DE2335713C3 - Verfahren zum Betrieb eines Wechselrichters, der aus zwei parallel geschalteten Teilwechselrichtern besteht, und Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zum Betrieb eines Wechselrichters, der aus zwei parallel geschalteten Teilwechselrichtern besteht, und Schaltungsanordnung zur Durchführung des VerfahrensInfo
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- DE2335713C3 DE2335713C3 DE19732335713 DE2335713A DE2335713C3 DE 2335713 C3 DE2335713 C3 DE 2335713C3 DE 19732335713 DE19732335713 DE 19732335713 DE 2335713 A DE2335713 A DE 2335713A DE 2335713 C3 DE2335713 C3 DE 2335713C3
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb eines Wechselrichters, der aus zwei parallel
geschalteten Teilwechselrichtern besteht; die Wechselrichter-Eingänge sind an eine Gleichspannungsquelle
angeschlossen; die Wechselrichter-Ausgänge sind je über eine Drosselspule mit Mittelanzapfung verbunden;
die beiden Ausgangswechselspannungen der Teilwechselrichter sind um einen zur Spannungssteuerung
einstellbaren Steuerwinkel gegeneinander versetzt und mittels der Drosselspule zu einer an der Mittelanzapfung
abgreifbaren mittleren Gesamtspannung zusammengesetzt.
Durch Parallelschaltung von zwei gleichartigen Wechselrichtern, die im folgenden als Teilwechselrichter
bezeichnet werden sollen, läßt sich ein Wechselrichter mit günstigen Steuereigenschaften aufbauen. Die
Teilwechselrichter können dabei mit Thyristoren oder Schalttransistoren als steuerbare Hauptventile bestückt
sein. Der Vorteil eines derart aufgebauten selbstgeführten Wechselrichters gegenüber anderen Wechselrichterschaltungen
liegt einerseits in einer Erhöhung der Ausgangsleistung und andererseits in der Möglichkeit,
die Ausgangsspannung feinstufig zu beeinflussen, wenn jedem der beiden Teilwcchselrichter ein individueller
Schaltrhythmus zugeordnet wird.
Aus dem Konferenzbericht »Conference Record, IEEE International Semiconductor Power Converter
Conference«, Baltimore, Md.. USA. 8. - 10.5. 1972, Seite 2-4-1 bis 2-4-6, insbesondere Figur 3, ist der
eingangs genannte Wechselrichter bekannt, der aus zwei dreiphasigen Tcüvvochsclrichtern besteht, deren
"Eingänge an eine Gleichspannungsquclle angeschlossen
sind. Die Ausgangsklemmen der Teilwechselrichter sind jeweils über eine Drosselspule verbunden, die eine
Mittelanzapfung besitzt. An ilen drei Mittclanzapfungen
wird die dreiphasige Gcsamtspannung des Wechselrieh-
teis abgegriffen. Die beiden Ausgangswechselspannungen sind um einen einstellbaren Steuerwinke' gegeneinander
versetzt. Die Drosselspulen sorgen dafür, daß die Ausgangswechselspannungen gemittek werden. Bei
dem bekannten Wechselrichter wird die Gesamtspannung und somit die Spannung am Verbraucher durch die
Veränderung des Steuerwinkels gesteuert. Ein Steuergerät verschiebt die Steuerimpulse, die den beiden
Teilwechselrichtern zugeführt werden, derart gegeneinander, daß sich der gewünschte Steuerwinkel und damit
die gewünschte Spannung am Verbraucher einstellt. Dieses Verfahren wird als Schwenkverfahren, Additionsverfahren
oder Drehtransformatorprinzip bezeichnet.
Aus der Dissertation von H. St em ml er, »Steuerverfahren für ein- und mehrpulsige Unterschwingungswechselrichter
zur Speisung von Kurzschlußläufermotoren«, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule
Aachen 1970, Bild 5/111.4 auf Seite 363 und zugehöriger
Beschreibung auf Seite 81, ist der eingangs genannte Wechselrichter in dreiphasiger Ausführung, allerdings
ohne Betrieb nach dem Schwenkverfahren bekannt. Insgesamt sind sechs aus einer gemeinsamen Gleichspannungsquelle
gespeiste einphasige Teilwechselrichter vorgesehen, von denen je zwei zu einem einphasigen
Wechselrichter zusammengefaßt und ausgangsseitig über eine Saugdrossel mit Mittelanzapfung vcibundsn
sind. Die Mittelanzapfungen der drei Saugdrosseln sind an eine im Stern geschaltete dreiphasige Drehfeldmaschine
angeschlossen. Jede der drei Saugdrosseln ist magnetisch für die Differenz-Spannungszeitflächen der
Ausgangswechselspannungen beider Teilwechselrichter auszulegen. Jede Saugdrossel übernimmt also für
gewisse Zeitintervalle einen Anteil der speisenden Gleichspannung. Dadurch ist eine beträchtliche Baugröße
der Saugdrossel bedingt, die wiederum ein großes Gewicht der drei Wechselrichter verursacht. Insbesondere
in Anwendungsfällen, in denen es auf eine geringe räumliche Ausdehnung und/oder ein geringes Gewicht
des Wechselrichters ankommt, z. B. beim Antrieb eines elektrischen Triebfahrzeuges, ist man bestrebt. Drosselspulen
möglichst geringer Typenleistung einzusetzen, was auch zu einer Kostenersparnis beiträgt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betrieb des eingangs genannten
Wechselrichters anzugeben, das auf dem bekannten Schwenkverfahren aufbaut und zu einer beträchtlichen
Reduzierung der Baugröße der Drosselspule führt. Weiterhin soll eine Schaltungsanordnung zur Durchführung
des Verfahrens angegeben werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden Ausgangswechselspannungen jeweils im
Bereich des Steuerwinkels, in dem sie entgegengesetzte Polarität haben, mindestens einmal und jeweils im
selben Zeitpunkt gegenläufig umgesteuert werden.
Dieses Verfahren bewirkt, daß im Bereich des Steuerwinkels positive und negative Spannungszeitflächen
geschaffen werden, deren Breite nur einen Bruchteil des Steuerwinkels beträgt. Damit wird die
magnetische Beanspruchung der Drosselspule reduziert. Die Drosselspule kann daher für eine kleinere
Spannungszeitfläche bemessen werden. Somit wird die Typengröße der Drosselspule begrenzt.
