Verfahren zur Steuerung eines Umrichters Beiden bisher bekanntgewordenen
und vorgeschlagenen Umrichtern, d. h. Umformungseinrichtungen, die Wechselstrom
einer Frequenz und Phasenzahl in solchen beliebiger anderer Frequenz und Phasenza:hl
umformen, ist es zum Zwecke der Lieferung von Blindlast erforderlich, den einen
Teil des Umrichters während einer Halbwelle im Gleichrichterverfahren, während der
anderen im Wechselrichterverfahren auszusteuern. Zufolge der praktisch nicht zeitlos
verlaufenden Kommutierungsdauern zwischen zwei Entladungsstrecken der einen Hälfte
eines Umrichters und wegen der einzuhaltenden Entionisierungszeit, insbesondere
beim Wechselrichterbetrieb, ist es erforderlich, daß die Ausführung derjenigen Umrichterhälfte,
die dem Wechselrichterbetrieb entsprechend auszusteuern ist, um einen gewissen Betrag
vor dem theoretischen Kommutierungspunkt, d. h. dem Schnittpunkt der abzulösenden
und ablösenden Phasenspannungen der Entladungsstrecken, erfolgt. Um ein Spannungsgleichgewicht
zwischen den beiden Umrichterhälften herzustellen, müssen nun die im Gleichrichter,betrieb
arbeitenden Entladungsstrecken um den gleichen Betrag verspätet gezündet werden.
(Vgl. beispielsweise das Patent Nr. 644 721.) Diese Verschiebung der die Zündung
der Gleichrichter- oder Wechselrichterentladungsstrecken bewirkenden Steuerspannungen
gegeneinander bzw. gegenüber dem theoretischen Komrilutierungspunkt soll im folgenden
als Gleichwechselrichterversetzung bezeichnet werden.Method for controlling a converter Both previously known and proposed converters, d. H. Conversion devices that convert alternating current of one frequency and number of phases into any other frequency and phase number, it is necessary for the purpose of supplying reactive load to control one part of the converter during a half-wave in the rectifier process, while the other part in the inverter process. As a result of the practically non-timeless commutation periods between two discharge paths of one half of a converter and because of the deionization time to be observed, especially during inverter operation, it is necessary that the implementation of that converter half that is to be controlled according to inverter operation by a certain amount before the theoretical commutation point , d. H. the intersection of the phase voltages to be removed and the phase voltages to be removed from the discharge paths. In order to establish a voltage equilibrium between the two converter halves, the discharge paths operating in the rectifier must now be ignited with the same amount of delay. (See, for example, Patent No. 644 721.) This shift in the control voltages causing the ignition of the rectifier or inverter discharge paths against one another or with respect to the theoretical computation point is referred to below as the rectifier offset.
Zufolge dieser Gleichwechselrichterversetzung wird die theoretische
Spannungskurve i eines Umrichters zusätzlich verzerrt. Abb. i zeigt beispielsweise
die Spannungskurve eines elastischen Trapezkurvenumrichters, der mit Zwangskommutierung
arbeitet. Die Kurve 2 zeigt den - durch die Gleichwechselrichterversetzung
verzerrten Spannungsverla.uf. Es ist nun bereits vorgeschlagen worden, die Ausgangsspannung
von Umrichtern aus den Spannungen mehrerer Teilumrichter
zusammenzusetzen.
