DE2247867C3 - Schaltungsanordnung zur Drehzahlsteuerung eines Wechselstrommotors - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung /ur Drehzahlsteuerung eines Wechselstrommotors, der mit Spannungen einstellbarer Frequenz von einem Umrichter gespeist ist, der eine den Strom folgerichtig auf die einzelnen Motorwickiungsphasen verteilende Thyristoranordnung enthält, die auf Sammelschienen geführte, aus Thyristorzweigen bestehende Thyrislorgruppen in einer Anzahl, die der Phasenzah! des Motors enispricht, aufweist, mit einer eine Wechselstrom- und eine Gleichstromquelle enthaltenden, durch Schalter derart umschaltbaren Stromversorgungseinrichtung, daß die Thyristoranordnung über die Sammelschienen im Bereich niedriger Drehzahlen des Wechselstrommotors mit Wechselstrom und im Bereich höherer Drehzahlen, bei denen die in den Statorwicklungen induzierte Spannung zur Kommutierung der Thyristoren ausreicht, mit Gleichstrom versorgt ist.

Eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art ist bekannt (vgl. Proc. IEE, Vol. 117 (Okt. 1970) Nr. 10, S. 1975-1985). Dabei wird im niedrigen Drehzahlbereich der Ankerstrom bei jeder Halbperiode der Quellen-Wechselspannung unterbrochen. Folglich kann der Ankerstrom einen bestimmten Wert nicht überschreiten, und bei sich stark änderndem Motordrehmoment wird unter Umständen das Anlaufmoment nicht groß genug, um den Motor anzufahren. Im Normal-Drehzahlbereich, also oberhalb einer vorgegebenen Drehzahl, sind zwei antiparallel geschaltete Thyristoren jeweils mit der Gleichstromquelle derart verbunden, daß im Leitzustand eines Thyristors die an den anderen, nichtleitenden Thyristor angelegte Spannung die Summe der Spannungen beider Teilgleichspannungsquellen ist, d. h. doppelt so groß wie die v/irksame Gleichspannung, weshalb die Thyristoren eine hohe Nennspannung (wegen Stoßspannung) haben müssen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Schaltungsanordnung der bekannten Art so auszubilden, daß der Motor im niedrigen Drehzahlbereich ein großes Anlaufdrehmomenl geringer Welligkeit entwickelt und trotzdem die Thyristoren eine niedrige Nennspannung aufweisen können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Thyristoranordnung aus Eingangs- und Ausgangs-Thyristorgruppen, die in ihrer Anzahl jeweils gleich der Phasenzahl des Motors sind, besteht, daß jede Thyristorgruppe eine Anzahl von Thyristorzweigen besitzt, die gleich der Phasenzahl der Wechselslromquelle ist, daß die Thyristorzweige jeder Eingangs-Thyristorgruppe anodenseitig mit ersten, der Phasenzah! der Wechselstromquelle entsprechenden Sammelschienen und kathodenseitig miteinander verbunden sind, daß die Thyristorzweige jeder Ausgangs-Thyristorgruppe kalhodenseitig mit zweiten, ebenfalls der Phasenzahl der Wechselstromquelle entsprechenden Sammelschienen und anodenseitig miteinander verbunden sind, daß der Kathodenpunkt jeder Eingangs-Thyristorgruppe mit dem Anodenpunkt einer entsprechenden Ausgangs-Thyristorgruppe verbunden ist und an diese Verbindungspunkte die Wicklungen des Motors angeschlossen sind, und daß im Bereich niedriger Drehzahl von der Versorgungseinrichtung Wechselstrom über die ersten

ind zweiten Sammelschienen eingespeist ist und im Bereich höherer Drehzahlen die ersten und zweiten iammelschienen jeweils in Verbindungspunkten miteinander verbunden sind und Gleichstrom zwischen diesen eingespeist ist.

