DE2152822A1 - Verfahren und Vorrichtung fur die Er zeugung von Dreiphasen Sinusspannungen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung fur die Er zeugung von Dreiphasen SinusspannungenInfo
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Description
Verfahren und Vorrichtung für die Erzeugung von Dreiphasen-Sinus spannungen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Erzeugen von Dreiphasen-Sinus spannung en ausgehend von einer Glei chstromquelle.
Wechselrichter zum Umformen einer Einwegspannung in eine Hehrphasige
Wechselspannung haben bisher eine sich drehende Vorrichtung, Spannungsquellen mit vielen Anzapfungen, Besonanzelemente,
filter oder im hohen Maße komplexe, aufwendige und unzuverlässige Schaltungen erfordert, wenn der Oberwellengehalt
der Wechselspannung gering zu halten war. Erfindungsgemäß ist eine relativ einfache, für Halbleiter geeignete Schaltung
vorgesehen, die eine Dreiphasen-Wechselspannung mit im wesentlichen sinusförmigen Leiter-Zu-Leiter-Spannungen liefert.
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Dr. Manitz · Dr. Deufet ■ Dipl.-Ing. Finsterwald Dipl.-Ing. Qramkow
8 München 22, Robert-Koch-Strafle 1 7 Stuttgart-Bad Cannstatt, MarktstraBa 3
Gemäß einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Wechselrichten einer einseitig gerichteten Eingangsspannungsquelle für die Erzeugung
von im wesentlichen slnuswellenf örmigen, dreiphasigen, Leiter-zu-Leiter-Ausgangsspannungen gemäß der Erfindung erfolgt
der größte Teil der !leistungsübertragung von der Einwegquelle zu den Lastleitern durch oben angeflachte "LeistungsZentrums"-Abschnitte
von von einem Leiter zum Nulleiter erzeugten Spannungen, wobei ein geringerer Anteil der Leistung zu der Last
durch einen Generator für ansteigende und abfallende Spannung geliefert wird, der in dem Dreiphasensystem alternative Paare
von abgestuften ansteigenden und abfallenden Spannungen bei einer
!Frequenz erzeugt, die zumindest dem Dreifachen der Grundfrequenz der im wesentlichen sinusförmigen Ausgangsspannungen
äquivalent ist, und die ansteigenden und abfallenden Spannungen wahlweise geschaltet werden, um die Leistungszentrums-Spannung
jeder Phasenspannung für die Vervollständigung der Leiter-Nulleiter-Wellenformen zu ergänzen, die um 120° in beaug
aufeinander phasenverschoben sind und zur Bildung von Dreiphasen-Leiter-Leiter-Spannungen
kombiniert werden, die sich durch einen hohen Grundfrequenzanteil und geringe harmonische
Verzerrung auszeichnen.
Gemäß einem bevorzugten Verfahren und einer bevorzugten Vorrichtung
wird die Wellenform der Leiter-Nulleiter-Spannungen außerhalb des flachen "Leistungszentrums11 von der Leiter-Nullleiter-Grundwelle
in einer solchen Weise abgeleitet, daß Leiterzu-Leiter-Spannungen mit höherem Grundwellenanteil und enger angenäherter
Sinuswellenform erhalten werden, als sie von Leiter-Nulleiter-Spannungen mit weniger harmonischer Verzerrung erhalten
würden. Weiterhin werden bevorzugt die oben abgeflachten
Spannungsabschnitte durch einen Rechteckwellen-Wechselrichter erzeugt, der in nachgeführter Beziehung bzw. Synchronisation zu
dem Generator für die aufsteigende und abfallende Spannung mittels Umkehrspannungs-Kommutierungsimpulsen zu dem Rechteckwellen-
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Generator betrieben wird, die in die entsprechenden Leiter-Null exter-Spannungen durch den Generator für ansteigende und
abfallende Spannung eingeführt werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beispielsweise
beschrieben; in dieser zeigt:
Pig. 1 ein Schaltungsdiagramm teilweise in Blockform, in dem ein Dreiphasen-Leistungssystem gemäß der Erfindung dargestellt
ist,
Fig. 2 ein Diagramm, in dem in allgemeiner Porm drei Leiterzu-Nullexter-
und drei Leiter-zu-Leiter-Spannungen dargestellt Bind, die gemäß einer Ausführungsform der Erfindung
erzeugt werden,
Fig. 3 ein Diagramm, in dem ein Paar von Leiter-Nulleiter-Spannungen
mit flachen 60°-Leistungen-Mittel-Abschnitt en
und deren Kombination zur Bildung einer reinen Sinuswellen-Leiter-Leiter-Spannung
dargestellt ist,
Pig. 4a und 4b Kurvendiagramme einer spezifischen abgestuften Leiter-Nulleiter-Spannung, die erfindungsgemäß für die
Erzeugung einer geringen Leiter-Leiter-Oberwellenveraerrung ausgelegt ist, bzw. der dadurch erzeugten spezifischen
Leiter-Leiter-Spannung,
Pig. 5 ein Schaltungsdiagramm einer besonderen Vorrichtung zur
Erzeugung von Spannungen gemäß der Erfindung,
Pig. 6 und 7 Taktsteuerdiagramme für die Vorrichtung der Pig.5»
die bei dem Generator für ansteigende und abfallende Spannung bzw. dem Flachdach- oder Eechteckwellen-Inverter
bei der Erzeugung eines 60°-LeiεtungsZentrums anwendbar
sind, und
Pig. 8 und 9 iBaktsteuerdiagramme ähnlich den Pig. 6 und 7>
in. denen die Taktsteuerung für eine Leiter-Nulleiter-Welle
mit einem 60° wesentlich überschreitenden Leistungszentrum dargestellt ist.
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Die in den oberen drei Diagrammen der Fig. 2 gezeigten
Spannungsvollenformen können so betrachtet werden, als
ob sie aus abweehselrifen oberen und unteren Impulsen bestehen
würden, die einen oberen Mittelabschnitt (UC) bzw» unteren Mittelabschnitt (LC), die einen wesentlichen Anteil
der Leistung des Impulses vorsehen, und "Siteile von
anwachsender und abnehmender Spannung zur linken UL, LL und rechten (UE, LR) der oberen bzw. unteren Mittelabschnitte
(UC, LG) aufweisen.
In Fig. 1 ist im Blockschaltbild das Dreiphasen-Leistungssystem
gemäß der Erfindung dargestellt. Eine einseitig gerichtete Leistungsquelle 16 mit im wesentlichen konstantem
Potential weist, wie dargestellt, einen Mittelabgriff auf und kann eine Batterie, ein sich drehender Gleichstromgenerator
oder eine gleichgerichtete Wechselspannung sein. Ein Mittelepannungsinverter
26 ist mit der Quelle 16 verbunden und wird nachfolgend mehr im einzelnen erläutert j dieser Inverter
legt Leitung-zu-Mittelleiter-Flachdach-Spannungen (line-toneutral
flat-top voltages) direkt von der Quelle 16 an die drei Ausgangsleitungen A, B und C in Dreiphasen-Spannungsimpulsen
mit im wesentlichen 60°-Dauer an. Diese Flachdach-Spanmingsimpulse
sind die UC (oberen Mittel-) und LC (unteren Mittei-)Abschnitte, die in den jeweiligen Leitung-zu-Mittelleiter
(neutral)-Spannungen in Fig. 2 gezeigt sind und werden nachfolgend als die oberen Mittel- und unteren Mittel-Spannungsimpulse
oder alternativ als das Leitung-zu-Mittelleiter-Wellenform-Leistungszentrum
bezeichnet. Vie es nachfolgend mehr im einzelnen erläutert wird, werden diese
Leistungs-Mittelspannungs-Impulse durch eine äußerst wirksame
Invertertätigkeit unter Verwendung von vergleichsweise einfachen Halbleiter-Einrichtungen oder ähnlichen Schalteinrichtung
entwickelt. Mehr als 60 % des gesamten Leistungsflusses von der Quelle 16 zu der Last erfolgt durch den Mi ttelspannungsinverter
26, was teilweise zu der erfindungsge-
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maß erreichten kleinen Gesamtabmessung und dem hoben Wirkungsgrad
beiträgt.
Die drei Leitungen A, B und 0 empfangen Links/Rechts-Spannungen
von der Quelle 16 durch einen Links/Rechts-Generator oder einen
Generator für ansteigende und abnehmende Spannung bzw. einen solchen Inverter 24 und einen Links/Rechts-Spannungaverteiler
28. Der Inverter 24 erzeugt die ansteigenden und abnehmenden
Spannungswellen LL (unteren links), UL (oberen links), LR (unteren rechts) und UH (oberen rechts) der drei Leitungs-zu-Mittelleiter-Spannungen
bzw. die drei Spannungen zwischen einer Leitung und dem Mittelleiter, und der Spannungsverteiler 28 schaltet
die entsprechenden Spannungen zu den zugeordneten Leitungen, um die entsprechenden in Pig. 2 gezeigten Spannungen zwischen
Leiter und Mittelleiter bzw. Leiter und Nulleiter zu erzeugen.
Entsprechende Paare von Leiter-Nulleiter-Spannungen V_ _, Vb-n
und Vc-n in Pig. 2 werden miteinander kombiniert, um Leiter-Leiter-Spannungen
Va-b, Vb-c und Vc-a zu erzeugen. Nach Sig.1
ist eine la Stern geschaltete Last mit Last elementen 12a-n,
12b-n und 12c-n und eine im Dreieck geschaltete Last mit Lastelementen
i4a-b, 14b-o und 14c-a für eine Wechselstromerregung
durch die Leiter A, B und G verbunden* Sie erfindungsgemäßen
Vorteile werden erreicht selbst wenn die Last nicht abgeglichen
ist bzw. symmetrisch ist. Eine gemeinsame neutrale Verbindung
bzw. Nulleitung (die nicht dargestellt ist) kann hinzugefügt werden, die die Quelle und die Last verbindet, beispielsweise
um eine Einzelphasenlast anzupassen, jedoch wird durch eine solche Verbindung der Oberwellengehalt zu der Einzelphasenlast
erhöht.