Als besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens wird es angesehen, daß durch das Umsteuern
im Bereich des Steuerwinkels die aus beiden Ausgangswechselspannungen gebildete Gesamtspannicht
beeinflußt wird. Sie ist in diesem Bereich stets Null. Dadurch wird erreicht, daß die Gesamlspannung
am Ausgang des Wechselrichters bei voller Aussteuerung den theoretisch maximal möglichen,
durch die Höhe der Eingangsgleichspannung vorgegebenen Wert annehmen kann. Da die wiederholte
Umsteuerung der beiden Ausgangswechselspannungen nur im Bereich des Steuerwinkels, also nur in einem
Teilbereich der gesamten Periodendauer erfolgt, kann man von einem teilgepulsten Wechselrichter sprechen.
Seine Schaltfrequenz kann gegenüber vollem Pulsbetrieb relativ niedrig gehalten werden. Der Geräteaufwand
für die Steuerung des Wechselrichters ist geringer im ''/ergleich zu einem Wechselrichter mit gleichem
Steuerbereich, der nach den bekannten Verfahren der Impulsbreitenmodulation (vergl. z. B. Siemens-Zeitschrift
45 [1971], Heft 3, Seiten 154 bis 161) mit gepulster Ausgangsspannung arbeitet.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Bereich des Steuerwinkels durch
die Umsteuerungen der beiden Teilwechselrichter in eine Anzahl gleich großer Abschnitte unterteilt wird.
Diese Weiterbildung hat einen besonders einfachen Aufbau des Steuergerätes zur Folge, da die Umsteuerbefehle
in äquidistanten Zeitabständen gegeben werden können.
Ändert sich der Steuerwinkel, so wird sich bei festgehaltener Anzahl von Abschnitten auch der
zeitliche Abstand zwischen zwei Umsteuerungen ändern. Nach einer weiteren, im Anspruch 3 näher
definierten Ausbildung der Erfindung wird der einwandfreie Betrieb des Wechselrichters gewährleistet, indem
bei einer Veränderung des Steuerwinkels die Anzahl der Umsteuerungen bereichsweise derart geändert wird,
daß sich der zeitliche Abstand zwischen zwei Umsteuerungen innerhalb zweier vorgegebener Grenzen bewegt.
Eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch
die folgenden Merkmale: eine Frequenzerzeugerstufe gibt zwei modifizierte Dreieckspannungen, welche
gleiche Frequenz und Amplitude besitzen und um die Hälfte ihrer Periodendauer gegeneinander phasenverschoben
sind: die modifizierten Dreieckspannungen und eine Anzahl von spannungsmäßig äquidistanten Teilspannungen,
die mittels eines Spannungsteilers aus einer gemeinsamen, den Steuerwinkel bestimmenden Steuerspannung
gewonnen sind, sind zwei mit einer Anzahl von Komparatoren ausgestattete Komparatorgruppen
zugeführt; zwei Modulationsstufen, die jeweils den Komparatorgruppen nachgeschaltet sind, legen den
zeitlichen Verlauf der gewünschten Ausgangswechselspannungen der Teilwechselrichter im Bereich des
Steuerwinkels in der Weise fest, daß jeweils beim Umschalten eines der Komparatoren eine Umsteuerung
erfolgt.
Weitere Ausgestaltungen werden in den Unteransprüchen beschrieben.
Mögliche Ausführungsformen der Erfindung werden im Wege des Beispiels im folgenden an Hand der
Figuren näher erläutert.
Es zeigt
Fig. I in prinzipieller Darstellung eine an sich bekannte dreiphasige Wechselrichterschaltung mit drei
Wechselrichtern, von denen jeder aus zwei Teilwechselrichtern besteht, die nach dem erfindungsgemäßen
Betriebsverfahren betrieben werden können.
Fig.2 bis 5 Spannungs-Zeit-Diagramme zur Veranschaulichung
eines bekannten Betriebsverfahrens,
F i g. 6 bis 9 entsprechende Spannungs-Zeit-Diagramme
zur Veranschaulichung eines ausgewählten Betriebsverfahrens nach der Erfindung,
Fig. 10 weitere Diagramme zur Veranschaulichung von Bereichswechseln bei Änderung der Arbeitsfrequenz
und des Steuerwinkels der Teilwechselrichter,
Fig. 11 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach der
Erfindung,
Fig. 12 bis 30 in der Schaltungsanordnung von Fig. 11 auftretende Signale in Form von Zeitdiagrammen,
F i g. 31 einen Spannungsteiler und eine Schallergruppe in ausführlicher Darstellung,
Fig.32 eine Modulationsstufe in ausführlicher Darstellung,
Fig. 33 einen Phasensignalgeber in ausführlicher Darstellung und
Fig. 34 einen Setzsignalgeber in ausführlicher Darstellung.
Fig. 1 zeigt eine dreiphasige Wechselrichterschaltung mit drei Wechselrichtern WI, W2und W3, die zur
Speisung einer dreiphasigen Last B dient. Jeder der drei Wechselrichter IVl, VV2 und W3 besteht aus zwei
gleichartig aufgebauten Teilwcchselrichtern WlI, W12
bzw. W21, W22 bzw. W31, W32, deren Eingänge an eine gemeinsame Gleichspannungsquelle angeschlossen
sind. Als Gleichspannungsquelle sind eine positive und eine negative Gleichspannungs-Sammelschiene P bzw.
N vorgesehen, zwischen denen die ungesteuerte Gleichspannung Ug liegt. Es kann sich dabei um eine
Fahrleitung eines Triebfahrzeugs, aber auch um die Ausgangsklemmen eines ungesleuerten Gleichrichters
oder einer Batterie handeln. Zwischen den beiden Glcichspannungs-Sammelschienen P, N ist gestrichelt
ein elektrischer Mittelpunkt M eingezeichnet. Dieser praktisch nicht zugängliche Mittelpunkt M soll bei der
Erläuterung das Verständnis erleichtern. Zwischen dem (gedachten) Mittelpunkt M und der positiven Gleichspannungs-Sammelschiene
Fliegt somit die Gleichspannung -1- Ug/2, und zwischen dem (gedachten) Mittelpunkt
M und der negativen Gleichspannungs-Sammelschiene N liegt die Gleichspannung - Ug/2.