Die Erfindung wird durch die Merkmale der 'Jnteransprüche weitergebildet.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird im Bereich niedriger Drehzahlen der Ankersirom durch die Thyristoren vollweg-gleichgerichtet, ζ. B. für die U-Phase durch die Thyristorenzweige der entsprechenden Eingangs-Thyristorgruppe, um aufeinanderfolgenden, dauernden Strom zu ergeben, indem die Kommutierung zwischen diesen Thyristorzweigen bewirkt wird. Demzufolge kann der Ankerstrom bei gleichen Bauelementen größer sein als bei der bekannten Anordnung. Darüber hinaus sind die Änderungen des Motordrehmoments kleiner und das Anlaufmoment größer als bisher. Im Bereich höherer Drehzahlen sind die Thyristorzweige einer Phase parallel an einen Anschluß einer Gleichspannungsquelle angeschlossen, weshalb sie vorteilhaft keine hohe Nennspannung (durch Stoßspannung) haben müssen und einen geringeren Nennstrom haben können.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine herkömmliche Schaltungsanordnung,

Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung des Betriebs der Schaltungsanordnung gemäß Fig. t,

Fig.3 ein Diagramm zur Erläuterung der bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig.! auftretenden Schwierigkeiten,

Fig.4 eine Schaltung zur Erläuterung der Spannungsverteilung in einem Teil der Schaltungsanordnung gemäß F ig. 1,

F i g. 5 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schallungsanordung,

Fig.6 und 7 abgewandelte Gleichrichter-Brückenschaltungen des in F i g. 5 dargestellten Ausführungsbeispiels,

Fig. 8 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, ähnlich F i g. 5 jedoch für drei Phasen,

Fig.9 drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,

Fig. 10 eine Abwandlung des in der F i g. 9 dargestellten Ausführungsbeispiels mit drei Phasen.

Zunächst werden im folgenden der Aufbau und der Betrieb eines üblichen sog. Stromrichtermotors, d. h. eines Synchronmotors mit gesteuertem Umrichter, zum besseren Verständnis der Erfindung erläutert.

In Fig. 1 ist ein herkömmlicher Stromrichtermotor dargestellt. Ein Umrichter 3, der Thyristorzweige bzw. Thyristoren UP\.. ■ WP₂ und LWi... WzV₂ umfaßt, ist mit einer Einphasen-Stromquelle 1 über eine Glättungsdrossel 2 verbunden. Der Ausgang des Umrichters 3 ist an einen Snychronmotor 4 angeschlossen, während ein Verteiler 5, der an den Synchronmotor 4, und ein Phasenschieber 6, der an die Stromquelle t und an eine Quelle für ein Steuersignal angeschlossen ist, mit einem UND-Glied 7 verbunden sind, das Logiksignale aus den Signalen des Verteilers 5 und des Phasenschiebers 6 erzeugt und Trigger-Signale in die jeweiligen Stcueranschluß-Elektroden der Thyristoren einspeist. ^ft5

In Fig.2 ist die Wirkungsweise der in der Fig. 1 gezeigten Schaltungsanordnung unter der Bedingung Harerestellt. daß die Frequenz der in den Synchronmotor 4 induzierten Gegen-EMK niedriger ist als die Frequenz der Stromquelle 1. Zur Vereinfachung wird im folgenden insbesondere die U-Phase des Synchronmotors 4 erläutert. In Fig. 2 zeigt das Diagramm (a) die Signalverläufe der in den jewe^;!igen Phasenwickluiigen des sich drehenden Synchronmotors 4 induzierten Gegen-EMK.. Im Diagramm (b)\si die Zeitsteuerung der Ausgangssignale des Verteilers 5 dargestellt. Das Diagramm (erzeigt den Signalveriaui der Quellen-Spannung. Das Diagramm (^stellt das Ausgangssignal des Phasenschiebers 6 dar. Im Diagramm (e) ist das Zündsignal für den Thyristor UP\ und im Diagramm (Q das Zündsignal für den Thyristor UP₂, also für die Thyristorzweige einer Eingangs-Thyristorgruppe dargestellt.