Die Abb. ?, zeigt, daß bei einer derartigen Zusammensetzung zweier in bezug auf
#die Lage der Drehstromtransfortnatorsekundärwicklungen phasenverschobener Teilumrichter
ein gewisser Ausgleich der durch die Gleichwechselrichterverselzung hervorgerufenen
Verzerrungen erfolgt. Der Abb. 2 aber ist fernerhin zu entnehmen, daß die in der
Ausgangsspannung immer noch vorhandene Oberwelligkeit sich aus einem Frequenzgeinisch
zusammensetzt, so,daß zur Erzielung eines störungsfreien Betriebes, insbesondere
auch in bezug auf Rundfunk- und Fernsprechs-rörungen, im Ausgangskreis des Umrichters
mehrere Siebkreise Verwendun,g finden müssen. Gemäß der vorliegenden Erfindung soll
nunmehr die Gleichwechselrichterversetzung in ihrer Größe unter Berücksichtigung
der Anzahl der zur Bildung der Ausgangsspannung benötigten Teilspannungen so gewählt
werden, daß sich die Verformungen der theoretischen Spannungskurve der Teilumrichter
zufolge,der Addition der einzelnen Teilspannungskurven so wieder ausgleichen, daß
die Oberwellen ein Minirnurn an Zahl und Amplitude ergeben. Bezeichnet man die Gleichwechselrichterversetzung
mit dem Winkel a in elektrischen Graden,die Verschiebung der die Speisespannungen
bildenden Transformatoren der Teilumrichter gegeneinander mit ß, so erfolgt
gemäß der Erfindung die Steuerung des Umrichters bzw. der Teilumrichter so, daß
der Winkel der Gleichwechselrichterversetzung gleich der Verschiebung der Grundwelle
gegenüber der Transformatorsdkundärwicklungen der Teilumrichter ist und sich ein
Wert ergibt von
wobei p die Phasenzahl,des die Teilspannung erzeugenden Teilumrichters und
t die Anzahl der zur Verwendung gelangenden Teilumrichter bezeichnet. Die Zeitdauer,
in der jede einzelne Entladungsstrecke eines Teilumrichters nun gemäß der vorliegenden
Erfindung unbeeinflußt von der Kommutierung an der vollen Phasenspannung arbeitet,
ist mit 1 bezeichnet worden und kann durch den Ausdruck 1 = a
- (t-1) bezeichnet werden. An Hand der Abb. 3 sei der Erfindungsgedanke
für eine Anordnung, die mit zwei Teilumrichtern bzw. mit zwei Teilspannungen arbeitet,
näher erläutert. Die Gleichwechselrichterversetzung a beträgt, daes sich um dreiphasige
Anordnungen handelt und zwei Teilspannungen zur Verwendung kommen, 6o'. Die Brenndauer
für die Einzelentladungsstrecke an voller Phasenspannung ist demzufolge ebenfalls
6o' und aucf. die Phasenverschiebungen der Drehstromhalbwellen beider Teilspannungen
gegeneinander 6o'. Wie der Abbildung zu entnehmen ist, zeigt die resultierende Kurvenform
U.(1., einen Welligkeitsverlauf, bei dein Amplitude und Anza#hl der darin enthaltenen
Frequenzen ein Minimum darstellen. Erreicht wird das dadurch, daß sich,die maximalen
Spannungspunkte, d. h. also gerade während der Brenndauer 1, mit den
tiefsten Spannungspunkten während der Kommutierungszeit a annähernd ausgleichen
und die sprunghaften, Spannungsverläufe zu Beginn und Ende der Kommutierungszeiten
bei den Teilspannungen gerade gegenläufig auftreten.As a result of this rectifier offset, the theoretical voltage curve i of a converter is additionally distorted. Fig. I shows, for example, the voltage curve of an elastic trapezoidal converter that works with forced commutation. Curve 2 shows the - distorted by the DC offset Spannungsverla.uf inverter. It has already been proposed to compose the output voltage of converters from the voltages of several partial converters. Fig.? Shows that with such a combination of two partial converters that are phase-shifted with respect to the position of the three-phase transformer secondary windings, a certain compensation of the distortions caused by the rectifier interconnection occurs. From Fig. 2, however, it can also be seen that the harmonic ripple that is still present in the output voltage is composed of a frequency mixture, so that in order to achieve trouble-free operation, especially with regard to radio and telephone interference, in the output circuit of the converter several sieve circles must be used. According to the present invention, the rectifier offset should now be selected in terms of its size, taking into account the number of partial voltages required to generate the output voltage, so that the deformations of the theoretical voltage curve of the partial converters are compensated for by the addition of the individual partial voltage curves so that the harmonics enter Minirnurn in number and amplitude result. If the rectifier offset is denoted by the angle α in electrical degrees, the displacement of the transformers of the partial converters forming the supply voltages relative to each other with β, then, according to the invention, the control of the converter or the partial converters takes place in such a way that the angle of the rectifier offset equals the displacement of the fundamental wave compared to the transformer secondary windings is the partial converter and the result is a value of where p denotes the number of phases of the partial converter generating the partial voltage and t denotes the number of partial converters to be used. The period in which each individual discharge path of a partial converter works according to the present invention, unaffected by the commutation, has been denoted by 1 and can be denoted by the expression 1 = a - (t-1). The concept of the invention for an arrangement that works with two partial converters or with two partial voltages will be explained in more detail with reference to FIG. 3. The rectifier offset a is, since it is a three-phase arrangement and two partial voltages are used, '6o'. The burning time for the single discharge path at full phase voltage is consequently also 6o 'and aucf. the phase shifts of the three-phase half-waves of both partial voltages against each other 6o '. As the figure it can be seen shows the resulting waveform U. (1., A Welligkeitsverlauf in your amplitude and Anza # of the frequencies contained therein hl constitute a minimum. Achieved is the fact that the maximum stress points d. H . So precisely during the burning period 1, with the lowest voltage points during the commutation time a, almost equalize and the sudden voltage curves at the beginning and end of the commutation times occur in opposite directions for the partial voltages.