Bei den Plachdach-Leiter-Mittelleiter-Spannungswellenformen
Va-n, Vb-n und Vc-n in Fig.2 umfaßt jede Periode von jeder der drei Leiter-Mittelleiter-Spannungswellenformen einen oberen
mittleren Wellenformabschnitt UC, einen oberen rechten Wellenformabschnitt
UR, einen unteren linken Wellenformabschnitt LL,
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einen unteren mittleren Wellenformabschnitt LC und einen unteren rechten Wellenformabsehnitt LR. Die sechs Wellenformabschnitte
UC, UL, LL, LC, LR und UB sind von näherungsweise gleicher Dauer,
wobei sich jeder über näherungsweise 60 elektrische Grad in jeder Periode der entsprechenden Leiter-Nulleiter-Wellenformen erstreckt.
Wie. in den graphischen Darstellungen gezeigt ist, ist der obere
mittlere Wellenformabschnitt UO durch ein oberes mittleres Spannungssegment
Vuc definiert, das im wesentlichen konstant bei einem oberen Potential Eup über dem neutralen Potential bzw. Nullleiterpotential
ist. In ähnlicher Weise ist der untere mittlere Wellenformabschnitt LG durch ein unteres mittleres Spannungssegment
VIc deiniert, das im wesentlichen konstant bei einem unteren Potential Up unter dem Nulleiterpotential ist. Der obere linke
WellenXormabechnitt UL ist durch ein oberes links Spannungssegment
VuI definiert, das in einer Reihe von Spannungsstufen von dem Nulleiterpotential zu dem oberen Potential Eup ansteigt. Der
obere rechte Wellenformabschnitt UR ist durch ein oberes rechtes
Spanmmgtaegment Vur definiert, das in einer leihe von Spannungsfitufen
von dem oberen Potential Eup zu dem Nulleiterpotential abfällt. Der untere linke Wellenformabschnitt LL ist durch ein unteres
linkes Spennungsnegment VIl definiert, das in einer Reihe
von Spannung s stuf en von dem Nulleiterpotential zu dem unteren Potential XLp abfällt. Der untere rechte Wellenformabschnitt LR
ist durch ein unteres rechtes Spannungssegment VIr definiert, das
in einer Reihe von Spannungsstufen von dem unteren Potential EIp
zu dem Hulleiterpotential ansteigt.
Aufgrund der Symmetrie der Leiter-Nulleiter-Spannungswellenformen Va-n, Vb-n und Vc-n sind der obere mittlere, linke und rechte
Wellenformabechnitt UO, UL und UR bzw. der untere mittlere, linke
und rechte Wellenformabschnitt LC, LL und LR von gleicher Größe relativ au dem Inverter-Nulleiterpotential. Weiterhin weisen die
entsprechenden !»eiter-Nulleiter-Wellenformen eine Halbperiodensymmetrie
auf; jede Halbperiode ist um den 90°-Punkt von dem vorhergehenden Nulldurchgang symmetrisch.
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Obgleich die Leiter-Nulleiter-Spannungswellenformen Va-n, Vb-n
und Vc-n nicht wesentlich von einer Sinuswelle für die Zwecke der Erfindung abweichen, ist diese Abweichung absichtlich grosser
gemacht als die minimal mögliche Abweichung von dem Standpunkt der ieiter-Nulleiter-Spannung gesehen. Die von den Invertern
24 und 26 und dem Verteiler 28 "gesehenen" Spannungen sind Leiter-Nulleiter-Spannungen in bezug auf die mittig abgezapfte
Quelle 16. Vie nachfolgend erläutert wird, ist der Mittelspannungsinverter
26 ein vergleichsweise einfacher, wirkeamer und zuverlässiger bzw. betriebssicherer Flachdach-Inverter und der
Inverter 24 ein komplexerer, weniger wirksamer und weniger betriebssicherer Stufen-Spannungs-Grenerator, aufgrund dessen es
erwünscht ist, ein Maximum an Energie über den Inverter 26 und ein Minimum an Energie über den Inverter 24 zu übertsgen» Diese
Aufteilung der Leistung wird erfindungsgemäß erreicht, indem der Flachdach-Abschnitt der Leiter-Nulleiter-Spannungswelle so lang
wie möglich gemacht wird« Die von den Leiter-zu-Leiter verbundenen
Lasten wie 14a-b, 14a-c und 14b-c "gesehenen*1 Spannungen
sind nicht die Leiter-Nulleiter-ßpannungen, sondern stattdessen
die Leiter-Leiterspannungen. Vie nachfolgend im einzelnen erläutert
wird, ist es selbst mit einer 60°-Flachdach-Leiter-Nulleiter-Velle
möglich, reine Sinuswellen-Lei ter-tieit er spannungen
zu erzeugen. Als eine praktische !Tatsache ist es möglich, eine 60° übersteigende Flachdach-Leiter-Nulleiter-Velle in Verbindung
mit abgestuften ansteigenden und abfallenden Abschnitten (so daß die Leiter-Nulleiter-Spannung einen hohen Oberwellengehalt
hat) zu benutzen und dennoch Leiter-Leiter mit einem relativ kleinen Oberwellengehalt, der weitgehend auf Oberwellen hoher
Ordnung beschränkt ist, zu erhalten.
Nach Fig. 3 umfassen entsprechende Halbperioden von Leiter-Nulleiter-Veil
en Va-n und Vb-n mittlere, linke und rechte Vellenformabschnitte, die mit UG, UL und UR für die positiven
Halbperioden und LC, LL und LR für die negativen Halbperioden bezeichnet sind. Venn die Grenzbedingung gegeben ist,
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daß der obere mittlere Wellenformabschnitt UC im wesentlichen
konstant bei dem oberen Potential Eup über das sich zumindest von 60 elektrischen Grad bis 120 elektrische Grad erstreckenden
Intervall ist, können der obere linke und rechte Wellenformabschnitt
UL und UE so spezifiziert werden, daß die gesamte harmonische Verzerrung in den Leiter-Leiter-Spannungswellenformen
Va-b, Vb-c und Vc-a auf ein Minimum herabgesetzt ist, indem so nah wie möglich die Bedingung für Null in der Leiter-Leiter-Wellenform
angenähert wird.
Es ist theoretisch möglich, den gesamten Oberwellengehalt der Leiter-Leiter-Spannungen eines Dreiphasensystems zu eliminieren,
das Flachdach-Wellenformen oder anders fixierte Wellenformen über nicht mehr als ein Drittel jeder Halbperiode der Leiter-Nulleiter-Spannung
aufweist. In dem Fall einer Leiter-Nulleiter-Spannung mit einem Flachdach zwischen 60° und 120° der Amplitude
K erfolgt diese Beseitigung, wenn die Leiter-Nulleiter-Spannung
in dem 0°-6o°-Bereich der Gleichung
X - K(2 sin (wt + -£-\ -1)
folgt, wobei K die Größe der Flachdachwelle in dem 60°-120°-
Bereich angibt. Angesichts der Symmetrie der Leiter-Nulleiter-Welle definiert die obige Gleichung die gesamte Wellenform, da
sie den 0°-90°-Abschnitt der positiven Halbperiode überdeckt und die Welle von 90° bis 180° durch die Symmetrie ebenso wie
die negative Halbperiode definiert ist. Die Spannungen Va-n und Vb-n in Fig. 3 sind in dieser Weise definiert. Die Kombination
von diesen bzw. die durch Überlagerung von diesen erzeugte Spannung bildet eine reine Sinus-Leiter-Leiter-Spannung, die eine
Spitze gleich zweimal der Größe des Leiter-Nulleiter-Flachdaches aufweist, wie es bei Va-b gezeigt ist.
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Die obige Gleichung definiert die obere linke und obere rechte Welle (ebenso wie die untere linke und untere rechte Welle) in
der Form einer kontinuierlichen Spannungsvariation. Sie repräsentiert eine ideale unendlich gestufte Spannungswelle anstelle der
Spannungswelle des endlich gestuften Typs, die mit größtem Wirkungsgrad in der Praxis erzeugt werden kann. Um die meisten der
Vorteile der idealen Welle unter Erhaltung der praktischen Vorteile der Spannungßwellenformstufentyp zu erreichen, werden die
oberen und unteren linken und rechten Spannungswellen in der Form von Stufen entwickelt, die die idealen Wellen annähert. Erfindungsgemäß
werden die Dauer und Größe der einzelnen Stufen so gewählt, daß die wirkungsvollste Anpassung an die idealen Wellen vorgesehen
ist unter Beachtung der Grenzbedingungen, die durch besondere Anwendungs- und Ausführungs-Kompromisse zwischen geringer
harmonischer Verzerrung und anderen zu berücksichtigenden Punkten wie Komplexität, Größe, Betriebezuverlässigkeit und Wirkungsgrad
aufgezwungen werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Leiter-Nulleiter-SpaTnumgBwellenform ausgelegt, indem mit einer
Annäherung an die theoretische Wellenform der Fig. 3 begonnen wird, die oberwellenfreie Leiter-Leiter-Spannungen vorsieht.
Wenn es beispielsweise festgelegt wird, daß die Leiter-Nulleiter-Spannung in fünf Stufen von Hull bis zu dem mittleren
Spannungswert ansteigen soll, werden diese fünf Stufen in bezug auf ihre entsprechenden Amplituden und Dauern so festgelegt, daß
die theoretisch perfekte kontinuierliche Kurve eng angenähert wird.
Dies kann erfolgen, indem mathematische Methoden, wie die Methode des kleinsten Fehlerquadrates oder einfacher Abschätzungsmethoden
mit dem Auge angewendet werden. Die resultierende abgestufte Spannungswelle, die eine gute Annäherung an das Optimum darstellt,
wird dann als Basis für die Konstruktion der Vorrichtung benutzt, durch die die Wellenform erzeugt werden sil oder wird
durch Iteration verfeinert, um eine noch bessere Annäherung an die theoretisch perfekte Kurve zu erreichen.
