nega­ tiven Umformergeräten 1 und 2 verbunden sind, drei Drossel­ spulen 4, die mit den Ausgängen der positiven und negativen Umformergeräte 1 und 2 verbunden sind, um umlaufenden Strom zu begrenzen, der in den positiven und negativen Umformer­ geräten 1 und 2 und in den Transformatoren 3 fließt, und einen Phasenvoreil-Kondensator 5, der mit den Primärspulen der Transformatoren 3 verbunden ist. Neutrale oder mittlere Stellen der Drosselspulen 4 sind mit drei Spulen des Drei­ phasen-Elektromotors 6 verbunden. Jedes positive Umformer­ gerät 1 umfaßt zwei Umformer 7 und 8, die in Reihe mitein­ ander in zwei Stufen geschaltet sind, und jedes negative Umformergerät 2 umfaßt zwei Umformer 9 und 10, die mitein­ ander in Reihe in zwei Stufen geschaltet sind. Ein Halb­ leiterelement oder ein schaltendes Halbleiterelement, bei­ spielsweise ein Gatter-Abschaltelement oder ein Thyristor, kann in zweckentsprechender Weise für den Umformer verwendet werden. Weiterhin sind die positiven Umformergeräte 1, die negativen Umformergeräte 2, und die Transformatoren 3 an­ geordnet und angeschlossen entsprechend dreier Phasen U, V und W.

Das Betriebsprinzip des oben beschriebenen Zykloumformers wird nachstehend im einzelnen beschrieben.

Jede positive Umformereinrichtung 1 und jede negative Umformereinrichtung 2 liefert betreffende Spannungen in der gleichen Zeit, und eine mittlere Spannung dieser beiden Spannungen wird über jede Drosselspule 4 an jede Spule des Motors 6 angelegt. Symmetrische Dreiphasen-Sinusspannungen, die eine gewisse Frequenz haben, werden von den drei Paaren von Umformereinrichtungen 1 und 2 über die Drossel­ spulen 4 geliefert, und die Phasen der Dreiphasen-Spannungen sind um 120° gegeneinander verschoben. Demgemäß werden sinusförmige Dreiphasen-Ströme den drei Spulen des Motors 6 zugeführt, um diesen anzutreiben. Zu diesem Zeitpunkt ergibt sich ein Spannungsunterschied (die Ausgangsspannung der positiven Umformereinrichtung 1 ist gleich oder höher als die Ausgangsspannung der negativen Umformereinrichtung 2) zwischen den Ausgangsspannungen der positiven und der negativen Um­ formereinrichtung 1 bzw. 2, und demgemäß fließt ein umlaufender Strom in einem geschlossenen Kreis, der zusammengesetzt ist aus der positiven Umformereinrichtung 1, der Drosselspule 4, der negativen Umformereinrichtung 2 und den Transformatoren 3.

Da in diesem Zykloumformer eine große reaktive Energie er­ zeugt wird, ist, um diese reaktive Energie zu kompensieren, der Phasenvoreil-Kondensator 5 an die Primärspulen der Trans­ formatoren 3 angeschlossen, um dadurch den Eingangsenergie­ faktor zu verbessern. Jedoch ändert sich die in dem Zyklo­ umformer erzeugte reaktive Energie in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen, und demgemäß kann der Eingangsenergie­ faktor nicht im gesamten Betriebsbereich durch einen Phasen­ voreil-Kondensator, der einen gewissen Wert hat, hochgehalten werden. Um dieses Problem zu lösen, werden die Umlaufströme bzw. die reaktive Energie, die zum Ausgang des Motors nichts beitragen kann, derart gesteuert, daß sie einen gewissen Wert haben derart, daß die Summe der reaktiven Energie in den Umlaufströmen und die reaktive Energie, die in dem Zyklo­ umformer erzeugt ist, einen vorbestimmten Wert haben. Hierbei wird die Kapazität des Phasenvoreil-Kondensators 5 derart gewählt, daß die gesteuerte gesamte reaktive Energie zu Null wird, woraus es sich ergibt, daß es möglich sein kann, den Zykloumformer immer mit einem hohen Energiefaktor zu betreiben, und zwar im gesamten Betriebsbereich.