Die Ausgänge all, a 12 der beiden einander zugeordneten Teilwcchsclrichter WIl, W12 sind über
eine in der Mitte angezapfte Drosselspule DI miteinander verbunden. Entsprechend sind auch die
Ausgänge a 21 und a 22 der beiden Tcilwechselrichter W21, W22 über eine in der Mitte angezapfte
Drosselspule D 2 verbunden und das gleiche gilt für die Ausgänge a 31 und «32 der beiden Tcilwechsclriehicr
W31, W32 und die in der Mitte angezapfte Drosselspule D3. Die beiden Drosscllcilwicklungcn
jeder Drosselspule Dl, D2 bzw. D3 sind jeweils magnetisch miteinander verkettet. Sie haben also
jeweils einen gemeinsamen Magnetkern, was durch die nicht näher bezeichneten Doppelslriche an den
Drosselspulen Dl, D2 und D3 angedeutet ist. Diese
Drosselspulen Dl, D2 und D3 wirken als Saugdrosseln. Sie können auch als Spartransformatoren angcschen
werden. Sie setzen die von den Teilwcchselrichtern WIl, W12 bzw. W2I, W22 bzw. IV.31, W32
gelieferten Ausgangswechselspannungcn zu Gesamtspannungen zusammen, die an den Anzapfungen R, S
bzw. 7abgcgriffcn werden können.
An die Anzapfungen R, .V, 7 ist die Belastung ß angeschlossen, die im vorliegenden Beispiel im Stern
ist und eine Drehfeldmaschine größerer Leistung, z. B. in einem elektrischen Schienenfahrzeug
oder einem Hüttenwerk, sein kann. Zur Steuerung der
Teilwechselrichter WlI, W12 W32 ist ein
Steuergerät 57vorgesehen, das diese über Steuerleitungen mit Steuersignalen versorgt. Um die Übersichtlichkeit
zu wahren, sind nur insgesamt zwei Steuerleitungen eingezeichnet, die vom Steuergerät 57" zu den
Teilwechselrichtern W31 und W32 führen. Das Steuergerät 57 steuert die drei Wechselrichter WI,
W2 und W3 derart, daß ihre an den Anzapfungen R, S. 7abgegriffenen, gegen den Mittelpunkt M gemessenen
Gesamtspannungen Ukm, Usm. Utm, um 120'' gegeneinander
versetzt sind.
Das Steuergerät ST wird seinerseits mit einer Frequenzsteuerspannung Ui versorgt sowie von einer
Steiierspannung Us< gespeist, die in einem Spannungsregelkreis
erzeugt sein kann. Dieser umfaßt einen Regler R, dem einerseits von einem an die Anzapfungen R, 5, 7
angeschlossenen Istwertgeber G der Istwert der Ausgangswechselspannungen und andererseits von
einem Sollwertgeber Pr, der als Potentiometer ausgebildet
sein kann, ?in einstellbarer Sollwert U* für die Spannung an der Belastung B zugeführt wird. Der
Regelkreis sorgt dafür, daß die Belastung B stets mit der gewünschten Spannung versorgt wird. Spannung und
Frequenz werden proportional zueinander geführt. Daher genügt es. die Frequenzstcuerspannung Ui und
den Sollwert U* für die Spannung von ein und demselben Sollwertgeber Piabzugreifen.
Die Teilwechselrichter WIl ... W32 sind im Ausführungsbeispiel
so konstruiert, daß sie Zweipunktverhaltcn haben. Ihr an der Ausgangsklemme a 11... a32
gemessenes elektrisches Ausgangspotential muß also zwischen dem positiven Potential der positiven
Gleichspannungs-Sammelschiene Fund dem negativen Potential der negativen Gleichspannungs-Sammelschiene
/Vwechscln können.
Teilwechselrichtcr, die diese Forderung erfüllen, sind im Stande der Technik bekannt. Sie sind entweder mit
Transistoren oder Thyristoren als steuerbare Haupt ventile bestückt. Beispielsweise lassen sich insgesamt sechs
der in der Siemens-Zeitschrift 45 (1971), Heft 3, Seiten 154 bis 161 in Bild 8 auf Seite 158 gezeigten, mit zwei
Kommutierungsdrosseln zwischen den Hauptventilcn ausgerüsteten sclbstgeführten Pulswechsclrichtern als
Teilwcchsclrichter WlI... W32 verwenden. Auch können als Teilwechselrichtcr WII, W21 und W31
drei gleiche einphasige Stromrichter eingesetzt werden, wie es z, B. in den BBC-Nachrichten, Jahrgang 48, 1966,
Heft 1/66, .Seiten 44 bis 52, in Bild 1 dargestellt ist. Eine Stromrichteranordnung gleichen Aufbaus wäre dann
auch für die Teilwechsclrichlcr W 12, W22 und W32 heranzuziehen. Schließlich sind als Teilwcchsclrichter
WIl ... W32 auch Stromrichter geeignet, die z. B. im
Lehrbuch »Principles of Inverter Circuits« von B. D. Bedford und R. G. H oft, Verlag John Wiley &
Sons, Inc., New York, London, Sidney, 1964, Seite 167 in Figur 7.1 dargestellt und beschrieben sind.
Die Ausgangswechselspannungcn der Teilwcchsclrichter WIl ... W32 sind Rcchtcckspannungen, deren
Grundfrequenz die Arbeitsfrequenz ist, mit der die Belastung B betrieben wird. Zwischen den Ausgangswcchselspannungcn
zusammengehöriger Teilwcchsclrichter WIl ... W32 besteht jeweils eine Phasenverschiebung,
die zur Steuerung oder Regelung der daraus zusammengesetzten Gesamtspannung benutzt werden
kann. Dieses unter dem Namen ».Schwenkverfahren«, »Addilionsverfaliren« oder »Verfahren nach dem
Prinzip des Drehtransformators« bekannte Verfahren wird am Wechselrichter WI im folgenden näher
erläutert. Diese Erläuterungen gelten auch für die Wechselrichter W2 und W3, die jeweils um 1200C
verschobene Gesamtspannungen aufweisen.
Die F i g. 2 bis 5 veranschaulichen das bekannte Schwenkverfahren. Die F i g. 2 und 3 zeigen den Verlauf
der Ausgangswechselspannung Un bzw, i7i2»die Fig.4
den Verlauf der Drosselspannung Uoi und die Fig.5
den Verlauf der Gesamtspannung Urm in Abhängigkeit von der Zeit f bei fester Kreisfrequenz ω = 2πί, wobei f
die Arbeitsfrequenz des Wechselrichters WI ist. Zwischen den Ausgangswechselspannungen Un und Un
besteht eine Phasenverschiebung um den Winkel 2a, der einstellbar ist und im folgenden als Steuerwinkel 2«
bezeichnet wird. Die Steuersignale für die Hauptventile des ersten Teilwechseirichters Wn sind also um den
Steuerwinkel 2« gegenüber den entsprechenden Steuersignalen für die Hauptventile des zweiten
Wechselrichters phasenverschoben. In dem Zeitraum 2α/ω, der dem Steuerwinkel 2« entspricht, haben die
Ausgangswechselspannungen Uu, Uu verschiedene
Polarität; die durch Addition gewonnene Gesamtspannung Urm (vergl. F i g. 5) ist hier Null. Die Gesamtspannung
Urm erscheint also mit einem »Anschnitt«; ihr Grundschwingungs-Effcktivwert wird mit zunehmendem
halben Steuerwinkel α nach einer Cosinusfunktion vermindert.