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Wie nachfolgend mehr im einzelnen in Verbindung mit einer praktischen
Ausführungsform der Erfindung erläutert wird, kann ein Trigger- oder Kommutier- bzw. Umschaltimpuls durch den Links/
Rechts-Spannungsgenerator 24 und den Links/Rechts-Spannungsvert eil er 28 in die Leiter A, B' und C eingeführt werden, um eine
Kommutierung bzw. Umschaltung des Mittelspannungsgenerators 26 zu bewirken. Ein solcher Impuls soll eine zwangsläufige und
effektive Umschaltung des Mittelspannungsgenerators 26 vorsehen,
um eine Leitung in Jeder Phase in dem Augenblick, wenn der Links/Rechts-Spannungsgenerator 24 die absteigende oder
ansteigende gestufte Welle beginnt, zu beenden. Der Impuls in jeder Leiter-Nulleiter-Spannung wird natürlich so klein wie möglich
gemachtj es ist jedoch inhärent erforderlich, die Leiter-Null
eiter-ßpannung etwas zu verzerren, um die erforderliche Umschaltung
vorzusehen. Der gesamte Effekt des Umschaltimpulses auf die Leiter-Leiter-Spannung ist jedoch aufgrund der Tatsache
reduziert, daß er auf den Mittelspannungsgenerator 26 als eine Leiter-Nulleiter-Spannung wirkt, während er an der von Leiterzu-Leiter
"verbundenen Last als eine Leiter-Leiter-Spannung erscheint.
Bei einem besonderen Anwend_ungsfall wurde die zur Erzeugung
einer reinen Sinuswellen-Leiter-Leiter-Spannung erforderliche theoretische Leiter-Nulleiter-Spannung mit sechs SJ>annungsstufen
durch eine Welle angenähert, die Spannungen mit Amplituden von 0 (0° bis 3,6°), 0,22 (3,6° bis 11,1°), 0,47 (11,1° bis 21,2°),
0,69 (21,2° bis 32,2°), 0,88 (32,2° bis 43,9°5 und 1,00 (43,9° bis 90°) aufwies. Zusätzlich wurde ein Umschaltimpuls von 1,1
in die Leiter-Nulleiter-Spannung in dem 5°-Intervall von 131 »1° bis 136,1° eingeführt. Die resultierendn Leiter-Nulleiter- und
Leiter-Leiter-Spannungen sind in den ffig. 4a bzw. 4b dargestellt.
Das Leistungszentrum dieser Welle einschließlich dem Umschaltimpuls erstreckt sich über 92,2°. Über 68 % der Gesamtenergie
wird in diesem Leistungszentrum übertragen. Die gesamte Leiter-
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Leiter-Oberwellenverzerrung· liegt in der Größenordnung von 4,2%.
Die Leiter-Nulleiter-Oberweilenverzerrung liegt in der Größenordnung
von 16,7 %i näherungsweise viermal so groß. Die einzigen
Leiter-Leiter-Oberwellen über 1 % sind die 29ste (1,07 %)t die
J1ste (1,13 %), die 35ste (1,23 %) und die 43ste (1,14 %). Die
gesamte Oberwellenverzerrung der Leiter-Leiter-Spannung dieser
Welle wurde auf etwa 1 % reduziert durch ein vergleichsweise kleines LC-Tiefpaßfilter, das. etwa auf die 14te Harmonische
abgestimmt war und eine Eeiheninduktivität in jeder Leitung und im Stern verbundene Kondensatoren auf der Lastseite der Induktivitäten
aufwies, wobei die entsprechenden Werte für jede Phase in der hergestellten Vorrichtung 90 Mikrohenry und 2 Mikrofarad
betrugen.
Die Leistungszentrumsabschnitte der Leiter-Nulleiter-Wellen können sich über mehr als 60° erstrecken, wobei diese Konfiguration
eine Anzahl von Vorteilen im Vergleich zu den Ergebnissen, wenn 60°-Leistungszentren benutzt werden, aufweist
einschließlich: (1) geringeren Leiter-Leiter-Spannungs-Oberwellengehalt
in Relation zu der Anzahl der Stufen in den rechten und linken Wellenabschnittenj (2) weniger Arbeit (duty) an
den Stromabschalteinrichtungen in der Vorrichtung mit dem daraus folgenden größeren Systemwirkungsgrad und der größeren Betriebszuverlässigkeit it weniger gesteuerten Siliciumgleichrichtern
und zugeordneten anderen Einrichtungen} (3) einen größeren Anteil an Energieübertragung zu der Last durch die relativ
kleine und wirksame Mittelspannungs-Erzeugungseinrichtung;
und (4) mehr Zeit für einen Trigger- oder Umschalt-Impuls,
der zu dem Mittelspannungsgenerator durch die Linienleiter-
bzw. Leiter von dem Links/Rechts-Verteiler oder Verteiler für
aufsteigende/absteigende Spannung geführt wird.
In der folgenden Tabelle sind die gemäß der Erfindung erreichten Resultate dargestellt:
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Beispiel | £tnamvung | ler Dauer des 5B- Leistungs zentrums |
Lei t er-Leit er- Gesamtoberwel- 1 enver zerrung |
Umschalt impuls |
stufen | 111,8° | 6,2 % | nein | |
1 | 3 | 100,2° | 4,8 % | nein |
CVJ | 4 | 92,8° | 4,0 % | nein |
3 | 5 | 88,8° | 3,3 % | nein |
4 | 6 | 84,2° | 2,9 % | nein |
5 | 7 | 92,2° | 4,2 % | Ja |
6 | 5 | 60° | 5,6 % | nein |
7 | 4 | 60° | 4,5 % | nein |
8 | 5 | 60° | 3,8 # | nein |
9 | 6 | 60° | 3,3 % | nein |
10 | 7 | |||
Es wird Jetzt die Invert ereinrichtung beschrieben.
In i"ig· 5 ist ein Schaltungsdiagramm eines Dreiphasen-Inverters
gemäß der Erfindung dargestellt, wobei Teilen in Fig. 1 entsprechende
Abschnitte mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind. Der Mittelspannungsgenerator 26 liefert wechselweise positive
und negative Leistungs-Mittelspannungsabschnitte zu drei
Zeiten der vorgewählten Betriebsfrequenz der Leiter-Leiter-Spannungewellenforaen
Va-b, Vb-c und Vc-a. Diese sind aufeinanderfolgend als die Abschnitte UC und LC auf die entsprechenden
Butfttn verteilt, wie es in fig. 2 dargestellt und ofen erläutert
i et. Der Idnks/Hechts-Generator oder Generator 24 für
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ansteigende und abfallende Spannung erzeugt wechselweise die simultanen oberen linken und rechten Spannungssegmente VuI und
Vur und die simultanen unteren linken und rechten Spannungssegmente VIl und VIr zu drei Zeiten der Frequenz der Leiter-Leiter-Spannungswellenformen
Va-b, Vb-c und Vc-a. Der Links/fiechts-Spannungsverteiler
28 legt die oberen linken und rechten Spannungsabschnitte UL und UE und die unteren linken und rechten
Spannungsabschnitte LL und LR der Pig. 2 an die Phasenleitungen A, B und C an, um die entsprechenden oberen und unteren
linken und rechten Wellenformabschnitte UL, UR, LL und LR jeder
Leiter-Nulleiter-Spannung zu bestimmen. \
Der Generator oder Inverter 26 liefert positive und negative Ausgangsspannungsimpulse mit einer Wiederholungsrate dreimal
so häufig wie die !Frequenz der Ausgangs-Leiter-Leiter-Welle ist. Diese Impulse werden wahlweise und alternativ zu den drei Linienleitern
bzw. Leitern A, B und G verteilt, um die Leistungs-Mittelabschnitte
der Leiter-Nulleiter-Spannungen der Fig. 2 zu entwickeln. Gesteuerte Gleichrichter 40a, 40b und 40c bilden eine
Gruppe 40, die die positive Klemme der einseitig gerichteten Quelle 16 zu den entsprechenden Dreiphasenleitern A, B und G
verbindet. Wenn die Gleichrichter 40a, 40b und 40c selektiv leitend gemacht werden, wird die volle Spannung einer Quelle
36U in bezug auf die neutrale Verbindung oder Erdverbindung bzw. den Nulleiter an die ausgewählte Leitung A, B oder G angelegt.
Gesteuerte Gleichrichter 42a, 42b und 42c bilden in ähnlicher Weise eine Gruppe 42, die die negative Klemme der
einseitig gerichteten Spannungsquelle 16 zu den Dreiphasenleitungen A, B bzw. G verbindet, so daß, wenn diese Gleichrichter
selektiv zum Leiten aufgetastet werden, die ausgewählte
Leitung in bezug auf den neutralen Punkt bzw. die Nulleitung odor Erde in der Größe der Spannung einer Quelle 36L negativ
wird. Die Spannungsquellen 36U und 3GL weisen gleiche Ausgangspegel
auf, so daß die erforderlichen Leistungs-Mittelspannungen
UG und LO der Fig. 2, indem die entsprechenden Gleichrichter in
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den Gruppen 40 und 42 leitend gemacht werden, an die Leitungen angelegt werden. In dem Zeittaktdiagramm der Fig. 7 sind die
Perioden dargestellt, während denen die entsprechenden gesteuerten Gleichrichter leitend gemacht werden, um ein 60°-Leistungszentrum zu liefern, während in dem zeittaktdiagramm der Fig. 9
ein Wellenbeispiel mit einem durch diese gesteuerten Gleichrichter erzeugten Leistungszentrum von 92,8° dargestellt ist. Die
Gleichrichter 40a, 40b, 40c, 42a, 42b und 42c in der Zeichnung sind bevorzugt gesteuerte Siliciumgleichrichter, wobei jeder
gesteuerte Gleichrichter leitend gemacht wird, indem eine Torsteuerspannung in dem Augenblick, wenn ein Leiten erwünscht ist,
angelegt wird, und durch eine Rückwärtsvorspannung von einem Umschaltimpuls in dem Augenblick, wenn ein Abschalten erwünscht ist,
nicht leitend gemacht werden. Spezifische Wege zum Torsteuern bzw. Auftasten der entsprechenden Gleichrichter werden nachfolgend mehr
im einzelnen erläutert.