Nachstehend werden die Relation zwischen den Leiterverbindun­ gen des Transformators 3 und die Wirkung des Zykloumformers in Verbindung mit den Fig. 2 und 3 erläutert.

Wie in Fig. 2 dargestellt, umfaßt jeder der Transformatoren 3 eine Dreieckschaltung in einer Sekundärspule und zwei Sternschaltungen in der Primärspule und der anderen Sekun­ därspule, und die Phasen der Spannungen, die den Umformern 7 und 10 zugeführt werden, die mit den Dreieckanschluß- Sekundärspulen verbunden sind, werden mit Bezug auf die­ jenigen der Sternschaltung-Primärspulen um -30° verscho­ ben, während die Phasen der Spannungen, die den Umformern 8 und 9 zugeführt werden, die mit den Sternschaltung- Sekundärspulen verbunden sind, die gleichen wie diejenigen der Sternschaltung-Primärspulen sind. Beispielsweise sind die Phasen der Spannungen, die den Umformern 7, 8, 9 und 10 zugeführt werden, -30°, 0°, 0° bzw. -30°.

In Fig. 3 sind drei Wellenformen der Spannungen an den Aus­ gängen der positiven Umformereinrichtung 1 und der negati­ ven Umformereinrichtung 2 an der neutralen Stelle der Drosselspule 4 dargestellt. Die Spannung mit der Phase 30° und mit 12 Impulsen ist der Ausgang von der positiven oder der negativen Umformereinrichtung 1 bzw. 2. Zu diesem Zeit­ punkt wird die Spannung, die an den Motor 6 oder an die neutrale Stelle der Drosselspule 4 geliefert werden soll, im Mittel die Null-Spannung, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Demgemäß wird der Motor 6 nicht angetrieben, sondern angehalten, und nur die Umlaufströme, die dem Phasenvoreil- Kondensator 5 entsprechen, laufen in den Stromkreisen um.

Bei dem oben beschriebenen üblichen Zykloumformer wird, da nach dem Anhalten des Motors kein Strom an den Motor geliefert werden soll, die reaktive Energie entsprechend dem Phasenvoreil-Kondensator 5 sämtlich nur durch die fließenden Umlaufströme erzeugt. In diesem Fall fließen starke Ströme lediglich in den geschlossenen Stromkreisen, deren jeder aus der positiven Umformereinrichtung 1, der Drosselspule 4, der negativen Umformereinrichtung 2 und den Transformatoren 3 gebildet ist. Eine große Anzahl oder Menge höherer Harmonischer der 6n±1-ten Ordnung wird erzeugt, worin n eine ganze Zahl ist.

Im allgemeinen werden in der Hauptstromkreisverbindung, die in Fig. 1 dargestellt ist, die höheren Harmonischen der 12n±1-ten Ordnung, wobei n eine ganze Zahl ist, erzeugt, da eine Wicklungsphase einer Sekundärspule des Transformators 3 um 30° verschoben ist. Weiterhin ist es allgemein bekannt, daß der Betrag des Stromes der erzeugten höheren Harmonischen um das 1/(6n±1)-fache größer als derjenige einer fundamenta­ len Welle oder Grundwelle ist, wobei n eine ganze Zahl ist. Dieser Strom der höheren Harmonischen führt zu einer Ver­ zerrung oder Verformung der Spannungswellenform der Quelle elektrischer Energie, was zu schlechten Einflüssen auf elektrische Ausrüstungen, Apparate oder Maschinen führt, die an die gleiche Quelle elektrischer Energie angeschlossen sind. Beispielsweise bewirkt der Strom der höheren Harmoni­ schen der 11-ten und der 13-ten Ordnung einen Überstrom eines Nennstromes eines Widerstandes in einem elektrischen Energie­ quellensystem mit dem Ergebnis der Erzeugung einer Über­ hitzung.