Der Verteiler 5 bestimmt in bezug auf die Drehslellung der jeweiligen Phasenwicklungen des Synchronmotors 4, welche Thyristoren des Umrichters 3 gezündet werden. Insbesondere erzeugt der Verteiler Ausgangssignaie in der Folge und Phasenbeziehung, wie sie im Diagramm (b) dargestellt sind, in bezug auf die Gegen-EMK. des Synchronmotors 4, gemäß Diagramm (α). Beispielsweise sind während einer Zeildauer zwischen /1 bis r₂ zwei Thyristoren UP] und UPi ausgewählt, die zur Zündung bereit sind. Der Phasenschieber 6 erzeugt Impulssignale, wie in Diagramm (d) dargestellt, abhängig von einem gegebenen Steuersignal, um den Zündwinkel der jeweiligen Thyristoren in bezug auf die Phase der Quellen-Spannung, wie in Diagramm (c) dargestellt, zu bestimmen. Wenn die Signale vom Verteiler 5 und vom Phasenschieber 6 im UND-Glied 7 zusammentreffen, wird das logische Produkt aus beiden Signalen als Trigger-Signal zur Steueranschluß-Elektrode des betreffenden Thyristors des Umrichters 3 gespeist. Beispielsweise werden während der Zeitdauer zwischen i\ und r₂ Zündsignale, wie in den Diagrammen (e) und (Q dargestellt, in die Steueranschluß-Elektrode des Thyristors UP\ bzw. UPi eingespeist. Daraufhin leiten die Thyristoren UP\ und UP-i abwechselnd den Laststrom entsprechend den Zündsignalen zur U-Phase des Synchronmotors 4.

Hier soll die Zwischenphasen-Kommulicrung, d. h. das Umschalten des Last- oder Verbraucherstromes, beispielsweise von der U-Phase zur V-Phase, betrachtet werden.

Beispielsweise wird, wie in F i g. 2 dargestellt, das Zündsignal zum Thyristor UPj im Zeitpunkt h abgeschnitten. Statt dessen wird das Zündsignal zum Thyristor VP₂ gespeist. In diesem Augenblick ist, wie aus Diagramm (α) hervorgeht, die Gegen-EMK in der U-Phasenwicklung des Synchronmotors 4 höher als ir der V-Phasenwicklung. Demgemäß fließt ein Stroir über den Weg vom Anschluß U zum Thyristor UP2 zun Thyristor VP₂ und zum Anschluß V. Dieser sog Kommutierungs-Strom löscht den Verbraucherstrom der durch den Thyristor LIP₂ fließt, in diesem Augenblicl· und bewirkt, daß der Verbraacherstrom durch der Thyristor VP₂ fließt. Insbesondere wird dann, wenn de Kommutierungs-Strom, der einem Strom entspricht, de fließt, wenn die Anschlüsse U und V kurzgeschlossei sind, größer ist als der Verbraucherstrom, im Augen blick des Schaltens der Zündsignale die Komrnutierunj durch die Gegen-EMK des Synchronmotor 4 bewirkt.

Da die in den Motorwicklungen induzierte Ge gen-F.MK ungefähr proportional zur Motor-Drehzar ist, wird größerer Kommulierungs-Strom bei höhere Motor-Drehzahl erreicht. Deshalb wird eine Zwischen phasen-Kommutieriing ohne Schwierigkeit bei verhall