Die ansteigenden und abfallenden Spannungen werden von den Quellen
36U und 36L über einen Flachdach-Vollwellen-Einzelphasen-Inverter
52 abgeleitet, der erste und zweite Treibspannungs-Inverterschalter
54u und 5^1 uM erste und zweite Treib spannung s-Kommut at orschalter
56u und 561 umfaßt. Die ersten und zweiten Treibspannungs-Inverterschalter 5^-u und 541 sind einfach gesteuerte (unicontrol),
einseitige (unilateral) elektronische Schalter wie gesteuerte Siliciumgleichrichter. Die ersten und zweiten Treibspannungs-Kommutatorschalter
56u und 561 sind doppelt gesteuerte (bicontrol), einseitige (unilateral) elektronische Schalter wie Transistoren.
Die Hilfsquellen 56uB und 561B, die in Reihe mit den entsprechenden
Kommutatorschaltern verbunden sind, liefern das erforderliche
Vorspannungspotential in Rückwärtsrichtung bzw. Sperrichtung zum
Kommutieren bzw. Umschalten der Inverterschalter 54u und 541, die
alle nachfolgend mehr im einzelnen beschrieben werden.
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Die ersten und zweiten Treibspannungs-Inverterschalter 54ü "und
541 sind jeweils zwischen eine andere entsprechende Quelle der
oberen und unteren Spannungsquellen 36U und 36L und eine Inverterausgangsleitung
58 geschaltet. Die ersten und zweiten Treibspannungs-Kommutatorschalter
56u und 561 sind jeweils bo verbunden,
daß sie einen anderen entsprechenden Schalter der Treibspannungs--*-nvert
er schalt er 54u und 541 ia- Sperrichtung vorspannen.
Die ersten und «weiten Treibspannungs-Inverterechalter 54u und
541 und die ersten und zweiten Treibspannungs-Kommutatorschalter
56u und 561 wirken zusammen, um Rechteckwellen-Treibepannungs-Impulse
auf der Inverter-Ausgangsleitung 58 zu erzeugen.
Die TreibSpannung wechselt zwischen dem oberen Potential Eup und
dem unteren Potential SIp der fig. 2 dreimal während jeder Periode
der Leiter-Leiter-Spannungswellenformen Ya-b, Vb-c und Vc-a. Somit
iat die Treibspannung einer Rechteckwelle, die wechselweise bei
dem oberen Potential Sup und bei dem unteren Potential EIp während
aufeinanderfolgenden Intervallen von 60 elektrischen Grad
der Leiter-Leiter- oder Leiter-Nulleiter-Spannungen verweilt. Die Treibspannunge-Koomutatorschalter 56u und 561 koa&utieren
oder schalten die entsprechenden Schalter der Treibipannungs-Inverterschalter
54u und 54-1 ab, indem sie die Hilfequellenspannung
der Quellen 56uB bzw. 561B verbinden, um die Inverterschalter
5^u und 5^1 in Sperrichtung vorzuspannen. Diese Vorspannung
in Sperrichtung ist taktgesteuert, so daß eie auftritt,
wenn der Inverter 52 minimalen Strom liefert, wenn der einzige
gelieferte Strom Magnetisierungsstrom für einen AutotransJCtrmator
bzw. Spartransformator 50 ist. Dazu ist die Einführung einer
Totzeitperiode für das Links/Bechts-Spannungsverteilungssystem
während jeden 60° der Ausgangs-Leiter-Leiter-Spannung erforderlich, während der der Spartransformator 50 entladen
wird. Wenn das Leistungszentrum 60° übersteigt, ist für den Spartransformator eine Totzeit inhärent durch die Zeit des
Leistungszentrums über die 60° hinaus beetiumt, die genügen
kann.
— Ί5 — 209818/0764
Die Spannungsbezugseinrichtung oder der Spartransformator umfaßt eine einzelne Windung 60 mit einer Vielzahl von Spannungsanzapfungen
62 einschließlich einer Eingangsanzapfung 62i, einer Gruppe von Stufenanzapfungen 62s und einer Kommutatoranzapfung
62c. Die Gruppe von Stufenanzapfungen 62s setzt sich
aus einer Vielzahl (sieben in dem dargestellten Beispiel) .von Spannungsanzapfungen 62sO-62s6 zusammen. Der Eingang 62i ist
mit der Inver_terausgangsleitung 58 verbunden. Die Stufenanzapfung
62sO ist mit dem neutralen Punkt bzw. dem Nullpunkt gemeinsam mit der Mittelanzapfung der Quelle 16 verbunden.
Somit ist im Betrieb der Spartransformator 50 wechselnden
positiven und negativen Spannungen von den Quellen 36U und 36L, die durch den Leiter 58 &n die Anzapfung 62i angelegt
werden, ausgesetzt. Diese wechselnden Spannung bewirkt ein Wechseln dee die Wicklung 60 verkettenden Flusses im wesentlichen
mit der Rate bzw. Frequenz der zwischen der Anzapfung 62i und Erde angelegten Spannung. Folglich teilen die Anzapfungen
62sO, 62s1, 62s2, 62s5, 62s4, 62s5 und 62s6 im wesentlichen
die gesamte angelegte Spannung in Abhängigkeit von ihren anteiligen Windungen gemäß dem bekannten Transformatrbetrieb.
ßomit weisen die entsprechenden Anzapfungen jeweils im wesentlichen
rechteckwellenförmige Spannungen in bezug auf Erde auf, die mit der Spannung an der Anzapfung 62i synchronisiert sind.
Jede Anzapfungsspannung stellt einen Prozenteatz der Spannung
an der Anzapfung 62i, der durch die mit der entsprechenden Anzapfung verbundenen Windungen und die Ge samt windung en zu
der Anzapfung 62i bestimmt ist. Die Stufenanzapfungen 62sO-62s6
sind auf der Wicklung 60 so mit Abstand angeordnet, daß jede sich bei einem Pegel des oberen Satzes von Stufenpegeln
EuO-Eu6, UR oder UL der Fig. 2, wenn die !Treibspannung an der
Eingangsanzapfung 62i sich auf dem oberen Potential Eup befindet,
und auf einem Pegel der unteren Gruppe von Stufenpegeln EI0-E16, LR oder LL der Fig. 2 befindet, wenn die
Treibspannung an der Eingangsanzapfung 62i sich auf dem unteren Potential EIp befindet. Alle Leiter-Nulleiter-Wellenformen
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der Pig. 2 umfassen identische Gruppen von oberen und unteren linken und rechten Stufen und infolgedessen sind nur eine obere
und eine untere Gruppe von Stufen markiert. Weiterhin bestimmt die Kommutatoranzapfung 62c den oberen Kommutatorpegel Euc, wenn
die Treibspannung an der Eingangsanzapfung 62i sich auf dem oberen
Potential Eup befindet, und den unteren Kommutatorpegel Eic,
wenn die Treibspannung an der Eingangsanzapfung 62i sich auf dem unteren Potential EIp befindet.
Ein Normalspannungspegelgenerator (voltage level synthesizer)
umfaßt einen Spannungspegelwähler 64 und einen Spannungspegelkommutator 66. Der Spannungspegelwähler 64 umfaßt eine erste und
zweite Gruppe von Spannungspegelwählerschaltern 68 und 70. Die
erste Gruppe von Spannungspegelwählerschaltern 68 umfaßt einen ersten Satz von Untergruppen 68a und 68b. Die zweite Gruppe von
Spannungspegelwählerschaltern 70 umfaßt einen zweiten Satz von Untergruppen 70a und 70b. Zusätzlich umfaßt die erste Gruppe von
Spannungspegelwählerschaltern 68 eine erste Gruppe von Stufen~ pegelwählerschaltern 68sO-68s6 und einen ersten Kommutatorpegelwählerschalter
68c. Die zweite Gruppe von Spannungspegelwählerschaltern 70 umfaßt eine zweite Gruppe von Stufenpegelwählerschaltern
7OsO-7Os6 und einen zweiten Kommutatorpegelwählerschalter
70c. Jeder der Stufenpegelwählerschalter 68sO-68s6 und
7OsO-7Os6 ist durch einen einseitig gesteuerten (unicontrol),
zweiseitigen (bilateral) elektronischen Schalter vorgesehen,
der in Pig. 5 als ein Paar von entgegengesetzt gepolten gesteuerten
Gleichrichtern dargestellt ist. Weiterhin sind der erste und zweite Kommutatorpegelwählerschalter 68c und 70c durch
einen einseitig gesteuerten einseitigen elektronischen Schalter vorgesehen, der als ein einzelner gesteuerter Gleichrichter dargestellt
ist.
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Der Spannungspegelwähler 64 umfaßt einen ersten Satz von Spannungspegelwähler
leitung en mit Wählerleitungen 72a und 72b und einen zweiten
Satz von Spannungspegelwählerleitungen mit Wähl er leitung en 7^Q-
und 74-b· Jeder der Stufenpegelwählerschalter 68sO-68s2, 68s4 und
68s6 der ersten Untergruppe 68a der Wähl er schalt er 68s ist zwischen die Spannungspegelwählerleitung 72a und eine andere entsprechende
Anzapfung der Stufenanzapfungen 62sO, 62s2, 62s4
und 62s6 verbunden. Jeda? der Stufenpegelwählerschalter 68s1, 68s3
und 68s5 der zweiten Untergruppe 68b der Wähl er sch alt er 68s ist
zwischen die Spannungswählerleitung 72b und eine andere entsprechende
Anzapfung der Stufenanzapfungen 62s1, 62s3 und 62s5 verbunden.