Es ist demgemäß ein Zweck der vorliegenden Erfindung, einen Umformer für elektrische Energie zu schaffen, der von den obengenannten Nachteilen und Fehlern des Standes der Technik frei ist und der derart gesteuert werden kann, daß die Er­ zeugung höherer Harmonischer verhindert ist oder die erzeugte Menge oder erzeugte Anzahl der höheren Harmonischen verrin­ gert ist, wobei immer ein hoher Eingangsenergiefaktor auf­ rechterhalten wird.

Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung ist ein Um­ former für elektrische Energie vorgesehen, umfassend eine Mehrzahl von Einrichtungen zum Umformen einer ersten elektrischen Energie einer ersten Frequenz zu einer zweiten elektrischen Energie einer zweiten Frequenz, wobei die zweite elektrische Energie einer Last zugeführt wird, und eine Korrektursteuereinrichtung zum Ändern einer Bezugs­ spannung zum Erzeugen von Bezugsspannungssignalen, die an die Umformereinrichtungen geliefert wird, um die Zünd­ phasenwinkel der Umformereinrichtungen zu verschieben, um dadurch die Erzeugung höherer Harmonischer ganzzahliger Ordnungen der ersten elektrischen Energie zu verhindern.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung bei­ spielsweise erläutert.

Fig. 1 ist ein Stromkreisdiagramm eines üblichen Zyklo­ umformers mit geschlossenem Stromkreis zum Antreiben eines Dreiphasen-Elektromotors.

Fig. 2 ist ein Teilstromkreisdiagramm von Umformer­ einrichtungen und Transformatoren, die an diese angeschlossen sind für eine Phase des üblichen Zykloumformers gemäß Fig. 1 zur Erläuterung der Relation von Phasen des Umformers.

Fig. 3 ist ein Wellenformdiagramm von Ausgangsspannungen von positiven und negativen Umformereinrichtungen und einer Drosselspule gemäß Fig. 2.

Fig. 4 ist ein Teilstromkreisdiagramm einer ersten Aus­ führungsform eines wesentlichen Teiles für eine Phase eines Umformers für elektrische Energie ge­ mäß der Erfindung.

Fig. 5 ist ein Teilstromkreisdiagramm einer zweiten Aus­ führungsform eines wesentlichen Teiles für eine Phase eines Umformers für elektrische Energie gemäß der Erfindung.

Fig. 6 ist ein Teilstromkreisdiagramm einer dritten Aus­ führungsform eines wesentlichen Teiles für eine Phase eines Umformers für elektrische Energie ge­ mäß der Erfindung.

Fig. 7 ist ein Teilstromkreisdiagramm von vier Umformern, die unterschiedliche Phasen haben, und zwei an diese angeschlossenen Transformatoren eines Um­ formers für elektrische Energie gemäß der Erfindung zur Erläuterung einer Funktion eines Korrekturkontrollers für den Umformer.

Fig. 8 ist ein Wellenformdiagramm von Ausgangsspannungen von positiven und negativen Umformereinrichtungen und einer Drosselspule, wie sie in Fig. 7 darge­ stellt sind.

Die Erfindung wird nachstehend im einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, in welcher in den verschiedenen Ansichten für entsprechende Teile gleiche Bezugszeichen ver­ wendet sind.

Zunächst wird das grundsätzliche Konzept der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den Fig. 7 und 8 erläutert.

Gemäß der Erfindung wird eine Ausgangsspannung mit 12 Impul­ sen zu einer Ausgangsspannung mit 24 Impulsen umgeformt unter Verwendung eines Korrekturkontrollers eines Umformers für elektrische Energie gemäß der Erfindung, wie es nach­ stehend unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungs­ formen beschrieben wird.

Um die Ausgangsspannung mit 12 Impulsen in die Ausgangs­ spannung mit 24 Impulsen umzuformen, werden Bezugsspannungen, die an Umformer angelegt werden sollen, beispielsweise an schaltende Haltleiterelemente, derart umgeformt bzw. geän­ dert, daß, wie in Fig. 7 dargestellt, eine Phasendifferenz von ±7,5° den Umformern 22, 23, 24 und 25 von positiven und negativen Umformereinrichtungen 20 und 21 hinzugefügt wer­ den kann, während die anfänglichen Phasen der Umformer -30°, 0°, 0° bzw. -30° sind, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, wodurch eine Ausgangsspannung mit 24 Impulsen an der neutralen Stelle einer Drosselspule 26 erhalten wird.