Wie eine derartige Spannungsaugbildung gemäß der Erfindung bei der
Verwendung von mehr als zwei Teilspannungen, beispielsweise drei Teilspannungen,
sich aufbaut, ist der Abb. 4 zu entnehmen. Die Kommutierungszeit a und damit die
Versetzung zusammengeh-örender Drehstromphasen gegeneinander beträgt 40', die Brenndauer
an höchster Phasenspannung demzufolge 8,o'.How such a tension eye formation according to the invention in the
Use of more than two partial voltages, for example three partial voltages,
can be seen in Fig. 4. The commutation time a and thus the
The offset of three-phase phases that belong together is 40 ', the burning time
at the highest phase voltage consequently 8, o '.
Die Abb. 5 zeigt, daß das Verfahren ebenso auf Anordnungen
mit Teilspannungen anderer Phasenzahl, beispielsweise im sechsphasigen Betrieb,
angewendet werden kann. . '
Werden Teilumrichter mit verschieden langen Arbeitsdauern
betrieben, so ?st es zweckmäßig, gegebenenfalls nur einen Teil der zur Verwendung
gelangenden Teilspannungen gemäß vorliegender Erfindung zu betreiben, und zwar dergestalt,
daß während eines Teiles der Halbwelle die Kompensation zwischen den beiden am längsten
arbeitenden Teilspannungen erfolgt. Die während der übrigen Zeit arbeitenden Teilspannungen
können dann so ausgesteuert werden, daß sie von sich aus bereits ein Minimum an
Oberwellen ergeben.Fig. 5 shows that the method can also be applied to arrangements with partial voltages with a different number of phases, for example in six-phase operation. . 'Operated are partial converters with different long working lives with the result? It st expedient where appropriate to operate only part of the entering for use partial voltages according to the present invention, namely such that carried out the compensation between the two longest working part voltages during a portion of the half wave . The partial voltages working during the rest of the time can then be controlled in such a way that they already result in a minimum of harmonics.
Es sei noch bemerkt, daß es mit Rücksicht auf die Entionisierungszeit
u. U. günstig sein kann, bei Verwendung von vielphasigen Teilspannungen oder
einer großen Zahl von Teilspannungen nicht alle Teilspannungen zusammenzufassen,
sondern nur einzelne Gruppen gemäß der Erfindung auszusteuern. Die Auswahl darüber,
ob alle Teilspannungen oder nur einzelne oder nur einzelne Gruppen gemäß der Erfindung
auszusteuern sind, ist abhängig davon, was für Kominutierungsdauern und was für
Entionisierungszeiten beim jeweiligen Umrichterbetrieb vorliegen.It should also be noted that it may be beneficial with regard to the deionization u. U., not summarize all partial voltages when using multi-phase partial voltages or a large number of supply voltages, but only individual groups according auszusteuern the invention. The choice of whether all partial voltages or only individual or only individual groups are to be controlled according to the invention depends on what communication times and what deionization times are present in the respective converter operation.