In gleicher Weise ist Jeder der Stufenpegelwählerschalter
7OsO, 7Os2, 70s4 und 70s6 der ersten Untergruppe 70a der
Wähl er schalt er 70s zwischen die Spannungspegelwählerleitung 7^-a
und eine verschiedene entsprechende Anzapfung der Stuf enanzapfungen 62sO, 62s2, 62s4 und 62s6 verbunden. Jeder der Stufenpegelwählerschalter
70s1, 7Oß3 und 70 s5 der zweiten Untergruppe der
Wählerschalter 70s ist zwischen die Spannungspegelwählerleitung
74b und eine andere entsprechet Anzapfung der Stufenanzapfungen
62s1, 62s3 und 62s5 verbunden. Der in der Untergruppe 68b enthaltene
Kommutatorpegelwählerschalter £8c ist zwischen die Spannungspegelwählerleitung
72b und die Kommutatoranzapfung 62c verbunden.
Der in der Untergruppe 70t1 enthaltene Kommutatorpegelwählerschalter
70c ist zwischen die Spannungspegelwählerleitung
74b und die Kommutatoranzapfung 62c geschaltet. Somit sind, wie
es in der Zeichnung dargestellt ist, die Spannungspegelwählerschalter
in jeder der vier Untergruppen der Wählerschalter 68s und 70s zwischen eine entsprechende Leitung der Spannungspegelwählerleitungen
70a, 70b, 72a und 72b und nicht benachbarte Spannungsanzapfungen 62 an dem Spartransformator 50 geschaltet.
Der Spannungspegelkommutator 66 umfaßt eine erste und zweite Gruppe von Spannungspegelkommutatorschaltern 76 und 78. Die .
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erste Gruppe von Spannungspegelkommutatorschaltern 76 umfaßt
ein Paar von Kommutatorschaltern 76a und 76b. Die zweite
Gruppe von Spannungspegelkommutatorschaltern 78 umfaßt ein
Paar van Kommutatorschaltern 78a un<ä 78"b. Die Spannungspegelkommutator
schalt er 76a und 76b in der ersten Gruppe 76 und
die Spannungspegelkommutatorßchalter 78a und 78b in der zweiten
Gruppe 78 sind jeweils durch einen zweiseitig gesteuerten
(bicontrol), zweiseitigen (bilateral) elektronischen Sctalter vorgesehen, der in der Zeichnung als ein Paar von entgegengesetzt
gepolten Transistoren dargestellt ist. Zusätzlich umfaßt der Spannungspegelkommutator 66 eine erste und zweite Spannungspegelkommutatorleitung
oder Spannungsausgangsleitung 80 und Jeder der Spannungspegelkommutatorschalter 76a und 76b ist zwischen
eine andere entsprechende Leitung der Spannungspegelwählerleitungen 72a und 72b und die erste Spannungspegelkommutatorleitung
80 geschaltet. Jeder der Spannungspegelkommutatorschalter 78a und 78b ist zwischen eine andere entsprechende
Leitung der Spannungspegelwählerleitungen 74-a und 7^b und die
zweite Spannungspegelkommutatorleitung 82 geschaltet. Somit ist jeder der Spannungspegelkommutatorschalter 76a, 76b, 78a und 78b
zwischen eine andere entsprechende Untergruppe der Untergruppen 68a, 68b, 70a oder 70b und eine entsprechende Ausgangsleitung
80 oder 82 geschaltet. Die Bedeutung dieser Beziehungen wird nachfolgend erläutert.
Der Normalspannungspegelgenerator (voltage level synthesizer)
4-6 umfaßt einen ersten Normalspannungspegelgenerator mit der ersten Gruppe von Spannungspegelwählerschaltern 68 und der
ersten Gruppe von Spannungspegelkommutatorschaltern 76 und
einen zweiten Normalspannungspegelgenerator mit der zweiten Gruppe von Spannungspegelwählerschaltern 70 und der zweiten
Gruppe von Spannungspegelkommutatorschaltern 78. Die erste
Gruppe von Spannungspegelkommutatorschaltern 76 ist mit der ersten Gruppe von Stufenpegelwählerschaltern 68s kombiniert
zur Erzeugung eines der oberen linken oder rechten Spannungs-
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to
abschnitte UL oder UR der Fig. 2 oder eines der unteren linken oder rechten Spannungsabschnitte LL oder LR der Fig. 2 in Abhängigkeit von der Erregungspolarität an der Anzapfung 62i. Die
zweite Gruppe von ßpannungspegelkommutatorschaltern 78 ist mit
der zweiten Gruppe von Stufenpegelwählerschaltern 70s kombiniert
zur Erzeugung des anderen der oberen linken oder rechten Spannungsabschnitte UL oder UR oder des anderen des unteren linken oder
rechten ßpanmingsabschnittes LL oder LR. Weiterhin sind die
erste und zweite Gruppe von ßpannungspegelkommutatorschaltem 76 und 78 Jeweils mit einem entsprechenden der ersten und zweiten
Kommutatorpegelwähler schalt er 68c und 70c kombiniert zur Erzeugung
eines anderen Impulses der oberen und unteren Kommutatorspannung eimpul se Sue und Sie der Fig. 2.
Die oberen linken und rechten Spannungsabschnitte UL und UR
werden während der Intervalle von 60 elektrischen Grad erzeugt, wenn die an dir Eingangsanzapfung 62i angele^e Treibspannung
sich auf ihrem oberen Potential Eup befindet, so daß der obere Satz von Stuf enpegeln EuO-Eu6 an den Stuf enanzapfungen 62sO-62s6
entsprechend but Verfügung stehen. Eine der ersten und zweiten Gruppe von ßtufenpegelwählerschaltern 68s und 70s verbindet
aufeinanderfolgende Anzapfungen der Transformatoranzapfungen
in aufsteigender Folge während aufeinanderfolgenden Perioden der linken Gruppe" von Stufenperioden P10-P16, um die einzelnen
ßpannungsstufen EuO-Eu6 in dem oberen linken Spannungssegment
zu bestimmen. In gleicher Weise verbindet die andere der ersten und zweiten Gruppe von ßtufenpegelwählerschaltern 68s und 70s
aufeinanderfolgende Anzapfungen der Transformatorabzapfungen in absteigender Folge während aufeinanderfolgenden Perioden
der rechten Gruppe von ßtufenperioden PrO-Pr6, um die einzelnen
Spannung« stuf en EuO-Eu6 in dem oberen rechten ßpannungsabschnitt
UR zu bestimmen.
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In gleicher Weise werden der untere linke und rechte Spannungsabschnitt LL und LR während den Intervallen von 60 elektrischen
Grad gebildet, wenn die an die Eingangsanzapfung 62i angelegte 1BsIbspannung sich auf dem unteren Potential EIp befindet, so daß
der untere Satz von Stufenpegeln E10-E16 an den Stufenabzapfungen
62sO-62s6 entsprechend zur Verfügung steht. Eine der ersten und zweiten Gruppe von StufenpegelWählerschaltern 68s und 70s
verbindet aufeinanderfolgende Anzapfungen der Transformatoranzapfungen in aufsteigender Folge während aufeinanderfolgenden
Perioden des linken Satzes von Stufenperioden P10-P16, um
die einzelnen Spannungsstufen E1Q-E16 in deöt· unteren linken
Spannungsabschnitt UL zu bestimmen. Die andere der ersten und
zweiten Gruppe von Stufenpegelwählerschaltern 68s und 70s verbindet
aufeinanderfolgende Anzapfungen der Transformatoranzapfungen in absteigender Folge während aufeinanderfolgenden
Perioden des rechten Satzes von Stufenperioden PrO-Pr6, um die
einzelnen Spannungsstufen E10-E16 in dem unteren rechten Spannungsabschnitt LR zu definieren.
Zusätzlich steht, wenn die an die Eingangsanzapfung 62i angelegte Treibspannung sich auf ihrem oberen Potential Eup befindet,
die obere Kommutatorspannung Euc an der Kommutatoranzapfung 62c zur Verfügung. Wenn sich die Treibspannung zu dem oberen
Potential Eup verlagert, liefert der Koiamutatorpegelwählerschalter
68c in der ersten Gruppe der Spannungspegelwählerschalter 68 den oberen Kommutatorspannungsimpuls Sue der Fig»2· In gleicher
Weise steht, wenn die an die Eingangsanzapfung 62i angelegte Treibspannung sich auf ihrem unteren Potential EIp befindet,
die untere Kommutatorspannung Eic an der Kommutatoranzapfung 62c zur Verfügung. Wenn sich die Treibspannung zu dem unteren Potential
EIp verlagert, liefert der zweite Kommutatorpegelwählerschalter 70c in der zweiten Gruppe von Spannungspegelwählerschaltern
70 den unteren Kommutatorspannungsimpuls Sie der
.2.
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Bevorzugt bestimmt eine der ersten und zweiten Gruppe von
Spannungspegelwählersdaltern 68 und 70 den oberen rechten
und unteren linken Spannungsabschnitt UE und LL, während
die andere der ersten und zweiten Gruppe von Spannungspegelwähl
er schaltern 68 und 70 den unteren rechten und den oberen
linken Spannungsabschnitt LR und UL bestimmt. Dadurch wird der mechanische Aufwand für den erforderlichen Taktsteuergenerator
(der nachfolgend im einzelnen erläutert wird) vereinfacht, indem das Erfordernis zum Abschalten der Stufenpegelwählerschalter
68sO und 7OsO beseitigt wird, da die entsprechenden
Gruppen kontinuierlich von dem oberen rechten Spannungsabschnitt UR zu dem unteren linken Spannungsabschnitt
LL und von dem unteren rechten Spannungsabschnitt LR zu dem oberen linken Spannungsabschnitt UL übergehen. Alternativ kann
eine der ersten und zweiten Gruppe von Spannungspegelwählerschaltern 68 und 70 das obere und untere linke Spannungssegment
UL und LL bestimmen, während die andere der ersten und zweiten Gruppe von Spannungspegelwählerschaltern 68 und 70
den oberen und unteren rechten Spannungsabschnitt UR undLR bestimmen kann»
Im Betrieb werden die in der beschriebenen Weise zur Verfugung
stehenden Stufenwellen mit einem Leistungs-Mittelspannungsabschnitt
von dem Inverter 26 kombiniert, um die drei ^eiter-Nulleiter-Spannungen
der !Fig. 2 zu jedem Zeitmoment vorzusehen. Durch die 12O°-3?hasenverschiebung der drei Wellen wird der Vorteil
erreicht, daß einer der drei immer eine einseitig gerichtete Leistungs-Mittelspannung einer ersten Polarität geliefert
wird, während den anderen zwei Stufenwellenabschnitte der anderen Polarität geliefert werden. Ein linker und einiechter Stufenabschnitt
sind immer gleichzeitig erforderlich und es werden weder zwei linke Abschnitte noch zwei rechte Abschnitte je zur
gleichen Zeit benötigt.