In anderen Worten ausgedrückt, steuert der Korrekturkon­ troller die Phasen der Umformer 22, 23, 24 und 25 derart, daß die Phasen dieser Umformer geändert werden zu -37,5° (= -30° - 7,5°), +7,5° (= 0° + 7,5°), -7,5° (= 0° - 7,5°) bzw. -22,5° (= -30° + 7,5°). In diesem Fall betragen die Phasendifferenzen unter den Ausgangsspannungen der Um­ former 22, 23, 24, 25 immer 15°.

In Fig. 8 sind drei Wellenformen der Ausgangsspannungen der positiven und der negativen Umformereinrichtung 20 bzw. 21 und der neutralen Stelle der Drosselspule 26 dargestellt. Aus diesen drei Wellenformen ist bequem zu verstehen, daß die Ausgangsspannung mit 24 Impulsen mit Bezug auf die Ein­ gangsquelle für elektrische Energie an der neutralen Stelle der Drosselspule 26 geliefert oder abgegeben werden kann. Weiterhin wird die Spannung, die von der positiven und der negativen Umformereinrichtung 20 bzw. 21 an eine Last, beispielsweise an einen Elektromotor, der an die Einrich­ tungen geschaltet ist, über die Drossel 26 geliefert wird, im Mittel eine Null-Spannung. Daher ergibt sich kein Ein­ fluß auf ein übliches Spannungsliefersystem und auf die Betriebscharakteristiken der Last, und demgemäß kann das Ausmaß der Erzeugung der höheren Harmonischen der 12n±1-ten Ordnung der Ausgangsspannung mit 12 Impulsen des üblichen Umformers für elektrische Energie, und insbesondere die höhere Harmonische der elften Ordnung wirksam verringert werden. Theoretisch werden bei dieser Ausführungsform die höheren Harmonischen der 24n±1-ten Ordnung erzeugt, und die höheren harmonischen Komponenten der elften und der drei­ zehnten Ordnung des üblichen Umformers für elektrische Energie werden wechselseitig aufgehoben, so daß sie zu Null werden mit dem Ergebnis, daß ein hoher Eingangsenergie­ faktor aufrechterhalten wird.

Die Erfindung wird im einzelnen beschrieben unter Bezugnahme auf ihre bevorzugten Ausführungsformen und in Verbindung mit den Fig. 4 bis 6.

In Fig. 4 ist eine erste Ausführungsform eines wesentlichen Teiles für eine Phase, beispielsweise eine U-Phase eines Dreiphasen-Brücken-Zykloumformers mit geschlossenem Strom­ kreis dargestellt, bei welchem ein Umformer gemäß der Er­ findung angewendet wird, wobei Teile, die jeweils die gleiche Ausführung wie der obige Teil für die U-Phase haben, für die beiden anderen Phasen wie die V-Phase und die W-Phase für angemessene Kürze der Beschreibung fortgelassen sind.

