DE4037390C1 - Voltage supply for inverter controller - has intermediate circuit connected via power Zener diodes and isolation diodes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Schaltungsanordnung ist durch die DE 32 36 692 A1 bekannt.

Bei einem Netzausfall ist es für eine gewisse Zeit möglich, den Wech­ selrichter am Ausgang eines Spannungszwischenkreisumrichters als Gleichrichter weiterzubetreiben, wenn der an den Wechselrichter ange­ schlossene Verbraucher regenerative Energie bereitzustellen vermag, wie zum Beispiel ein elektrischer Motor mit seiner kinetischen Energie. Dann wird durch die Steuereinrichtungen des als Gleichrichter arbei­ tenden Wechselrichters bei sinkender Arbeitsfrequenz die Spannung im Hauptzwischenkreis so lange konstant gehalten, bis die kinetische Energie aufgebraucht ist oder aber die Netzspannung wieder zur Ver­ fügung steht. In vielen Fällen reicht die Energie aus, die Zeit des Netzausfalls im Notbetrieb zu überbrücken.

Notwendig ist es allerdings, die Spannungsversorgung der Steuerein­ richtungen trotz des Netzausfalls sicherzustellen. Hierzu sieht die Schaltungsanordnung nach der eingangs erwähnten DE 32 36 692 A1 vor, die Spannungsversorgung während der Energierückspeisung in den Haupt­ zwischenkreis durch Anzapfung einer Wechselrichterphase zu ermög­ lichen. Die Anzapfung speist einen oder mehrere Transformatoren mit jeweils nachgeschaltetem Gleichrichter, der an den Hilfsspannungszwi­ schenkreis zur Spannungsversorgung der Steuereinrichtungen des Wech­ selrichters angeschlossen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute weitere Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die ebenfalls eine Stützung der Versorgungsspannung für den Fall eines Netzspannungsausfalls gewährleistet.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 1 gekenn­ zeichneten Merkmale gelöst.

Die Versorgungsspannung für die Steuereinrichtungen des Wechselrich­ ters wird somit bei Netzspannungseinbrüchen oder -ausfällen sicher von der Zwischenkreisspannung des Spannungszwischenkreisumrichters mit ein­ fachen Verbindungselementen gepuffert.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Schaltungsanordnung nach der Erfin­ dung sind in den weiteren Ansprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung soll im folgenden anhand eines in der Zeichnungsfigur dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert werden:

Gemäß der Zeichnungsfigur speist ein dreiphasiges Netz L1, L2, L3 mit im normalen Betriebsfall konstanter Spannung (U = konst.) und konstan­ ter Frequenz (f = konst.) über Kontakte 15 eines Schützes 12 einen Spannungszwischenkreisumrichter, der aus einem Netzstromrichter 3, einem durch einen Kondensator repräsentierten Hauptzwischenkreis 6 mit der Gleichspannung U_D1 und einem im Pulsbetrieb arbeitenden Wech­ selrichter (Pulswechselrichter) 4 gebildet ist. Am Ausgang des Wechsel­ richters 4 steht - gewährleistet durch die Ansteuerung des Wechselrich­ ters 4 - eine variable Spannung (U = var.) variabler Frequenz (f = var.) an, die einem dreiphasigen Motor 13 (Asynchronmaschine) zugeführt ist.

Die Ansteuersignale A für den Wechselrichter 4 sowie die Versorgungs­ spannung V für die zugehörige Elektronik (Steuereinrichtungen) wer­ den von einem Gleichspannungswandler 2 bereitgestellt. Dieser liegt am Ausgang eines Hilfsumrichters, der einen eingangsseitigen Gleich­ richter 1 sowie einen durch einen weiteren Kondensator geprägten Hilfsspannungszwischenkreis 7 mit konstanter Hilfsgleichspannung U_D2 aufweist. Im Hilfsspannungszwischenkreis 7 liegt eine Entkopplungs­ diode 9.

Der Hilfsumrichter 1, 2, 7 wird normalerweise aus dem Netz L1, L2, L3 (das zum Beispiel eine Wechselspannung von 500 V aufweist) über Si­ cherungen 10 für den Hilfskreis und einen Anpassungstransformator 11, der die Netzspannung auf die benötigte Hilfsspannung (zum Beispiel 380 V) heruntertransformiert, gespeist.

Mittels eines Komparators 8 wird festgestellt, ob im Hilfsspannungs­ zwischenkreis 7 eine zur Steuerung des Wechselrichters 4 ausreichen­ de Spannung U_D2 vorhanden ist. Der Ausgang des Komparators 8 ist mit einem UND-Glied 14 verbunden, dessen Ausgangssignal einen Kontakt 17 zur Ansteuerung des Schützes 12 schließt, wenn ein zentrales Ein­ schaltsignal E und ein eine ausreichende Spannung im Hilfsspannungs­ zwischenkreis 7 bestätigendes Signal am Ausgang des Komparators 8 den Eingang des UND-Gliedes 14 beaufschlagen.