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215282? C
Wie oben bereits beschrieben wurde, sind die Spannungspegelkömmutatorschalter
in der ersten und zweiten Gruppe 76 und 78
jeweils durch einen zweiseitig gesteuerten elektronischen Schalter und die Spannungspegelwählerschalter in der ersten und zweiten
Gruppe 68 und 70 jeweils durch einen einseitig gesteuerten
elektronischen Schalter vorgesehen. Die Spannungspegelkommutatorschalter
in jeder der ersten und zweiten Gruppe 76 und 78
kommutieren oder schalten die Spannungspegelwählerschalter in
einer anderen entsprechenden Gruppe der ersten und zweiten Gruppe
68 und 70 ab. Dies kann am besten erläutert werden, indem die Betriebsweise
der ersten Gruppe von Spannungspegelkommutatorschaltern 76 und der ersten Gruppe von Spannungspegelwählerschaltern
analysiert wird. Die Betriebsweise der zweiten Gruppe von Spannungspegelkommutatorschaltern
78 und der zweiten Gruppe von Spannungspegelwählerschaltern
70 ist im wesentlichen identisch. In der folgenden Beschreibung werden die Begriffe "aufgetastet" und
"nicht austastet" bei der Beschreibung der Betriebsweise der
verschiedenen elektronischen Schalter verwendet. Ein, elektronischer
Schalter wird "austastet", wenn ein Vorspannungssignal an die Steuerelektrode des Schalters angelegt wird. Ein elektronischer
Schalter ist "nicht aufgetastet", wenn das Vorspannungssignal
von der Steuerelektrode des Schalters weggenommen ist.
Wenn einer der Spannungspegelwählersohalter 68sO, 68s2, 68s4-
und 68s6 in der Untergruppe 68a aufgetastet wird, wird der
Spannungspegelkommutatorschalter 76a ebenfalls aufgetastet.
Im aufgetasteten Zustand ist der Spannungspegelkommutatorschalter
76a leitend, um eine Leitung von den Spannungspegelwählerschaltern in der Untergruppe 68a zuzulassen. In gleicher Weise
wird, wenn einer der Spannungspegelwählerschalter 68s1, 68s3, 68s5 und 68c in der Untergruppe 68b aufgetastet wird, der Spannungspegelkommutatorschalter
76b aufgetastet. Im aufgetasteten
Zustand ist der Spannungspegelkommutatorschalter 76b leitend und gestattet die Leitung von den Spannungepegelwählerechal-
- 23 209818/0764
tern in der Untergruppe 68b. Weiterhin ist, wenn der Spannungspegelkommutatorschalter
76b aufgetastet ist, der Spannungspegel-konmutatorechalter
76a nicht aufgetastet. Im nicht aufgetasteten
Zustand Behaltet der Spannungspegelkommutatorschalter 76a ab, um
den Strom von den Spannungspegelwählerschaltern in der Untergruppe
68a zu unterbrechen und die vorher aufgetasteten Schalter dieser Untergruppe abzuschalten. In ähnlicher Weise ist, wenn der SpannuttgspegelkoMautatorschalter
76a aufgetastet ist, der Spannungspegelkommutatorechalter
76b nicht aufgetastet. In dem nicht aufgetasteten Zustand schaltet der Spannungspegelkommutatorschalter
76b ab, um Strom von den Spannungspegelwählerschaltern in der Untergruppe 68b zu unterbrechen und die vorher aufgetasteten
Schalter abzuschalten. Dieser Vorgang wiederholt sich kontinuierlich,
wenn die Spannungspegelwählerschalter in der ersten
Gruppe 68 aufeinanderfolgend in einer wechselnden aufsteigenden
und absteigenden Tolge aufgetastet werden«
Bevonuft werden die ipannungspegelkommutatorschalter 76a und 76b
wechselweise gleichzeitig an- und abgeschaltet. D.h., der Spannungspegelkoemutatorschalter
76b wird aufgetastet und leitend gemacht in dem gleichen Augenblick, wenn der Spannungspegelkommutatorschalter
76a zugetastet und nicht leitend gemacht wird und umgekehrt. Jedoch schaltet aufgrund der inhärenten Zeitverögerung
zwischen der Zeit, wann ein Transistor zugetastet wird, und der Zeit, wann der Transistor zu leiten aufhört, der aufgetastete
Schalter der Spannungspegelkommutatorschalter 76a und 76b tatsächlich
einen Augenblick vorher ein, bevor der nicht aufgetastete bzw. zugetastete Schalter der Spannungspegelkommutatorschalter
abschaltet. Durch diesen Betrieb eines Einschaltens vor dem Abschalten der Spannungspegelkoinmutatorschalter 76a und 76b
wird verhindert, daß die Bedingung eines offenen Kreises für die Last 10 entsteht. Eine momentane Kurzschlußbedingung wird zwischen
benachbarten Anzapfungen der Spannungsanzapfung;en 62 des
TranefoAtors 50 aufgeprägt} jedoch ist der resultierende Kurzsc_hlußstrom
unbedeutend aufgrund des gesamten Stromverzogerunca-
- ?Λ - 209818/0764
Sr
effektes, der durch die Induktivität der Wicklung 60 vorgesehen
ist.
Aufgrund der Aufteilung der ersten Gruppe von Spannungspegelwähl
er schal tern 68 in. die Untergruppen 68a und 68b ist die über
die Spannungspegelkommutatorschalter 76a und 76b in der ersten
Gruppe 76 angelegte Spannung niemals größer als die maximale
Spannungsdifferenz zwischen irgendwelchen zwei benachbarten Anzapfungen
der Spannungsanzapfungen 62 des Spartransformators 50. Infolgedessen ist die maximale Spannungsbemessung bzw. maximale
Wennspannung der Spannungspegelkommutatorschalter 76a und 76b klein im Vergleich zu den maximalen durch den Transformator 50
erzeugten Spannungen. Dieses Merkmal der dargestellten Leistungsversorgung 16 gestattet es, die Spannungspegelkommutatorschalter
76a und 76b und die Spannungspegelkommutatorschalter 78a und 78b
mit Transistoren relativ geringer Spannung selbst dann vorzusehen, wenn der Spanmings- und Energieausgang der Leistungsversorgung
relativ hoch ist. Die Irholungszeit für die elektronischen
Schalter der Normalspannungspegelgeneratoren liegt in. der
Größenordnung von 25 Mkrosekunden und infolgedessen atellt
die Erholungszeit keinen Grenzwert dar, der die Anzahl von
Stufen in der Wellenform bei nomelen fre$uei3£«B. !ΜφΤΝΜί*
Die Anzahl der Stufen in der Leiter-Hulleiter-3paranmg wird
durch die Grenzverbesserung des Grundwellengenalte· 4er resultierenden Leiter-Leiter-ßpannungen und Herst»llun#ikoapro*ieee
zwischen Grüße, Komplexität, Kosten und BetriebetuTerläeeigkeit
primär bestimmt.
Die erste und zweite Gruppe von Spaisnungepegelwählerechaitern 68
und 70 kann in jede gewünschte Anzahl von Untergruppen geteilt
werden, solange die Spannungspegelwählerschalter in jeder der
Untergruppen mit verschiedenen nicht benachbarten Anzapfungen der opannuncjrianüopfungen o? dos opartransformators 50 verbunden
209818/0764
sind. Zusätzlich, müssen für Jede Untergruppe in jeder der
ersten und zweiten Gruppe der Spannungspegelwählerschalter 68 und 70 eine entsprechende Spanaungspegelwählerleitung und
ein entsprechender Spannungspegelkonuautatorschalter vorgesehen
werden. Der Links/Rechts-Spannungsverteiler 28 umfaßt eine erste
und zweite Gruppe von Links/Rechts-Phasenwählerschaltern 84 und
86. Die erste Gruppe von Links/Rechts-Phasenwählerschaltern
umfaßt Wählerschalter 84a, 84b und 84c und die zweite Gruppe
von Links/Rechts-Phasenwählerschaltern 86 umfaßt Wählerschalter
86a, 86b und 86c. Jeder der Phasenwählerschalter 84a, 84b,
84c und 86a, 86b und 86c wird durch einen einseitig gesteuerten, zweiseitigen elektronischen Schalter vorgeaehen, der in
der Zeichnung durch zwei entgegengesetzt gepolte gesteuerte Gleichrichter dargestellt ist. Jeder der Links/Recht s-3hasenwählerschalter
84a, 84b und 84c in der ersten Gruppe 84 ist zwischen eine verschiedene entsprechende Leitung der Phasenleitungen
A, B und 0 und die erste ßpannungsausgangsleitung
geschaltet. Jeder der Links/Rechts-Phasenwählersehalter 86a, 86b
und 86c in der zweiten Gruppe 86 ist zwischen eine verschiedene entsprechend· Leitimg der Phaeenleitungeii A, B una C unddie zweite
Spannungsausgangaleitung 82 geschaltet. Jeder der ersten, und «weit·» Srupj»· τ»ο Linkf/l*chts~ffc««m*äfilerechalte:ra 84 und
36 legt einen entsprechend». Abschnitt der oberen linken und
rechten Spennungeabechaitte UL und UR und «inen der entsprechenden
Abschnitt· der unteren linkem u*d reefcfcea Bj»aimnfi»ft.bgohnitt»
LL und XM an die Fha«*nl»ituagen A, B und O an, ua di« eatepreeke
den oberen und unteren linken und rechten ¥ellöaXor»*b*ehnitte im
jeder Periode von jeder der Leiter-Sulleitifr-Speiuiungswellenformen
Va-n, Vb-n und tc-n in Fig. 2 *u definieren. Hehr im. «irireinen
übertragen die LinJka/Kechts-Phaeenitiählerechalter in der
ersten Gruppe 84 den Abschnitt der oberen linken und rechten Spannungsabschnitte UL und UR und den Abschnitt der unteren
linken und rechten Spannung cab schnitte LL und LR, die auf der
- 26 -
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SAD ORIGINAL
2152522
ersten Spannungsausgangsleitung 80 erscheinen. In gleicher Weise übertragen die Links/Rechts-Phasenwählerschalter in
der zweiten Gruppe 86 den Abseh__nitt der oberen linken und
rechten Spannungsabsehnitte UL und UE und den Abschnitt der unteren linken und rechten Spannungsabschnitte LL und LR, die
an der zweiten Spannungsausgangeleitung 82 erscheinen.