nismäßig hoher Drehzahl ermöglicht. Wenn andererseits eine kleine oder gar keine Gegen-EMK in den Wicklungen beim Starten des Motors induziert wird, kann die Zwischenphasen-Kommutierung durch die Gegen-EMK nicht aufgebaut werden. Bei dem in der F i g. 1 dargestellten Thyristor kann jedoch auch eine Zwischenphasen-Kommutierung selbst bei sehr niedriger Geschwindigkeit mit Hilfe eines Wechsels der Spannungsquelle bewirkt werden. Es wird wieder Bezug auf die Fig. 1 und 2 genommen. Wenn beispielsweise eine Kommutierung vom Thyristor LZP₂ zum Thyristor VP₂ fehlt, wird der Thyristor VPi während der sicherstellenden Halbperiode der Quellen-Spannung gezündet, wodurch ein Stromkreis durch den Eingangsanschluß P, den Thyristor VPi, den Anschluß V, den Anschluß U, den Thyristor UP₂ und den anderen Eingangsanschluß Q geschlossen wird. Der durch diesen Kreis fließende Strom ist ausreichend groß, um den im Thyristor UP₂ zurückbleibenden Laststrom zu löschen und um den Thyristor L)P₂ auszuschalten.

Wie erläutert, arbeiten die zu einer ersten Gruppe gehörenden und in F i g. 1 dargestellten Stromrichtermotoren zufriedenstellend, was die Zwischenphasen-Kommutierung anbelangt. Derartige Stromrichtermotoren weisen jedoch andere Nachteile auf, die hohe Kosten dieser herkömmlichen Stromrichtermotoren bewirken.

Es soll nun der Betrieb für den Fall betrachtet werden, daß die Frequenz der im Synchronmotor 4 induzierten Gegen-EMK mit der Frequenz der Quellen-Spannung übereinstimmt. Dieses Problem wird anhand F i g. 3 untersucht. In Fig.3 zeigt das Diagramm (a)die in den jeweiligen Wicklungen des Synchronmotors 4 induzierte Gegen-EMK, wobei sich der Synchronmotor 4 mit einer solchen Drehzahl dreht, daß die Frequenz der Gegen-EMK gleich der Frequenz der Quellen-Spannung ist. Das Diagramm (b) zeigt die Steuerung der Ausgangssignale des Verteilers 5. Im Diagramm (c) ist der Signalverlauf der Quellen-Spannung dargestellt. Das Diagramm (d) zeigt das Ausgangssignal des Phasenschiebers 6. Die Diagramme (e), (f), (g) und (h) zeigen jeweils die Zündsignale für die Thyristoren UP₁, UP₂, VPi bzw. VP₂. Diese Zündsignale, die das Ausgangssignal des UND-Gatters 7 darstellen, sind logische Produkte des Ausgangssignals des Verteilers 5, wie in Diagramm (b) dargestellt, und des Ausgangssignals des Phasenschiebers 6, wie in Diagramm (d) dargestellt. Weiterhin wird in diesem Fall der gesamte durch die U-Phase des Synchronmotors 4 fließende Laststrom durch den Thyristor UP\ geführt, während der Gegen-Thyristor UP₂ keinen Laststrom aufweist. Auf diese Weise ist der Laststrom auf einen der beiden Thyristoren jeder Phase konzentriert, wenn die Frequenz der Gegen-EMK des Synchronmotors 4 gleich der Frequenz der Quellen-Spannung ist. Eine derartige Konzentration des Laststromes kann bei jedem Thyristor des Umrichters 3 erfolgen. Deshalb muß jeder Thyristor des Umrichters 3 eine ausreichend große Strombelastbarkeit aufweisen, um den vollen Laststrom zu führen.