Die Erfindung geht von dem bekannten Gedanken aus, daß die Versor­ gungsspannung für die Steuereinrichtungen des Wechselrichters 4 auch dann gestützt wird, wenn die Spannung des Netzes L1, L2, L3 kurzzeitig unterbrochen wird und die zur Stützung notwendige Energie durch ge­ zieltes Abbremsen des angeschlossenen Motors 13 am Ausgang des Wech­ selrichters 4 gewonnen wird. Die Stützung erfolgt durch das Zusammen­ schalten des Hauptzwischenkreises 6 mit dem Hilfsspannungszwischen­ kreis 7.

Bei Netzspannungen, die höher als die benötigte Hilfsspannung sind (d. h. zum Beispiel < 380 V), ist es schwierig, eine direkte Kopplung der beiden Zwischenkreise durchzuführen, da sonst die Bauelemente des Gleichspannungswandlers 2 für höhere Spannungen ausgelegt sein müssen. Deshalb werden die Zwischenkreise in einfacher Weise über Leistungs­ zenerdioden 5.3 und Entkopplungsdioden 5.4 verbunden. Um aber im nor­ malen Betriebsfall, wenn die Energie nicht aus dem Hauptzwischenkreis 6 ausgekoppelt werden muß, keine Verluste an den Leistungszenerdioden 5.3 zur erzeugen, erfolgt die Ankopplung erst dann, wenn der Netzspannungs­ komparator 8 eine Unterspannung im Hilfsspannungszwischenkreis 6 infol­ ge einer Störung des Netzes L1, L2, L3 erkennt und anschließend das Schütz 12 abgeschaltet wird. Die Kopplung der beiden Zwischenkreise erfolgt durch Schließen der Kontakte eines Hilfsrelais 5.2 in einem Ankopplungsbaustein 5, der die Leistungszenerdioden 5.3 und die Ent­ kopplungsdioden 5.4 sowie eine logische ODER-NICHT-Verknüpfung 5.1 zur Ansteuerung des Relais 5.2 enthält. An die Eingänge des ODER-Gliedes der logischen ODER-NICHT-Verknüpfung 5.1 wird zum einem das Ausgangs­ signal des Komparators 8 und zum anderen ein bei Betätigung eines Kon­ takts 16 infolge des Ansprechen des Schützes 12 erzeugtes Signal gege­ ben.

Trotz des Ausfalls des Netzes L1, L2, L3 ist somit infolge der Stützung des Hilfsspannungszwischenkreises 7 durch den vom abbremsenden Motor 13 mit Energie versorgten Hauptzwischenkreis 6 die Funktionstüchtigkeit der Steuereinrichtungen des Wechselrichters 4 gewährleistet.

Die Ausgangsfrequenz des Wechselrichters 4 wird durch seine Steuerein­ richtung beim Ausfall der Netzspannung so abgesenkt, daß die Zwischen­ kreisspannung U_D1 so lange konstant bleibt, bis der angeschlossene Mo­ tor 13 entweder gezielt zum Stillstand gekommen ist (und kein weiterer Betrieb mehr möglich ist) oder aber die Netzspannung wieder mit voller Amplitude ansteht (und der Motor 13 dann wieder auf seine Betriebsdreh­ zahl hochgefahren werden kann).

Claims (4)

1. Schaltungsanordnung zur Spannungsversorgung der Steuereinrichtun­ gen für einen am Ausgang des Hauptzwischenkreises (6) eines Span­ nungszwischenkreisumrichters (3, 4, 6) angeordneten, selbstgeführten Wechselrichter (4), die einen an das den Spannungszwischenkreis­ umrichter (3, 4, 6) speisende Netz (L1, L2, L3) über einen Anpassungs­ transformator (11) angeschlossenen Hilfsumrichter (1, 2, 7) mit Hilfsspannungszwischenkreis (7) und die einen Komparator (8) zur Erfassung einer Unterspannung im Hilfsspannungszwischenkreis (7) aufweist, bei einem Netzausfall, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptzwischenkreis (6) und der Hilfsspannungszwischen­ kreis (7) über Leistungszenerdioden (5.3) dann miteinander verbun­ den sind, wenn die Spannung (U_D2) im Hilfsspannungszwischenkreis (7) einen vorgegebenen Wert unterschreitet.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Haupt- (6) und der Hilfsspannungszwischenkreis (7) erst dann miteinander verbunden sind, wenn auch der Spannungszwischen­ kreisumrichter (3, 4, 6) vom ihn speisenden Netz (L1, L2, L3) getrennt ist.

3. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Erfassung der Unterspannung im Hilfsspannungszwischen­ kreis (7) vorgesehene Komparator (8) mit seinem Ausgang an den einen Eingang einer logischen ODER-NICHT-Verknüpfung (5.1) geschal­ tet ist, deren anderer Eingang mit einem Signal bei Öffnung des Netzanschlusses an den Spannungszwischenkreisumrichter (3, 4, 6) beaufschlagt ist und deren Ausgang ein Hilfsrelais (5.2) zur Schaltung der Verbindung zwischen dem Haupt- (6) und dem Hilfsspan­ nungszwischenkreis (7) betätigt.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß außer den Leistungszenerdioden (5.3) in der Verbindung zwischen dem Haupt- (6) und dem Hilfsspannungszwischenkreis (7) Entkopplungs­ dioden (5.4) angeordnet sind.