Gemäß der Zeichnung umfaßt der Zykloumformer für die U-Phase eine positive Umformereinrichtung 30, die zwei Umformer 40 und 41 aufweist, die zueinander in Reihe in zwei Stufen geschaltet sind und zum Fließen einer positiven Seite eines Ausgangsstromes dienen, eine negative Umformereinrichtung 31, die zwei Umformer 42 und 43 aufweist, die miteinander in Reihe in zwei Stufen geschaltet sind zum Fließen einer negativen Seite des Ausgangsstromes, zwei Dreiphasen-Trans­ formatoren 32, deren jeder zwei Dreieckschaltungen in einer Primärspule und in einer Sekundärspule und eine Stern­ schaltung in der anderen Sekundärspule hat, wobei die Sekundärspulen mit den positiven und negativen Umformern 40, 41, 42 und 43 verbunden sind, eine Drossel oder Drossel­ spule 33, die mit den Ausgängen der positiven und negativen Umformereinrichtungen 30 und 31 verbunden ist, um Umlauf­ ströme zu begrenzen, die in den Umformereinrichtungen 30 und 31, den Transformatoren 32 und der Drossel 33 fließen, einen Bezugsspannungsgenerator 34, der eine Bezugsspannung Vref empfängt und Bezugsspannungssignale Va, Vb, Vc und Vd liefert unter Berücksichtigung der Zündimpulsausgangsphasen der betreffenden Umformer 40, 41, 42 und 43 der positiven und negativen Umformereinrichtungen 30 und 31, einen Korrekturstromkreis 35 zum Erzeugen eines Phasenkorrektur­ signals P entsprechend einer Phase, die mit Bezug auf die Bezugsspannungssignale verschoben werden soll, und Addierer 36, 37, 38 und 39, welche die Bezugsspannungs­ signale und die Phasenkorrektursignale addieren und korri­ gierte Bezugsspannungssignale Vaa, Vbb, Vcc und Vdd an die Umformer 40, 41, 42 bzw. 43 liefern.

Bei diesem oben beschriebenen Zykloumformer wird die Bezugs­ spannung Vref dem Generator 34 für das Bezugsspannungssignal zugeführt, und dieser Generator 34 liefert Bezugsspannungs­ signale Va, Vb, Vc und Vd an die Umformer 40, 41, 42 bzw. 43 unter Berücksichtigung der Zündimpuls-Ausgangsphasen der betreffenden Umformer 40, 41, 42 und 43. Zu diesem Zeitpunkt sind die Phasen der Umformer 40, 41, 42 und 43 -30°, 0°, 0° bzw. -30° in der Reihenfolge der Bezugsspannungssignale Va, Vb, Vc und Vd in Synchronismus mit dem elektrischen Energiequellensystem.

Nunmehr liefert der Korrekturstromkreis 34 an die Umformer 40, 41, 42 und 43 das Phasenkorrektursignal P, welches einem Phasenwinkel von 7,5° entspricht, um die Zündphasenwinkel der Umformer zu verschieben. Zu dieser Zeit wirkt der Korrekturstromkreis 35 wie folgt:

Die Relation zwischen dem Phasenwinkel a, der Bezugs­ spannung Vref des Umformers und der maximalen Ausgangs­ spannung Vmax des Umformers wird durch die nachstehend ange­ gebene Gleichung ausgedrückt:

Vref = Vmax · cos α

Es ist daher, um den Phasenwinkel um 7,5° zu verschieben, aus der obigen Gleichung ersichtlich, daß die Bezugsspannung Vref des Umformers bestimmt ist zu Vmax×cos7,5, nachstehend als V _7,5 bezeichnet, und demgemäß liefert der Korrekturstrom­ kreis 35 den berechneten Wert V _7,5 als das Phasenkorrektur­ signal P. Ein Mikrocomputer kann zweckmäßigerweise als Korrekturstromkreis 35 verwendet werden.

Danach werden die Bezugsspannungssignale Va, Vb, Vc und Vd geändert durch Addieren oder Subtrahieren des Wertes V _7,5, und zwar in den Addiergeräten 36, 37, 38 bzw. 39, um die nachstehend angegebenen korrigierten Bezugsspannungssignale zu erhalten.

Vaa = Va - V _7,5
Vbb = Vb + V _7,5
Vcc = Vc - V _7,5
Vdd = Vd + V _7,5

Diese korrigierten Bezugsspannungssignale Vaa, Vbb, Vcc und Vdd werden dem betreffenden Umformer 40, 41, 42 bzw. 43 zu­ geführt, um die Zündphasenwinkel dieser Umformer zu verschie­ ben.