Darüber hinaus müssen die bei dem in F i g. I dargestellten Stromrichtermotor verwendeten Thyristoren eine verhältnismäßig hohe Durchbruchsspannung aus folgendem Grund aufweisen. Dazu sind in F i g. 4, in der ein Teil der in F i g. 1 gezeigten Schaltung dargestellt ist, die Spannungen über den jeweiligen Thyristoren in einem Zeitpunkt, in dem der Thyristor UP\ leitet, symbolisch dargestellt. Es ist gezeigt, daß die Spannung über dem Thyristor VP₂ bei momentan nicht erregter Phase V die Summe ist aus der Quellen-Spannung ei und der Zwischenphasen-Spannung euv des Synchronmotors 4. Obwohl die Spannung e₍;v nicht notwendigerweise synchron ist mit der Quellen-Spannung Ci, ist es dennoch jederzeit möglich, daß die Höchstwerte der beiden Wechselspannungen zusammenfallen. Deshalb muß die Höhe der Durchbruchsspannung, die die Thyristoren aushalten können müssen, ausgehend von der Summe der jeweiligen Höchstwerte der Quellen-Spannung und der Motor-Spannung bestimmt werden, wobei die Motor-Spannung mit zunehmender Drehzahl des Motors anwächst.

Daher können die Nachteile des in F i g. 1 dargestellten üblichen Stromrichtermotors wie folgt zusammengefaßt werden:

(1) Es müssen Thyristoren verwendet werden, die normalerweise überschüssige Strombelastbarkeit aufweisen.

Das heißt, der Ausnutzungsgrad dieser Thyristoren ist klein.

(2) Die Thyristoren müssen eine verhältnismäßig hohe Nenn-Durchbruchsspannung aufweisen.

Diese Nachteile werden durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung beseitigt, bei der Thyristoren mit kleinerem Nennwert und niedrigerer Nennspannung bei geringeren Herstellungskosten vorgesehen werden können.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird im folgenden anhand F i g. 5 beschrieben. Der wesentliche Unterschied zwischen diesem Ausführungsbeispiel und der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung liegt darin, daß das Ausführungsbeispiel zusätzlich mit einer Gleichrichter-Brückenschaltung 8 und Schaltern 91, 92 zwischen der Stromquelle 1 und dem Umrichter 3 ausgestattet ist. Zunächst sei angenommen, daß sich der Synchronmotor 4 so langsam dreht, daß die Frequenz der Gegen-EMK des Synchronmotors 4 geringer ist als die Frequenz der Quellen-Spannung, und daß deshalb die Zwischenphasen-Kommuticrung nicht durch die Gegen-EMK bewirkt werden kann. Die Schalter 91, 92 sind so ausgebildet, daß sie bei niedriger Motor-Drehzahl geöffnet sind. Deshalb arbeitet die in F i g. 5 dargestellte Anordnung im wesentlichen in der gleichen Weise wie die in Fig. 1 gezeigte Anordnung, die nicht mit einer Glcichrichtcr-Brückenschaltung 8 ausgestattet ist. außer, daß die Wechselstromquelle einstellbar ist, da die eingeschalteten Teil-Thyristoren durch das Ausgangssignal des Phasenschiebers 6 gesteuert werden. Wenn nur die U-Phase betrachtet wird, wird der durch die Thyristoren UP\ und UP₂ fließende Laststrom zwischen beiden Thyristoren in jeder Halbperiodc der Quellen-Spannung so geschaltet, daß der Laststrom deshalb beiden Thyristoren gemeinsam ist. Dies wird dadurch erreicht, daß jeder Thyristor durch den negativen Tci¹ der Quellen-Spannung ausgeschaltet wird. Auf ähnliche Weise wird die Zwischenphasen-Kommuticrung odci das Schalten durch den Wechsel der Quellen-Spannung bewirkt. Wenn insbesondere der Strom mit der U-Phast des Motors 4 wegen des Ausschalten der Thyristorci UP\ und UP] während der negativen Periode de Quellen-Spannung verschwindet, liefert der Verteiler: kein U-Phasensignal. Wie aus F i g. 2 hervorgeht, wird i diesem Fall die Zwischenphasen-Kommuticrung ode das Schalten des Laststromes von der U-Phase zu V-Phasc erreicht.