In den Zeiträumen 2a.li», die jeweils dem Steuerwinkel
2<x entsprechen, muß die Drosselspule D1 die volle
Gleichspannung übernehmen. Die Drosselspannung Uo\ an der gesamten Drosselwicklung ist in Fig.4
eingezeichnet und schraffiert hervorgehoben, Sie beträgt abwechselnd + U8 und - Ue. Die Spannungszeilfläche,
die die Drosselspule Dl magnetisch beansprucht, hat also jeweils die Höhe Ug und eine Breite
entsprechend dem Steuerwinkel 2«.
Zur Verminderung der Spannungszeitflächen an der Drosselspule D1 wird nun ein Pulsbetrieb eingeführt,
der in den Diagrammen der F i g. 6 bis 9 verdeutlicht wird. Dieser Pulsbetrieb ist jeweils auf den Bereich des
Steuerwinkels 2a beschränkt. Innerhalb der Periodendauer der Ausgangswcchselspannungen Un, Un gibt es
zwei solcher Bereiche. Innerhalb dieser Bereiche werden die beiden Ausgangswechselspannungen mindestens
einmal und jeweils im selben Zeitpunkt umgesteuert.
Die F i g. 6 bis 9 beziehen sich auf den beispielsweise herausgegriffenen Fall, daß in jedem Bereich des
Steuerwinkcls 2a beide Ausgangswcchselspannungen Um, Uu gleichzeitig η = 2mal mal zusätzlich umgeschaltet
werden. Die Anzahl η ist also die Zahl der Umschaltungen oder Umsteuerungen innerhalb des
Bereiches des Steucrwinkels 2a. Die Bereichsgrenzen werden dabei nicht mitgezählt. Die Zahl η kann in
anderen Fällen beträchtlich größer als 2 sein.
Die Fig.6 und 7 zeigen den zeitlichen Verlauf der
teilgepulsten Ausgangswcchselspannungen Un bzw. Uu, die Fig.8 den zeitlichen Verlauf der Drosselspannung
U01 und die Fig.9 den zeitlichen Verlauf der
zugehörigen Gesamtspannung Urm- Man erkennt, daß zwischen den Winkeln q>l und <p2 zwei zusätzliche
Umsteuerungen bei den Winkeln <pll und ψ\2
vorgenommen werden. Diese erfolgen, wie aus einem Vergleich von Fig.6 mit Fig.7 deutlich wird, *5
gleichzeitig und in entgegengesetzter' Richtung. Entsprechend werden auch zwischen den Winkeln ψ3 und
cd4 zwei zusätzliche Umsteuerungen bei den Winkeln φ31 und φ32 vorgenommen. Ebenso gibt es zwei
zusätzliche Umsteuerungen zwischen den Winkeln φ5 und φ6 bei den Winkeln φ51 und φ52. Wie aus den
Fig.6 und 7 hervorgeht, werden die Umsteuerungen der beiden Teilwechselrichter WIl, W12 bevorzugt so
vorgenommen, daß der Bereich des Steuerwinkels 2a in eine Anzahl (n + 1) Abschnitte unterteilt wird, die alle
gleich groß sind.
Da, wie soeben vorausgesetzt wurde, die zusätzlichen Schaltflanken den Bereich des Steuerwinkels 2a in
gleich lange Abschnitte unterteilen, liegen an der Drosselspule D1 jeweils anstelle eines Spannungsblokkes
der Breite 2a (vergl. Fig.4) jetzt insgesamt
(n + 1) = 3 Spannungsblöcke wechselnder Polarität der Breite ω · At = 2α/(π + 1) = 2α/3, vergl. Fig.8.
Die Drosselspule DY ist für einen dieser Spannungsblöcke auszulegen. Die Beanspruchung der Drosselspule
D1 wird also auf 1/(n + 1) = 1/3 vermindert.
Es ist also festzuhalten, daß im allgemeinen Fall η
zusätzliche Umschaltungen eine Verringerung der Beanspruchung der Drosselspule Dl um den Faktor
\l(n + 1) bewirken. Weiterhin ist bemerkenswert, daß die Gesamtspannung Urm nach F i g. 9 im Bereich des
Steuerwinkels 2a — wie in Fig.5 — unverändert Null
bleibt, da die beiden Teilwechselrichter WIl, W12 in diesem Bereich nach wie vor Ausgangswechselspannungen
Un, Ui2 stets unterschiedlicher Polarität liefern. Die
Gesamtspannung Urm und damit die Gesamtausgangsspannung der Wechselrichter WI, W2, W3 wird durch
das Pulsen in den genannten Bereichen nicht beeinflußt.
Im Interesse einer beträchtlichen Verminderung der Drosselbaugröße sollte die Anzahl η der zusätzlichen
Umschaltungen möglichst groß gewählt werden. Da jedoch mit der Anzahl η die Schaltfrequenz der
Teilwechsclrichter WH, W12 ansteigt, und da der Schaltflankenabstand (Breite der Abschnitte) mit
Rücksicht auf die Kommutierungsvorgänge in den Teilwechselrichtern WIl, W12 eine gewisse Mindestzeit
Atmin nicht unterschreiten darf, ergibt sich unter
Berücksichtigung der zulässigen Betriebsdaten für jede Ausgangsfrequenz /"und für jeden Steuerwinkel 2a eine
optimale Anzahl n.
Wenn ein größerer Steuerbereich hinsichtlich Arbeitsfrequenz f und Ausgangsspannung beherrscht
werden soll, ergibt sich daraus die Notwendigkeit, die Anzahl η bereichsweise zu ändern. Das Diagramm nach
Fig. 10 zeigt den zeitlichen Abstand At zwischen zwei
zusätzlichen Umsteuerungen, also die Zeitdauer Al der einzelnen Spannungsblöcke (vergl. F i g. 4 und 8) an der
Drosselspule Dl, in Abhängigkeit von der Arbcitsfrequenz
f, die auf die maximale Arbeitsfrequenz fma,
bezogen ist. Dabei wurde angenommen, daß die Gesamtspannung Urm mit Hilfe des Steuerwinkels 2a
proportional zur Arbeitsfrequenz /"geändert wird. Eine
solche Proportionalität wird gewöhnlich verlangt, wenr als Belastung B eine Drehfeldmaschine, insbesondcn
eine Asynchronmaschine, vorgesehen ist. Der zeitlich! Abstand At ist dabei ein Maß für die Spannungszeitflä
ehe und damit für die Beanspruchung der Drosselspule.