Demgemäß sind die Phasen der korrigierten Bezugsspannungs­ signale Vaa, Vbb, Vcc und Vdd, die den Umformern 40, 41, 42 und 43 zugeführt werden sollen, bestimmt zu -37,5° (= -30° -7,5°), + 7,5° (= 0° + 7,5°), -7,5° (= 0° -7,5°) bzw. -22,5 (= -30° + 7,5°), und demgemäß werden die Phasen­ unterschiede zwischen den Ausgangsspannungen der Umformer 40, 41, 42 und 43 15°. Demgemäß wird eine Ausgangsspannung mit 24 Impulsen mit Bezug auf die Quelle ankommender elek­ trischer Energie von der neutralen Stelle der Drossel 33 geliefert, und die Last, beispielsweise ein Elektromotor (nicht dargestellt), kann durch die Ausgangsspannung mit 24 Impulsen angetrieben werden.

Bei dieser Ausführungsform ist bequem zu verstehen, daß, da die Ausgangsspannung mit 12 Impulsen geändert ist zu einer Ausgangsspannung mit 24 Impulsen mittels des Korrekturstrom­ kreises 35 zusammen mit dem Bezugsspannungssignalerzeuger 34 und den Addiergeräten 36 bis 39, die höheren Harmonischen der 24n±1-ten Ordnung erzeugt werden, und daß die Erzeugung von höheren Harmonischen der 12n±1-ten Ordnung wie bei­ spielsweise der elften Ordnung und der dreizehnten Ordnung der Ausgangsspannung mit 12 Impulsen wirksam verhindert werden kann.

In Fig. 5 ist eine zweite Ausführungsform eines Umformers für elektrische Energie gemäß der Erfindung dargestellt. Bei dieser Ausführungsform hat der Umformer die gleiche Ausführung wie bei der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 4 mit der Ausnahme, daß ein Geschwindigkeits- bzw. Drehzahl­ detektor 50 und ein Diskriminierungsstromkreis 51 zusätzlich vorgesehen sind, und der Korrekturstromkreis 35 wird bei­ spielsweise in Übereinstimmung mit der Drehzahl des die Last darstellenden Elektromotors betätigt.

In diesem Fall stellt, wie in Fig. 5 dargestellt, der Dreh­ zahldetektor 50 die Drehzahl des als Last vorhandenen Motors in üblicher Weise fest und liefert ein Feststell­ signal an den Diskriminierungsstromkreis 51. Der Diskri­ minigungsstromkreis 51 diskriminiert dann, ob die Drehzahl des Diskriminierungssignals zu einem Bereich niedriger Drehzahl oder nicht gehört, und wenn die diskriminierte oder festgestellte Drehzahl innerhalb des Bereiches niedriger Drehzahl liegt, liefert der Diskriminierungs­ stromkreis 51 ein EIN-Signal an den Korrekturstromkreis 35, um diesen zu betätigen. Wenn der Korrekturstromkreis 35 das EIN-Signal von dem Diskriminierungsstromkreis 51 empfängt, liefert der Korrekturstromkreis 35 das Phasenkorrektursignal P an die Addiergeräte 36 bis 39. Wenn andererseits die diskriminierte Drehzahl nicht in dem Bereich niedriger Drehzahl liegt, liefert der Diskriminierungsstromkreis 51 kein Signal an den Korrekturstromkreis 35, so daß der Korrekturstromkreis 35 nicht betätigt wird.

Der Umformer für elektrische Energie gemäß der Erfindung ist insbesondere wirksam, wenn die Drehzahl des von ihm angetriebenen Motors niedrig ist, und er ist im wesentlichen nicht erforderlich, wenn der Motor mit der Nenndrehzahl oder Regeldrehzahl gedreht wird. Wenn bei dieser Aus­ führungsform der Motor mit hoher Drehzahl betrieben wird unter Verwendung einer hohen Sekundärspannung, die von einem Transformator geliefert wird, ergibt sich kein Spannungsverlust bzw. kein Mangel an Spannung durch richti­ ges Bestimmen des Bereiches niedriger Drehzahl. Bei dieser Ausführungsform können selbstverständlich die gleichen Wirkungen und Vorteile erhalten werden wie bei der ersten Ausführungsform.