Es sei nun angenommen, daß sich der Synchronmoti

4 mit ausreichend hoher Drehzahl dreht, um eine Zwischenphasen-Kommutierung durch die Gegen-EMK des Synchronmotors 4 zu ermöglichen. Die Schalter 91 und 92 sind so ausgeführt, daß sie bei einer derartigen Drehzahl des Synchronmotors geschlossen sind. Das Schließen der Schalter 91,92 erfolgt dabei mit Hilfe irgendeines bekannten Verfahrens zur Erfassung einer vorbestimmten Drehzahl. Mit dem Schließen der Schalter 91,92 wird die Gleichrichter-Brückenschaltung 8 zwischen die Stromquelle 7 und den Umrichter 3 geschaltet. Wenn nur die U-Phase betrachtet wird, werden durch das Schließen des Schalters 91 die Thyristoren UP\ und LJP₂ parallel miteinander verbunden. Demgemäß fließt der Strom von der eingefügten Gleichrichter-Brückenschaltung 8 durch beide Thyrisioren UP\ und UP₇. Auf diese Weise wird der Laststrom auf beide Thyristoren im wesentlichen gleich aufgeteilt, selbst wenn die Frequenz der Gegen-EMK gleich der Frequenz der Quellen-Spannung ist. Es erfolgt keine Konzentration des Laststroms auf einen der beiden Thyristoren, wie bei der Anordnung gemiiß F i g. 1.

Da das Schließen der Schalter 91 und 92 die Punkte P' und Q' sowie die Punkte P" und Q" miteinander verbindet, ist die in jeden Thyristor des Umrichters 3 eingeprägte Spannung nicht größer als der Zwischenphasen-Wert der Gegen-EMK des Synchronmotors 4. Deshalb ist in diesem Fall nur eine kleinere Nennspannung für die Thyristoren erforderlich als bei den in Fig. 1 dargestellten Thyristoren.

Zusammenfassend kann also zu diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung folgendes gesagt werden: Wenn sich der Synchronmotor 4 mit einer solchen Drehzahl dreht, daß die Zwischenphasen-Kommutierung durch die Gegen-EMK des Synchronmotors ohne Unterstützung durch den negativen Teil der Wechselsiromquellen-Spannung bewirkt werden kann, ist eine Gleichrichter-Brückcnschaltung 8 zwischen Stromquelle 1 und den Umrichter 3 eingefügt, wodurch eine Konzentralion des Laststromes auf bestimmte Thyristoren ausgeschlossen und zugleich die für die Thyristoren erforderliche Nennspannung verringert wird. Darüber hinaus ist es möglich, die Drehzahl des Synchronmotor 4 über die Ausgangsspannung der Gleichrichter-Briickcnschaltung zu steuern, die ebenfalls aus Thyristoren aufgebaut und deshalb steuerbar ist. Weiterhin ist eine Nutzbremsung des Synchronmotors möglich.

In Fig. 6 ist eine gegenüber der in F i g. 5 dargestellten Glcichrichter-Brückcnschaltung 8 abgewandelte Schaltung dargestellt. Die in der Glcichrichtcr-Brückenschaltung der F i g. 5 dargestellten Thyristoren 83 und 84 sind durch Dioden 83' und 84' ersetzt. Auf gleiche Weise können die Thyrisiorpaarc 81,83 oder 82, 84 ersetzt werden. Dies kann geschehen, um die Herstellungskosten für die Schaltungsanordnung zu senken. S5

In F i g. 7 ist eine weitere Abwandlung der Gleichrichter-Brückenschaltung 8 dargestellt, bei der alle Thyristoren durch Dioden 81' bis 84' ersel/.t sind, während die Stromquelle 1 durch eine Stromquelle Γ mit veränderbarer Spannung, wie beispielsweise durch einen Stelltransformator oder durch einen lnduktionsspannungsreglcr, ersetzt ist. Immer wenn eine Quelle veränderbarer Spannung verfügbar ist, ist diese Abwandlung vorteilhaft, um die Herstellungskosten für die Schaltungsanordnung niedrig zu halten. fts

Fig. 8 zeigt eine Abwandlung des in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispicls mit drei Phasen. Die Schaltungen und die Baueinheiten bei dieser Anordnung

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen sind für drei Phasen vorgesehen. Weiterhin sind auch in diesem Fall Abwandlungen, wie in den F i g. 6 und 7 dargestellt, möglich.