Im Bereich der maximalen Arbeitsfrequenz fm»
(/"//in«»« I) ist die Anzahl /7 = 0. Dieser Fall entsprich
dem bekannten Betriebsverfahren nach den F i g. 2 bis ί Mit abnehmender Arbeitsfrequenz /'erhöht sich nun de
Steucrw'inkcl 2a und damit der zeitliche Abstand Δ t de
Bercichsgrcnzcn. Hat dieser Absland At bei de
Arbeitsfrequenz f\ einen vorgegebenen Maximalwei A /mn» erreicht, der vorzugsweise gleich dem Doppelte
der physikalisch /.. B. durch die Frciwcrdczcil bedingte
Mindestzeit At„,i„ des Wechselrichters ist, so wird die
Anzahl π von Null auf 1 erhöht, der zeitliche Abstand Δ t
also auf den Wert Atmj„ halbiert. Mit weiter abnehmender
Arbeitsfrequenz f wird bei der Arbeitsfrequenz f2
wiederum der vorgegebene Maximalwert Δ t,m,x erreicht;
dann wird die Anzahl η wieder um 1 auf /7 = 2 erhöht, der Bereich des Steuerwinkels 2« also jetzt in η = 3
Abschnitte eingeteilt. Entsprechend wird fortgefahren, so daß sich der in Fig. 10 unten eingezeichnete
sägezahnförmige Kurvenverlauf ergibt, der auch rückwärts durchlaufen werden kann. Dabei ist zu beachten,
daß die Erhöhung oder Erniedrigung der Anzahl η nicht unbedingt um Stufen von 1 vorgenommen zu werden
braucht. Insbesondere bei höheren Zahlen π können Stufen von 2 oder mehr angebracht sein. Die
Dimensionierung der Drosselspule richtet sich nach dem relativ niedrigen Maximalwert Atmax.
In Fig. 10 ist zusätzlich gestrichelt der Wesentlich
ungünstigere Kurvenverlauf ohne teilgepulsten Betrieb eingezeichnet, der sich für η = 0 ergibt. Man erkennt,
daß eine abnehmende Frequenz /"einen zunehmenden zeitlichen Abstand Δ /zur Folge hat. )e größer daher der
Frequenzsteuerbereich bei η = 0 sein soll, um so größer muß auch die Typenleistung der Drosselspule gewählt
werden.
Fig. 11 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des bisher
beschriebenen Verfahrens. Diese Schaltungsanordnung umfaßt im wesentlichen das schon in F i g. 1 angedeutete
Steuergerät ST, das in F i g. 11 mit einer Reihe von
Einzelheiten dargestellt ist. Abweichend von F i g. 1 wird dabei angenommen, daß die Steuerspannung U51 an
einem Sollwertgeber Ps, der insbesondere als Potentiometer
ausgebildet sein kann, abgegriffen wird. Die Frequenzsteuerspannung Urw'ird — wie in Fig. 1 — an
einem weiteren Sollwertgeber Pf abgenommen.
Die Frequenzsteuerspannung Ur wird einem Oszillator O zugeführt. Dieser Oszillator O liefert eine
Dreieckspannung D, deren Verlauf in Abhängigkeit von der Zeit / in Fig. 12 dargestellt ist, und eine dazu
synchrone Rechteckspannung V, deren zeitlicher Verlauf in Fig. 13 dargestellt ist. Die Frequenz der
beiden Spannungen D, V am Ausgang des Oszillators O ist durch die Frequenzsteuerspannung Uieinstellbar. Sie
ist das Dreifache der gewünschten Grundschwingungsfrequenz der Gesamtspannung, die z.B. in Fig. I mit
Urm bezeichnet isS. Die Periodendauer dieser Grundschwingungsfrequenz
ist in den Fig. 12 und 13 mit 7o
benannt.
Die Dreieckspannung D wird einer Addierstufe F zugeführt. Diese bildet daraus und aus einer Gleichspannung
D„„ die gleich der Amplitude der Dreieckspannung D ist und an einem Potentiometer Pj abgegriffen wird,
zwei modifizierte Dreieckspannungen Dl und DII. Der
zeitliche Verlauf dieser modifizierten Dreieckspannungen Dl und DII ist in den Fig. 14 bzw. 20 dargestellt.
Wie aus dem Vergleich der Fig. 14 und 20 deutlich wird, sind die modifizierten Dreieckspannungen Dl und DII
um T/b gegeneinander phasenverschoben. Sie besitzen
nur noch positive Werte. Ihre Amplitude beträgt 2 D1n.
Mit jeder der modifizierten Dreieckspannungen DI und
DII wird eine Komparatorgruppe Cl bzw. CIl
gespeist. Jede dieser Kompuratorgruppen Cl, CII enthält eine Anzahl von handelsüblichen Komparatorcn,
die auch unter dem Namen Grenzwertmelder bekannt sind.
Aus F i g. 11 geht hervor, daß die Stcucrspannung £/„
einem Spannungsteiler P zugeführt wird. Dieser Spannungsteiler P sorgt dafür, daß die Steuerspannung
U5, in eine Anzahl von Teilspannungen unterteilt wird,
die äquidistant abgestuft sind. Der Spannungsteiler P gibt also außer der Steuerspannung Uu eine Anzahl von
Teilspannungen Uu L/2... ab.