In Fig. 6 ist eine dritte Ausführungsform eines Umformers für elektrische Energie gemäß der Erfindung dargestellt. Bei dieser Ausführungsform hat der Umformer für elektri­ sche Energie die gleiche Ausführung wie bei der ersten Ausführungsform, die in Fig. 4 dargestellt ist, mit der Ausnahme, daß Transformatoren 32 a und 32 b, von denen ein Transformator 32 a eine Sternschaltung in der Primärspule und zwei Dreieckschaltungen in den beiden Sekundärspulen, und der andere Transformator 32 b drei Sternschaltungen in der Primärspule und den beiden Sekundärspulen hat, ver­ wendet sind.

In diesem Fall sind, wie in Fig. 6 dargestellt, die anfäng­ lichen Phasen der Umformer 40, 41, 42 und 43 der positiven und negativen Umformereinrichtungen 30 und 31 -30°, 0° -30° bzw. 0°. Dementsprechend unterscheiden sich die Änderungen in den Addiergeräten 36, 37, 38 und 39 gegenüber denen der oben beschriebenen ersten Ausführungsform. Das bedeutet, daß die korrigierten Bezugsspannungssignale Vaa, Vbb, Vcc und Vdd, die an die Umformer 40, 41, 42 bzw. 43 anzulegen sind, wie folgt erhalten werden, wobei Va, Vb, Vc und Vd die Bezugsspannungssignale darstellen, die von Bezugsspannungssignalerzeuger 34 geliefert und den Addier­ geräten 36, 37, 38 und 39 zugeführt werden, und wobei V _7,5 den Phasenkorrektursignal-P-Ausgang des Korrekturstrom­ kreises 35 darstellt.

Vaa = Va - V _7,5
Vbb = Vb - V _7,5
Vcc = Vc + V _7,5
Vdd = Vd + V _7,5

Daher werden die Phasen der korrigierten Bezugsspannungs­ signale Vaa, Vbb, Vcc und Vdd, die den Umformern 40, 41, 42 und 43 zuzuführen sind, bestimmt zu -37,5° (= -30° -7,5°), -7,5° (= 0° -7,5°), -22,5° (= -30° + 7,5°) bzw. + 7,5° (= 0° + 7,5°), so daß der Phasenunterschied zwischen den Ausgangsspannungen der Umformer 40, 41, 42 und 43 immer 15° beträgt. Demgemäß wird an der neutralen Stelle der Drossel 33 eine Ausgangsspannung mit 24 Impulsen geliefert, und der Motor kann durch die Ausgangsspannung, die 24 Impulse hat, angetrieben werden. Bei dieser Ausführungsform werden die gleichen Wirkungen und Vorteile wie bei der ersten Ausführungsform erhalten.

Aus der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist bequem zu verstehen, daß in Übereinstimmung mit der Erfindung die Addierrelation zwischen den Bezugs­ spannungssignalen Va, Vb, Vc und Vd und dem Phasenkorrektur­ signal P in zweckentsprechender Weise geändert werden kann in Abhängigkeit von dem Leiteranschluß der primären und sekundären Spulen der Transformatoren unter Berücksich­ tigung der Phasen der Umformer, wobei als Ergebnis eine Aus­ gangsspannung mit 24 Impulsen erhalten wird.