In Fig.9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt Der wesentliche Unterschied zu dem in F i g. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht darin, daß ein Wechselstromleitungsweg vorgesehen ist, der die steuerbare Gleichrichter-Brückcnschaltung anstelle der Schalter 91 und 92 der F i g. 5 nebenschließt. In Fig.9 enthält eine Gleichrichlerschaltung 10 mit steuerbarer oder veränderbarer Spannung eine Gleichrichtereinheit 11, eine einen Kur/.schluß verhindernde, Diode 12, eine Batterie 13. eine Drossel 14 und einen Kondensator 15, um das Ausgangssignal der Gleichrichtereinheit 11 zu glätten, einen Zerhacker 16, um die Ausgangs-Gleichspannung der Glcichrichtereinhcit 11 und der Batterie 13 zu steuern, und eine Diode 17, die Strom leitet, wenn der Zerhacker 16 nicht leitet. Diodenpaare 93, 94 und 95, % sind am Ausgang der Schaltung 10 vorgesehen, um den Wechselstrom zu unterbrechen, während weitere Diodenpaare 101, 102 und 103, 104 im Wechselstrom-Nebenzweig angeordnet sind, um den Gleichstrom zu unterbrechen. Die übrigen Bauteile und Verbindungsleitungen sind im wesentlichen die gleichen wie bei dem in F i g. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel.

Im Betrieb, wenn der Synchronmotor 4 mit niedriger Drehzahl läuft, oder beim Starten des Synchronmotors 4, ist der Zerhacker !6 nichtleitend, um dadurch den Gleichstrom abzuschalten, während Wechselstrom in den Umrichter 3 direkt von der Stromquelle 1 über den Wechselstrom-Nebenzwcig eingespeist wird, wobei die Zwischenphasen-Kommutierung im Umrichter 3 durch den Wechsel der Spannung bewirkt wird. Wenn die Drehzahl des Synchronmotors 4 die höhere Drehzahl des Normalbetriebes erreicht und die Zwischenphasen-Kommutierung durch die Gegen-EMK des Synchronmotor 4 möglich wird, wird der Zerhacker 16 gesteuert, um die Ausgangs-Gleichspannung der gesteuerten Glcichrichterschaltung 10 zu erhöhen. Wenn die Aiisgangs-Gleichspannung höher wird als die Wechselspannung der Stromquelle 1, unterbrechen die Dioden 101, 102, 103 und 104 selbständig die direkte Erregung des Umrichters 3 mit dem Wechselstrom. Folglich wird der Strom durch die gesteuerte Glcichrichterschaltung 10 eingespeist.

Deshalb werden bei diesem Alisführungsbeispiel die gleichen Wirkungen erzielt wie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5. Insbesondere ist der Umrichter 3 direkt an die Wechsclstromqucllc I angeschlossen, um die Zwischenphasen-Kommutierung der Thyristoren sowohl beim Starten als auch während eines Betriebes mit niedriger Drehzahl zu erzielen. Wenn tlic Drehzahl des Synchronmotors 4 einen vorbestimmten höheren Wert oder die normale Betriebs -Drehzahl erreicht, wird der Strom über die gesteuerte Gleichrichterschaltung 10 eingespeist. Auf diese Weise wird eine Konzentration des Laststromes auf bestimmte Thyristoren im Umrichter 3 vermieden. Weiterhin ist keine übermäßig hohe Durchbruchsspannung der Thyristoren erforderlich. Es ist auch zu bemerken, daß bei diesem Ausführungsbeispiel ein Gleichstrom von der Batterie 13 eingespeist wird, wenn während des Betriebs die Stromquelle 1 ausfällt, so daß damit ein kontinuierlicher Betrieb möglich ist.