Zusätzlich legt jede der ersten und zweiten Gruppe von Links/ Recbts-PhasenwählerschaliBm 84 und 86 einen entsprechenden Impuls
des oberen und unteren Kommutatorspannungsimpulses Sue
und Sie an die Phasenleitungen A, B und G an, um eine andere
Gruppe der ersten und zweiten Gruppe von Mittelspannungs-Phasenwählerschalter
40 und 42 durch erzwungene Kommutierung oder Kommutierung durch Vorspannung in Sperrichtung umzuschalten.
Mehr im einzelnen wird der obere Kommutator spannungsimpuls Sue
durch die Links/fiechts-Phasenwählerechalter in der ersten Gruppe
84 angelegt, um die gesteuerten Gleidhrichter in der ersten Gruppe
40 abzuschalten, die den oberen Mittelspannungsabschnitt UC übertragen.
In gleicher Weise wird der untere Kommutator spannungsimpuls Sie durch die Links/Rechts-Phasenwählerschalter in der
zweiten Gruppe 86 angelegt, um die gesteuerten Gleichrichter in der zweiten Gruppe 42 abzuschalten, die den unteren Mittelspannungsabschnitt
LO übertuen. Jedoch können in einer alternativen
Ausführungsform die ersten und zweiten einseitigen Kommutatorpegelwählerschalter 68c und 70c durch einen einzelnen
zweiseitigen Koiomutatorpegelwählerschalter ersetzt werden
und eine der ersten und zweiten Gruppe von Links/Rechts-Phasenwählerschaltern
84 und 86 kann sowohl den oberen als auch den unteren Kommutatorspannungsimpuls Sue und Sie übertragen.
In entsprechender Weise legt jede Gruppe der ersten und zweiten
Gruppe von Hittel-Phasenwählerschaltern 40 und 42 ein verschiedenes
Segment der oberen und unteren Mttelep«tiiiun§»««fpeente UG
und LC an die Phasenleitungen A, B und C an, um die erste und
- 27 209818/0764
zweite Gruppe von Links/Rechts-Phasenwählerschaltern 84 und 86
durch erzwungene Kommutierung oder Kommutierung durch Vorspannung in ßperrichtung zu kommutieren. Insbesondere wird der obere
Mittelspaimungeebschnitt UC durch die MittelBpannungs-Phasenwählerschalter ,in der ersten Gruppe 40 angelegt, um die Links/
Rechts-Phasenwählerschalter in der Gruppe der ersten und zweiten Gruppe 84 und 86 abzuschalten, die den oberen linken Spannungsabschnitt HL überträgt. Der untere Mittelspannungsabschnitt LC wird durch die Mittelspannungs-Phasenwählerschalter
in der zweiten Gruppe 42 angelegt, um die Links/Eechts-Phasenwählerschalter in der Gruppe der eesten und zweiten Gruppe 84
und 86 abzuschalten, die den unteren linken Spannungsabschnitt LL überträgt. Durch die Kommutatorschalter 76 und 78 bewirkte
Abschaltkommutierung (starvation commutation) ist für Lasten mit NiederleistungBfaktoren bzw. niedrigen Leistungsfaktoren erforderlich. Bevorzugt sind diese zwei Kommutierungen bzw. Umschaltungen
di· einzigen für die Gruppen 84 und 86 erforderlichen Umschaltun-
Bevoreugt wird ein· verschiedene Gruppe der ersten und zweiten
Gruppe von Links/Bechts-Phasenwähler schal tern 84 und 86 durch
jeden der oberen und unteren Mittelspannungsabschnitte UC und LC abgeschaltet. Alternativ wird die Gruppe der ersten und zwei
ten Gruppe von Links/Bechts-Phasenwählerschaltern 84 und 86, die
die oberen und unteren linken Spannungsabschnitte UL und LL überträgt,
alternativ sowohl durch das obere als auch das untere Mttelspannungssegment UC und LC abgeschaltet. Weiterhin wird
alternativ die Gruppe der ersten und zweiten Gruppe von Linieo/
liechts-Phasenwählersclialtern CA- und ^G, die die oberen und unteren
rechten Spannungsabschnitte UE und LR überträct, inherent
durch erzwungene Kommutierung koimutiert, wenn sich die oberen
und unteren rechten Spannungsabschnitte UE und LR auf dein neutralen
Potential bzw. Nullpotential tefinden. Somit sieht die
Leistungsquelle 16 entweder-in dem bevorzugten Fall oder in
dem alternativen Fall eine komplementäre Koinmutation zwischen
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BAD ORjGiNAL
2152522
der ersten und zweiten Gruppe von Mittel-Phasenwählerechaltern
40 und 42 und der ersten und zweiten Gruppe von Links/Rechts-Pliasenwählerschaltern
84 und 86 vor.
Wie oben erläutert wurde, werden die erste und zweite Gruppe von Stufenpegelwählerschaltern 58s und 70s, die erste und zweite
Gruppe von Spannungskommutatorschaltern 7& und 78 und die erste
und zweite Gruppe von Links/Rechts-Phasenwählerschaltern 84 und
86 durch zweiseitige elektronische Schalter vorgesehen. Wenn ein Paar von Beipassdioden 88u und 881 Jeweils parallel zu einem
anderen entsprechenden Schalter der Treibspannungsinverterschalter
54u und 541 geschaltet ist, wie es dargestellt ist,
besteht ein Blindstrompfad durch den Links/Hechts-Spaimungsverteiler
28 und durch den Links/Rechts-Spanmingsgenerator 24 zu jeder Zeit. Infolgedessen kann die Leistungsquelle 16 in eine
last 10 mit einem Leistungsfaktor herunter Ms zum Cosinus des
Winkels, bei dem das LeistungsZentrum beginnt, arbeiten. Wenn
weiterhin eine erste und zweite Gruppe von Beipassdioden 90 und
92 Jeweil« parallel zu einer anderen entsprechenden Gruppe der
ersten und zweiten Gruppe von Mittel-Phasenwählerschaltern 40
und 42 geschaltet ist, wie es in der Zeichnung dargestellt ist, beeteht ebenfalls ein Blindstrompfad durch den Mittelspannungsverteiler
26 und den Mittelspannungsgenerator 22 zu jeder Zeit. Infolgedessen kann die Leistungsquelle 16 in eine Last 10 arbeiten,
die einen Yoreilungs- oder ITacheilungs-Leistungsfaktor herab
bis etwa 0,0 aufweist.
In Pig. 6 ist ein Taktsteuerdiagramm dargestellt, das den Betrieb
der verschiedenen elektronischen Schalter in dem Linkß/Rechts-Spannungsgenerator
24 über ein Brittol einer Periode oder ein Intervall von 120 elektrischen Grad definiert. Die in Fig. 6
darcestellte Taktsteuerfolge wird dreimal wiederholt für eine
volle Periode von 360 elektrischen Grad. In Fig. 7 ist ein Taktet
euer diagramm dargestellt, das den Betrieb der verschiedenen
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elektronischen Schalter in dem Mittelspannungsverteiler 26 und dem Links/Rechts-Spannungsverteiler 28 über eine volle
Periode von 360 elektrischen Grad definiert. Die gestrichelten
Bereiche in den Fig. 6 und 7 repräsentieren Periodenzeiten, während deren die entsprechenden elektronischen Schalter
zum Leiten aufgetastet sind. Durch die Steuer- und Zeittaktfolge der Pig. 6 und 7 wird eine Wellenform erzeugt, die sieben
Spannungsstufen und ein 60o-Leistungszentrum ähnlich dem
in Fig. 2 gezeigten aufweist und die Amplitude und Data? jeder Stufe wird in Abhängigkeit von dem obigen Beispiel 10 unter
der Hinzufügung von Kommutierungsimpulsen bestimmt.
In den Fig. 8 und 9 sind Steuer- und ZeittaktdiaGramme zur Erzeugung
von Leiter-Nulleiter-Spannungen von fünf Stufen mit einem Leistungsetntrum von 92,8° (87,8° plus 5° Eommutierungsimpuls)
dargestellt. Die erforderliche Vorrichtung unterscheidet sich von der der Fig. 5 dadurch, daß fünf Spannungsanzapfungen
62sO~62s4 angeordnet sind, um die Spannungsstufen vorzusehen,
und die Spannungsanzapfungen 62s6 und 62s5 und die zugeordneten
Schalter entfallen. Die gestrichelten Bereiche in den Fig. 8 und 9 zeigen die Feriodenzeiten, in denen die entsprechenden elektronischen
Schalter leitend aufgetastet sind.