Obwohl die vorliegende Erfindung mit bevorzugten Ausführungs­ formen beschrieben wurde, bei denen das Phasenkorrektur­ signal, welches einem Phasenwinkel von 7,5° entspricht, als ein fester Wert verwendet wird, kann jedoch der Phasen­ winkel oder das Ausmaß der Korrektur des Phasenkorrektur­ signal-Ausganges des Korrekturstromkreises selbstverständ­ lich geändert und Umformern zugeführt werden, die in Reihe miteinander in mehreren Stufen angeschlossen sind. Weiterhin kann, obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf einen Zykloumformer mit geschlossenem Stromkreis beschrieben worden ist, die Erfindung selbstverständlich bei einem Um­ former für elektrische Energie angewendet werden, der Um­ former, die miteinander in Reihe in mehreren Stufen ange­ schlossen sind, aufweist, bei denen die Ausgangsspannungen von den positiven und negativen Umformereinrichtungen zur gleichen Zeit geliefert werden. Ein Umformer für elektri­ sche Energie gemäß der vorliegenden Erfindung kann wirksam verwendet werden als Energiequelle eines Linearmotors usw. Weiterhin ist bequem zu verstehen, daß der Teil für die eine Phase, beispielsweise die U-Phase des Umformers für elektrische Energie gemäß der vorliegenden Erfindung selbst­ verständlich verwendet werden kann als Energiequelle einer Gleichstrommaschine od.dgl.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist bequem zu verstehen, daß die Phasen der Umformer geändert werden, was bedeutet, daß die Zündphasenwinkel der Umformer in vorbestimmten Ausmaßen verschoben werden durch Ändern der Zündphasen, um eine Ausgangsspannung zu erhalten, welche die doppelte Anzahl von Impulsen hat, was dazu führt, daß die Erzeugung der höheren Harmonischen der vorhergehenden Ordnungen wirksam verhindert werden kann.

Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen möglich.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Umformen von elektrischer Energie, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Einrichtungen (20, 21) zum Umformen einer ersten elektrischen Energie einer ersten Frequenz zu einer zweiten elektrischen Energie einer zweiten Frequenz, und zum Liefern der zweiten elektrischen Ener­ gie an eine Last, und durch eine Korrektursteuereinrichtung (34, 35, 36, 37, 38, 39) zum Ändern einer Bezugsspannung zwecks Erzeugung von Bezugsspannungssignalen, die an die Umformereinrichtungen geliefert werden sollen, um die Zündphasenwinkel der Umformereinrichtungen zu verschieben und dadurch die Er­ zeugung höherer Harmonischer ganzzahliger Ordnungen der ersten elektrischen Energie zu verhindern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (50) zum Feststellen eines Betriebszu­ standes der Last, um ein Feststellsignal zu liefern, und durch eine Einrichtung (51) zum Diskriminieren einer Zeitsteuerung oder Zeitgabe zum Betätigen der Korrektur­ steuereinrichtung (34 bis 39) in Übereinstimmung mit dem Feststellsignalausgang der Feststelleinrichtung (50).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umformereinrichtungen (30, 31) positive und negative Umformereinrichtungen zum Umformen positiver und negativer Seiten der ersten elektrischen Energie, ein Paar von Trans­ formatoren (32), die Sekundärspulen aufweisen, welche mit den positiven und negativen Umformereinrichtungen verbun­ den sind, und eine Drossel (33) umfassen mit einer neutra­ len Stelle, die mit den Ausgängen der positiven und nega­ tiven Umformereinrichtungen verbunden ist, und daß die zweite elektrische Energie der Ausgang an der neutralen Stelle der Drossel (33) ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede der positiven und negativen Umformereinrichtungen (30, 31) zwei Umformer (40, 41; 42, 43) aufweist, die miteinander in Reihe geschaltet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektursteuereinrichtung (34 bis 39) einen Signal­ erzeuger (34) zum Erzeugen der Bezugsspannungssignale, einen Korrekturstromkreis (35) zum Liefern eines Phasen­ korrektursignals (P) entsprechend einer zu verschiebenden Phase, und Addiergeräte (36 bis 39) aufweist zum Addieren des Phasenkorrektursignals zu den Bezugsspannungssignalen, um an die Umformer (40 bis 43) korrigierte Bezugsspan­ nungssignale zu liefern.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststelleinrichtung einen Drehzahldetektor (50) zum Feststellen der Drehzahl eines als Last angeschlossenen Elektromotors, und die Diskriminierungseinrichtung einen Diskriminierungsstromkreis (51) aufweist zum Betätigen des Korrekturstromkreises (35) in Übereinstimmung mit dem Feststellsignalausgang des Drehzahldetektors.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasen der korrigierten Bezugsspannungssignale (Vaa, Vbb, Vcc, Vdd), die an die Umformer (40 bis 43) anzulegen sind, die Phasen -37,5°, +7,5°, -7,5° und -22,5° umfassen.