In Fig. 10 ist eine Abwandlung des in der F i g. dargestellten Ausführungsbcispicls gezeigt, wobei drei Phasen vorgesehen sind.

709 641/262

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Drehzahlsteuerung eines Wechselstrommotors, der mit Spannungen einstellbarer Frequenz von einem Umrichter gespeist ist, der eine den Strom folgerichtig auf die einzelnen Motorwickiungsphasen verteilende Thyristoranordnung enthält, die auf Sammelschienen geführte, aus Thyristorzweigen bestehende Thyrisiorgruppen in einer Anzahl, die der Phasenzaiil des Motors entspricht, aufweist, mit einer eine Wechselstrom- und eine Gleichstromquelle enthaltenden, durch Schalter derart umsehalibaren Stromversorgungseinrichtung, daß die Thyrisloranordnung über die Sammelschienen im Bereich niediiger Drehzahlen des Wechselstrommotors i.iit Wechselstrom und im Rereich höherer Drehzahlen, bei denen die in den Statorwicklungen induzierte Spannung zur Kommutierung der Thyristoren ausreicht, mit Gleichstrom versorgt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Thyristoranordnung aus Eingangs- und Ausgangs-Thyristorgruppen, die in ihrer Anzahl jeweils gleich der Phasenzahl des Motors sind, besteht, daß jede Thyristorgruppe eine Anzahl von Thyristorzweigen besitzt, die gleich der Phasenzahl der Wechselstromquelle (1) ist, daß die Thyristorzweige (UPu UP₂; VP_U VP₂, WP_U WP₂) jeder Eingangs-Thyristorgruppe (UP, VP, WPj anodenseitig mit ersten, der Phasenzahl der Wechselstromquelle entsprechenden Sammelschienen (P', Q')und kathodenseitig miteinander verbunden sind, daß die Thyristorzweige (UNu UN₂; VNu VNy, W/V,, WZV₂) jeder Ausgangs-Thyristorgruppe (UN, VN, WN) kathodenseitig mit zweiten, ebenfalls der Phasenzahl der Wechselstromquelle entsprechenden Sammelschienen (P", Q") wvlA anodenseitig miteinander verbunden sind, daß der Kathodenpunkt jeder Eingangs-Thyristorgruppe mit dem Anodenpunkt einer entsprechenden Ausgangs-Thyristorgruppe verbunden ist und an diese Verbindungspunkte die Wicklungen des Motors angeschlossen sind, und daß im Bereich niedriger Drehzahl von der Versorgungseinrichtung Wechselstrom über die ersten (P', Q') und zweiten (P", (^"^Sammelschienen eingespeist ist und im Bereich höherer Drehzahlen die ersten und zweiten Sammelschienen jeweils in Verbindungspunkten miteinander verbunden sind und Gleichstrom zwischen diesen eingespeist ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichspannungsquelle der Versorgungseinrichtung aus einer offenen Gleichrichter-Brückenschaltung (8) besteht, deren Wechselstromanschlüsse mit der Wechselstromquelle (1) verbunden sind und deren positive Gleichstromanschlüsse der einzelnen Brückenzweige mit den ersten Sammelschienen (P', Q')und deren negative Gleichstromanschlüsse mit den zweiten Sammelschienen (P", Q") verbunden sind.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichter-Brückenschaltung voll-, halb- oder nicht steuerbar ist.

4.Schaltungsanordnung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Versorgungseinrichtung die ersten Sammelschienen über zuleitende Dioden (iöi, iö3) und die zweiten Sammelschienen über ableitende Dioden (102, 104) mit den Phasen der Wechselstromquelle verbunden sind, und daß die ersten und zweiten Sammelschienen mit ihrem jeweiligen Verbindungspunkt über ableitende bzw. zuleitende Dioden verbunden sind.