In Fig.31 ist ein solcher Spannungsteiler P dargestellt, der hier für den Betrieb mit maximal η — 6
zusätzlichen Umsteuerungen eingerichtet ist. Dabei ist η wiederum die Anzahl der gewünschten Umsteuerungen
im Bereich des Steuefwinkels 2«. Der Spannungsteiler P
enthält eine Reihenschaltung von sieben gleich großen ohmschen Widerständen WO. IV1... W6. Allgemein
gesprochen benötigt man für η zusätzliche Umsteuerungen
(/? + I) ohmsche Widerstände JVO, IVl... Vom
Potential Us, beginnend ist von jedem zweiten · Verbindungspunkt der Widerstände IVO, Wi ... W 6
ein Abgriff· herausgeführt. An diesen Abgriffen erhält man die Teilspannungen Uu Ui und Uj. Aus F i g. 31 geht
weiterhin hervor, daß dem Spannungsteiler P eine Schaltergruppe Q mit sechs Schaltern ZO, Zi ...Z5
vorgeschaltet ist. Dabei ist jeder Verbindungspunkt des Spannungsteilers Pan einen der Schalter ZO, Zi... Z5
der Schaltergruppe ζ) geführt. Der andere Kontakt ist
jeweils auf Nullpotential gelegt. Als Schalter Z0;
Zl,.... Z5 kommen insbesondere elektronische Schalter,
z. B. Transistoren, in Betracht. Diese werden durch
Steuerbefehle /VO, /Vl N5 angesteuert. Die
Herkunft und Bildung dieser Steuerbefehle NQ,...,N5
wird später erläutert. Durch die Wahl der Schalterstellungen ist jeweils die Anzahl η der gewünschten
Umsteuerungen im Bereich des Steuerwinkels 2» festgelegt.
In Fig.31 ist der Fall eingezeichnet, bei dem /7 = 5
zusätzliche Umsteuerungen erreicht werden sollen.
Dazu ist der Schalter Z5 durch den Steuerbefehl Λ/5
geschlossen. Damit ist der Widerstand W6 überbrückt. Die Schalter ZO bis Z4 sind geöffnet. Damit ergibt sich,
daß die zwischen den Widerständen Wl und W2 abgegriffene Teilspannung U\ gleich 4/6 Ust und die
zwischen den Widerständen IV3 und W 4 abgegriffene Teilspannung LZ2 gleich 2/6 Ust ist. Die folgende
Tcilspannung Ui ist Null. Ausgehend von der Steuerspannung
Ust haben also die Teilspannungen U\, U2, Uj
stets denselben Abstand voneinander, der im vorliegen-
den Fall 2/6 Us, beträgt. Ist eine andere Anzahl η von
zusätzlichen Umsteuerungen gewünscht, so wird mittels
der Steuerbefehle /VO ... /V5 ein anderer der Schalter
ZO ... Z 5 geschlossen.
Die Stcuerspannung Usl und die Teilspannungen U\,
U2 und Uj werden, wie aus F i g. 11 ersichtlich ist, den
beiden Komparatorgruppen Cl und CII zugeführt. Diese enthalten jeweils für die Sleuerspannung U5, und
die Teilspannungen U\, U2, Ui je einen Komparator, im
vorliegenden Fall also jeweils 4 Komparatoren.
In den Fi g. 14 und 20 sind sämtliche Spannungen in
ihrem Zeitverlauf dargestellt, die in den Komparatorgruppen Cl bzw. CII miteinander verglichen werden.
Bei Übereinstimmung der Absolutwerte der verglichenen Spannungen, also in den Schnittpunkten, schaltet
der zugehörige Komparator um. Es entstehen am Ausgang der Komparatorgruppe Cl für den beispielhaft
betrachteten Fall η = 5 Ausgangssignalc /»01, 411,
-421 und /431. Das Ausgangssignal ,4.31 ist dabei Null. Der
zeitliche Verlauf der anderen Ausgangssignale A0\, AW
und 421 ist in den Fig. 15 bis 17 dargestellt.
Entsprechend entstehen am Ausgang der Komparatorgruppe CII Ausgangssignale 4011, AiW, /4211 und 4311,
von denen das Ausgangssignal 4311 wiederum Null ist.
Der zeitliche Verlauf der übrigen Ausgangssignale AOII,
Λ111 und Λ211 ist in den Fig. 21 bis 23 dargestellt.
Jeder Komparatorgruppe CI und CII ist eine Modulationsstufe MI bzw. M Il zugeordnet, die mit den
Ausgangssignalen AOl...A3\ bzw. AOII... A3II gespeist
werden. Am Ausgang der Modulationsstufen Cl, ClI entsteht daraus jeweils ein Modulationssignal Ll
bzw. L II, das den Verlauf der Ausgangswechselspannungen (vergl. Bezugszeichen Ü\u U\2 in Fig. 1) im
Bereich des Steuerwinkels 2« festlegt. Hierzu reichen bei geradzahliger Anzahl η von gewünschten Umsteuerungen
die Ausgangssignale AOl...A311 als Informationsträger
aus. Bei ungeradzahliger Anzahl π ist die Information nicht ausreichend, da jeweils eine zusätzliche
Umsteuerung in den Nullpunkten der modifizierten Dreieckspannungen Dl und DlI (vergl. Fig. 14 und 20)
erforderlich ist. Die dazu erforderliche zusätzliche
Information wird aus einer Korrekturstufe K erhalten, die immer dann Korrektursignale K 1 und K Il aus der
Rechteckspannung Vdes Oszillators O bildet, wenn ein
Signal X anzeigt, daß die Anzahl π ungerade ist. Das
Korrektursignal K1 ist im zeitlichen Verlauf identisch
mit der Rechteckspannung V, das Korrektursignal K Il entspricht der inversen Rechteckspannung V. Die
Korrektursignale K I, K Il sind in den Fig. 18 bzw. 24
dargestellt.
In Fig.32 ist ein Ausführungsbeispiel für die
Modulationsstufe M1 gezeigt. Die Modulationsstufe MIl ist identisch aufgebaut, so daß es genügt, lediglich
die Modulationsstufe MI zu betrachten. Diese enthält
eine Anzahl von neun NAND-Stufen VO bis V 8, die
logisch miteinander verknüpft sind. Die Anordnung der NAND-Stufen YO bis YZ sorgt im wesentlichen dafür,
daß das Modulationssignal L I jedesmal dann umschaltet, wenn eine der Spannungen Usi, U\, U2, Lk (vergl.
Fig. 14) gleich der modifizierten Dreieckspannung Dl
geworden ist. Die NAND-Stufen Y4 bis V8 sind für
eine zusätzliche Umschaltung vorgesehen, die an der Stelle der Nullpunkte der modifizierten Dreieckspannung
DI (vergl. Fi g. 14) jeweils dann auftritt, wenn das
Korrektursignal K 1 ungleich Null ist. Dabei entsteht durch die Abfallflanke des Korrektursignals K I auch
eine zusätzliche Umschaltung jeweils im Maximum der modifizierten Dreieckspannung D1, die jedoch bei der
Bildung der Ausgangswechselspannungen der Teilwechselrichter nicht in Erscheinung tritt. Die Funktion
der Modulationsstufe MI ergibt sich ohne weiteres aus
der dargestellten Verknüpfung der NAND-Glieder VO bis Y9.