Die erforderliche G-esamt-Zeittaktsteuerung kann erreicht werden,
indem eine geeignete Quelle für Impulse, die als Schrittimpulse dienen, vorgesehen wird. Diese werden bevorzugt zu einem Digitalzähler
geliefert, der eine ausgewählte Anzahl von Schrittimpulsen zählt, sich auf Null zurückstellt und dann das Zählen
wiederholt. Jedes vollständige Zählen repräsentiert die volle 360°-Periode. Eine geeignete Zahl von Impulsen in einem Binär-Digitalsystem
ist beispielsweise 1024-, die 10 kennzeichnende
Ziffern in einer Binärzahl repräsentiert. Jeder Impuls repräsentiert
dann etwa 0,3 der Grundwelle und die entsprechenden Schalter
können mit dieser Zeitgenauigkeit an- und abgeschaltet wer-
- 30 -209818/07S4
bad original
den. So kann beispielsweise, wenn es erwünscht ist, bei 60°
im wesentlichen mit den Schaltern 78b und 78c, Fig· 5 und 6,
zu schalten, die Zahl so eingestellt werden daß dieser Vorgang
bei 170 Impulsen erfolgt, was im wesentlichen ein Sechstel
von 1024· ist. In gleicher Weise können andere Schaltvorgänge
angestoßen v/erden durch das Vorhandensein einer Digitalzahl gleich dem richtigen Anteil der 360°-Gesamtperiode.
Es wird jetzt das Einsetzen von Kommutierungsimpulsen beschrieben.
Nach Fig. 2 ist es erforderlich, die oberen und unteren Kommutatorspannungsstufen
oder Impulse Sue und Sie in jeder Periode
jeder Leiter-Hulleiter-Spannungswellenform Va-n, Vb-n und Vc-n
zu entwickeln. Der obere Kommutatorspannungsimpuls Sue erscheint
zwischen dem oberen mittleren Wellenformabschnitt UC und dem oberen rechten Wellenformabschnitt UR. Der untere Kommutatorspannungsimpuls
Sie erecheiifc zwischen dem unteren mittleren
Wellenformabschnitt LG und dem unteren rechten Wellenformabschnitt
Iü. Somit ist die Dauer des oberen und unteren Kommutatorspannungsimpulses
Sue und Sie nur momentan. Weiterhin weist der obere Kommutatorspannungsimpuls
Sue eine Größe Euc auf, die oberhalb des oberen Potentials Eup liegt, während der untere Kommutatorspannungsimpuls
Sie eine Größe Eic aufweist, die unterhalb des unteren
Potentials EIp liegt.
Die Koiamutatorspannungsimpulse Sue und Sie in den Leiter-NuIlleiter-Spannungswellenformen
Va-n, Vb-n und Vc-n erzeugen entsprechende KonmutatoraparinungGimpulse S'uc und S'Ic in den Leiter-Leiter-Spannungsv/Gllenforinen
Va-b, Vb-c und Vc-a. Wie es zu erwarten iijt, wird durch das Vorhandensein der Iloiamutatorspannungsinpulüo
in den Leiter-iTulleiter-Spannungowellenformen Va-n, Vb-n
und Vc-n und den Leiter-Leiter-Spannungswellenformen Va-b, Vb-c
und Vc-a die gesamte harmonische Verzerrung geringfügig erhöht.
- 31 -
209818/0764
8AD ORiGiNAL
Der erfindungsgemäße Inverter nimmt Lasten mit einem Niederleistungßfaktor
bzw. geringen Leistungsfaktor an, da von den. Linienleitungen bzw. Leitern her gesehen ein Stromfluß in beiden
Richtungen durch den Inverter zu allen Zeiten möglich ist. Infolgedessen kann das System Lasten mit Leistungsfaktoren bis
herab zu Null annehmen. Dadurch und durch andere Eigenschaften ist der Inverter für einen weiten Bereich von Anwendungsfällen
geeignet. Wenn die Schrittimpulse, die die IP_requenz und Phase
für die Ausgangsapannung bestimmen, von einer zweiten Wechselspannungsquelle
abgeleitet oder anders vorgesehen werden, um eine Außgangsspannungs-Synchronisierung zu liefern, kann die
erfindungßgemäße Vorrichtung parallel mit einer solchen anderen (juelle mit einer inhärenten Lastteilungsstabilität betrieben
werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann permanent mit einer unabhängigen synchronisierten Spannungsquelle verbunden
sein. Bei einem Ausfall der anderen Quelle nimmt dann die erfindungsgemäße
Vorrichtung die Last ohne Unterbrechung der kontinuierlichen Wechselspannung zu der Last auf.
- Patentansprüche -
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Claims (9)
1.] Dreiphasen-Wechselrichter, der ausgehend von einer Einwegspannungsquelle
im wesentlichen sinusförmige Spannungen "bei einer vorgewählten Frequenz auf einer Gruppe von Dreiphasen-Leiterleitungen
erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Inverter (26) zwischen die
Quelle und die Leitungen geschaltet ist, eine im wesentlichen auf der Oberseite abgeflachte Ausgangsleistung erzeugt,
die die Polarität mit dem Dreifachen der Frequenz wechselt, und Dreiphasen-Yollwellen-Spannungen auf den
Leitungen bei dieser frequenz entwickelt, daß ein zweiter Einphasen-Inverter (52) eine Wechselausgangsleistung in
Synchronisation mit dem ersten Inverter (26) mit dem Dreifachen
der Frequenz liefert und ansteigende und abfallende
Wellenformabschnitte erzeugt, und daß ein Spannungsverteiler
(28) die ansteigenden und abfallenden Wellenformabschnitte
an die Leitungen (A', B bzw. C) entsprechend anlegt, so daß Spannungen zwischen entsprechenden Paaren von
Leiterleitungen in wesentlicher Annäherung an Sinusspannungen bei der Frequenz zusammengesetzt werden, indem entsprechende
ansteigende, abfallende und abgeflachte Wellenabschnitte kombiniert werden.
2. Wechselrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine neutrale Bezugspotentialleitung
bzw. liulleitung vorgesehen ist und daß die zwischen jeder Leiterleitung und dem Nulleiter erzeugte Spannungewellenform:
(a) im wesentlichen oben abgeflacht in ihrem oberen und unteren mittleren 60°-Abschnitten ist,
- 33 -
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(b) die Gleichung
X - K (2 sin (wt + —|-— ) -1):
in dem 00-60°-Abschnitt annähert und
(c) in den positiven und negativen Halbperioden und um jede 90°-Achse symmetrisch ist.
3. Wechselrichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Null-Bezugspotentialleitung vorgesehen
ist und daß die zwischen jeder Leiterleitung und dem Nulleiter gemessene Spannung über wesentlich mehr als 60°
im wesentlichen oben abgeflacht ist, wobei ansteigende und abfallende Verbindungsstücke aufeinanderfolgende oben abgeflachte
Abschnitte verbinden.
4. Wechselrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einph&seninverter (52) Wechselspannungen
mit oben abgeflachter Wellenform an zumindest eine Induktivität (50) anlegt und daß der Spannungsverteiler
(28) aufeinanderfolgend mit Anzapfungen (62sO-62s6) an der Induktivität verbunden ist zur Erzeugung der ansteigenden
und abfallenden Spannungen.
5. Wechselrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einphaseninverter (52) Wechselspannungen
mit oben abgeflachter Wellenform an zumindest eine Induktivität (50) mit Anzapfungen (62sO-62s6) daran
anlegt, daß die ansteigenden und abfallenden Spannungen gleichzeitig durch Verbinden der Anzapfungen in ansteigender
und abfallender Folge an ein Paar voa Ausgangsleitern
(76, 78) erzeugbar sind und daß der Spannungsverteiler (28)
mit den Ausgangsleitern verbunden ist.
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6. Wechselrichter nach Anspruch 5ι dadurch g e k e η η ζ
ei c h η e t, daß die Anzapfungen (62sO-62s6) mit
den Ausgangsleitern (76, 78) durch Zwischenausgangsleiter
(74a, 74b; 72a, 72b) verbunden sind, daß benachbarte
Anzapfungen mit abwechselnden Zwischenausgangsleitern verbunden sind und daß die Zwischenausgangsleiter
wechselweise mit den Ausgangsleitern (76, 78)
verbunden sind.
7. Wechselrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Dreiphaseninverter
(26) gesteuerte Gleichrichter (4-0, 42) aufweist und daß
der Spannungsverteiler (28) Kommutierungsimpulse an die
Leitungen (A, B und 0) anlegt, so daß das Leiten durch die gesteuerten Gleichrichter des ersten Inverters, wenn
es erforderlich ist, beendet wird und die Spannungsversorgung von dem Spannungsverteiler angestoßen bzw» begonnen
wird.
8. Wechselrichter nach Anspruch 7t dadurch gekennzeichnet,, daß die Induktivität (50) eine Aufwärts-
Spannungsanzapfung (62c) aufweist, die durch den Spannungs-
Leitßr-
verteiler (28) zu den/Leitungen an dem Endteil der oben abgeflachten
Spannungswelle verbunden wird, so daß die Kommutierungsimpulse erzeugt werden.
9. Verfahren zum Erzeugen von im wesentlichen sinusförmigen dreiphasigen Leiter-Leiter-Spannungen mit einer vorbestimmten
Frequenz auf drei Ausgangsleitern ausgehend von einer Gleichstromquelle, dadurch gekennzeichnet,
daß mit dem Dreifachen der Frequenz Rechteckwellen-Spannungsimpulse erzeugt werden, daß die Impulse aufeinanderfolgend
zu den Leitern verteilt werden, um auf
- 35 -
209818/0764
Leiter Äedrfceckwellen-Impule* zu erzeugen, die eine Verweilsseit über «inen Pbaßenninkel von zumindest 60° haben, daß mit
dem Dreifachen der ϊτφβηζ aufsteigende und abfallende Spannungswellenforfflenabschnitte erzeugt werden, daß die aufsteigenden und abfallenden Spannungswellenfonaenabechnitte aufeinanderfolgend eu den Auegangsleitern verteilt werden, um
Spannungen zwischen entsprechenden Paaren von Leiterleitungen in wesentlicher Annäherung an sinusförmige Spannungen
bei der Frequenz zusammenzusetzen, indem entsprechende aufsteigende, abfallende und oben abgeflachte Vellenabschnitte
kombiniert werden.
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