Das von der Modulationsstufe MI abgegebene
Modulationssignal LI ist in seinem zeitlichen Verlauf in
Fig. 19 dargestellt. Entsprechend ist das Modulationssignal
LIl der Modulationsstiife MII in Fig. 25
dargestellt.
Die Rechteckspannung V wird nach der F i g. 11 auch
in zwei Ringzähler öl unf ßll eingespeist, die jeweils
drei Ausgangsleilungen besitzen. Über jede der drei Ausgangslcitungen wird ein rechteckiges Signal ZIl,
Z12, Z13 bzw. ZIIl, Z112, Z113 der Dauer 7/3
abgegeben, die sich jeweils mit der Periodendauer T wiederholen. Die Signale ZlI, Z12, ZI3 sind gegeneinander
um 773 und gegenüber den entsprechenden Signalen ZIIl, Z112, Z113 jeweils um die Zeitdauer 772
versetzt. Die Signale des Ringzähler 01 wechseln sich
dabei im Maximum der modifizierten Dreieckspannung Dl und die Signale des Ringzähler ßll wechseln sich
dabei im Maximum der modifizierten Dreieckspannung DIl ab. Das ist in den Fig.26 und 27 schematisch
dargestellt.
Drei identisch aufgebaute PhasensignalgebWH1,
/72, A/3, die den einzelnen Wechselrichtern Wi, W2
bzw. WZ in Fig. 1 zugeordnet sind,. werden nach F i g. 11 mit diesen Signalen Z11... Z113 der Ringzähler
B1, B Il versorgt. Gleichzeitig werden ihnen jewüeilsdiei;.
Modulationssignale Ll, LII und die Ausgangssigriale'·
Λ 01, AOII der Komparatorgruppen CI bzw. ClI, also
jeweils zusätzlich noch 4 weitere Signale zugeführt. Die Phasensignalgeber Wl, H 2 und H3 liefern jeweils zwei
Phasensignale / 11, J12 bzw. /21, /22 bzw. /31, /32,die
den Schalttakt der Teilwechselrichter W11, W12 bzw.
IV21, W22 bzw. WZX, WZ2 festlegen. Die Phasensignale /11 .../32, von denen die Phasensignale/11,/12
in Abhängigkeit von der Zeit t in den.Fig.28 und 29
dargestellt sind, werden dazu im Signalumformer £Ί 1. i. £f 32 gegeben, die die für die Wechselrichterveiv-,
tile benötigten Steuergrößen liefern. Falls die Wechselrichter WI, W2, W3 Thyristoren als steuerbare Ventile
enthalten, dienen die Signalumformer £11..... £".32<zurn
Bildung der Zündimpulse. Die Ausgänge der Signalürmiformer
Eil ... £32 sind in Fig. 11 mit r 1, r2 bzw. si,
5 2 bzw. t1,12 bezeichnet. Dieselbe BezeichnungsweisQo
ist beim Steuergerät 57" in Fig. 1 verwendet, so.iddßli
beide Figuren unmittelbar miteinander verglichenwerden
können. F i g. 30 zeigt die resultierende'.Gesamtspannung Urm (vergl. Fi g. 1), deren Amplitude gleich
der speisenden Gleichspannung Ug ist.
Ein Ausführungsbeispiel für den Phasensignalgeber HX ist in Fig.33 dargestellt. Die Phasensignalgeber
H 2, /73 sind entsprechend aufgebaut. Der Phasensigr.algeber
H X enthält eine Anzahl von NAND-Stufen V9 bis Y25, die logisch miteinander verknüpft sind. Die
Verknüpfung ergibt sich ohne weiteres aus F i g. 33 und
braucht nicht näher erläutert zu werden.
Der Phasensignalgeber H 1 bewirkt im wesentlichen eine Verteilung der zugeführten Eingangssignale in·4
festgelegten Zeitbereichen a, b, c, d auf die beiden Ausgänge, also auf die Phasensignale / U und /12. Die
Zeitbereiche a, b, cund d sind zwischen den F i g. 28 und
29 eingezeichnet. Die Zeitbereiche bund dentsprechen
jeweils dem Bereich des Steuerwinkels 2a. In diesen Bereichen werden die Phascnsignale /11, /12 moduliert,
also mehrfach umgesteuert. Das kommt dadurch zustande, daß im Zeitbereich b das Modulationssignal
L Il und im Zeitbereich rfdas Modulationssignal L I dem
Phasensignal /11 direkt und dem Phasensignal /12 invers zugeteilt wird. Die Verknüpfung ist weiter so
getroffen, daß in den Bereichen a, c die Phasensignalc / 111 / 12 nicht moduliert werden.
Es wurde oben bereits ausgeführt, daß die Schalter Z0...Z5 der Schaltcrgruppe Q(vergl. Fig.31) durch
Steuerbefehle NO... N 5 gesetzt werden, die die Anzahl η der Umsteuerungen festlegen. Die Bildung dci
Steuerbefehle NO... N5 erfolgt, wie aus Fig. H
ersichtlich ist, in einem Vor- und Rückwärtszählcr VR Jeweils nur einer der abgegebenen Steuerbefehle
NO... NU besitzt aktiven Zustand. Der Vor- unc
Rückwärtszähler VR besitzt zwei Eingänge, denct Setzsignalc SV und SR zugeführt werden können. Eir
Wechsel des Setzsignals SV von I nach 0 an dem cinci
Eingang bewirkt ein Wcitcrschaltcn des Vor- um Rückwärtszählcrs VR in Vorwärtsrichtung, d. h. anstelli
des gerade aktiven Steuerbefehls, z.B. Λ/2, wird de
Steuerbefehl mit der nächsthöheren Ordnungszahl, ζ. Ε NZ, aktiv. Ein Wechsel des Sctzsignals SR von 1 nach
am anderen Eingang bewirkt ein Wciterschalten de Vor- und Rückwärtszählers VR in Rückwärtsrichtunj
d. h. anstelle des gerade aktiven Steuerbefehls, ζ. B. Λ/5,
wird der Steuerbefehl mit der nächstniedrigen Ordnungszahl, z.B. N 4 aktiv. Ob die Ordnungszahl und
damit die Anzahl π der zusätzlichen Umsteuerungen im Bereich des Steuerwinkels 2<x geradzahlig oder
ungeradzahlig ist, wird durch ein Signal X angegeben, das dem Vor- und Rückwärtszähler VR ebenfalls
entnommen wird. Dazu werden die Steuerbefehle Ni,
Λ/3, /V 5 ungerader Ordnungszahl invertiert einer (nicht
dargestellten) NAN D-Stufe mit drei Eingängen zügeführt; dieser wird das Signal ^entnommen.
Die beiden Setzsignale SV und SR werden nach F i g. 11 in einem Setzsignalbildner SB gebildet. Der
Setzsignalbildner SB sorgt dafür, daß der zeitliche Abstand At zwischen zwei Umsteuerungen bei einer
Verringerung des Steuerwinkels 2a einen minimalen Grenzwert nicht unterschreitet und bei einer Vergrößerung
des Steuerwinkels 2a. oder einer abnehmenden Arbeitsfrequenz einen maximalen Grenzwert nicht
überschreitet. Das Kriterium für die Bildung des Setzsignals SV ist dann gegeben, wenn der zeitliche
Schaltflankenabstand At zwischen zwei beliebigen Schaltflanken im Bereich des Steuerwinkels 2« (vergl.
F i g. 28) einen maximalen Grenzwert überschreitet, der gleich dem Doppelten des maximalen Grenzwerts
2Atmm des Wechselrichters gewählt ist. Das Kriterium
für die Bildung des Setzsignals SR ist dann gegeben, wenn der Schaltflankenabstand At zwischen zwei
beliebigen Schaltflanken im Bereich des Steuerwinkels 2/x (vergl. Fig. 28) einen Minimalwert unterschreitet,
der gleich dem minimalen Grenzwert Atmjn des
Wechselrichters ist.
Zur Erfassung des Schaltflankenabstandes At werden
dem Setzsignalbildner Sßdas Ausgangssignal A OI oder
A011 der Komparatorgruppc Cl bzw. CII und
zusätzlich das entsprechende Modulationssignal Ll bzw. LlI zugeführt. Im vorliegenden Fall sind es die
zusammengehörigen Signale A OH und LiI.
Den Aufbau des Ausführungsbcispieles eines Selzsignalbildners
SB zeigt im einzelnen Fig.34. Der Setzsignalbildncr SB enthält zwei monostabile Kippstufen
MK 1 und MK 2 jeweils mit der Laufzeit Atmin und
zwei monostabile Kippstufen MK 3 und MK 4 jeweils mit der Laufzeit 2Atmm sowie NAND-Glieder V26 bis
Y3i. Die Kippstufen MK2 und MKi werden vom
direkten und die Kippstufen MKX und MK Λ werden
mit Hilfe der NAND-Glieder V26, V27 vom inversen Modulationssignal L Il angesteuert. Dadurch bilden die
Kippstufen MK 1 und MK 4 Ausgangssignale bei einer Anstiegsflanke und die Kippstufen MK 2 und MK 3
Ausgangssignale bei einer AbfallfJanke des Modulationssignals
LII. Sobald sich die Ausgangssignale der monostabilcn Kippstufen MKi und MK 2, deren
Zeitdauer jeweils A tmi„ beträgt, innerhalb des Steuerbereichs
2« überschnei !en, nimmt das Setzsignal SR infolge der logischen Verknüpfungen aktiven Zustand
an. Der Vor- und Rückwärtszähler VR wird um eine Einheit zurückgeschaltet. Sobald sich die inversen
Ausgangssignale der monostabilen Kippstufen MK 3 und MK4, deren Zeitdauer jeweils 2Al„»„ beträgt,
innerhalb des Steuerbereichs 2« überschneiden, nimmt das Setzsignal SV aktiven Zustand an. Es schaltet den
Vor- und Rückwärtszähler VR um eine Einheit in Vorwärtsrichtung weiter. Der neue Zustand des Vor-
und Rückwärtszählers VR bewirkt im letzteren Fall, daß der Steuerbereich 2« um eine Einheit weniger unterteilt
wird.
Hierzu 7 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
- Patentansprüche:ί. Verfahren zum Betrieb eines Wechselrichters, der aus zwei parallel geschalteten Teilwechselrichtern besteht; die Wechselrichter-Eingänge sind an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen; die Wechselrichter-Ausgänge sind je über eine Drosselspule mit Mittelanzapfung verbunden; die beiden Ausgangswechselspannungen der Teilwechselrichter sind um einen zur Spannungssteuerung einstellbaren Steuerwinkel gegeneinander versetzt und mittels der Drosselspule zu einer an dei Mittelanzapfung abgreifbaren mittleren Gesamtspannung zusammengesetzt; dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ausgangswechselspannungen ((Ju, t/12} jeweils im Bereich des Steuerwinkels (2λ), in dem sie entgegengesetzte Polarität haben, mindestens einmal und jeweils im selben Zeitpunkt gegenläufig umgesteuert werden.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich des Steuerwinkels (2«) durch η Umsteuerungen der beiden Teilwechselrichter (W 11, W12) in eine Anzahl (n + 1) gleich großer Abschnitte unterteilt wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Veränderung des Steuerwinkels (2a) die Anzahl (n + 1) der Abschnitte bereichsweise derart geändert wird, daß bei einer Verringerung des Steuerwinkels (2rv) der zeitliche Abstand (At) zwischen zwei Umsteuerungen einen minimalen Grenzwert (Atn,,,,), der im wesentlichen durch die Freiwerdezeit der steuerbaren Ventile der Teilwechselrichter (WIl, W12) bestimmt ist, nicht unterschreitet und daß mi! abnehmender Arbeitsfre- quQnz(f) der beiden Teilwechselrichter (WU, W12) und/oder mit zunehmendem Steuerwinkel (2a) die Zunahme der Anzahl (n + 1) der Abschnitte gerade immer dann erfolgt, wenn der zeitliche Abstand (At) zwischen zwei Umsteuerungen gleich einem vorgegebenen maximalen Grenzwert (A W,) geworden ist.
- 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Grenzwert (At„m) gleich dem Zweifachen des minimalen Grenzwerts (Atmjn) gewählt ist.
- 5. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: eine Frequenzerzeugerstufe gibt zwei modifizierte Dreieckspannungen (Dl, DIl) ab, welche gleiche Frequenz und Amplitude besitzen und um die Hälfte ihrer Periodendauer gegeneinander phasenverschoben sind; die modifizierten Dreieckspannungen (D I, DII) und eine Anzahl von spannungsmäßig äquidistanten Teilspannungen (Ush Ui, Uj, Uj), die mittels eines Spannungsteilers (P) aus einer gemeinsamen, den Steuerwinkel (2λ) bestimmenden Steuerspannung (Um) gewonnen sind, sind zwei mit einer Anzahl von Komparatoren ausgestatteten Komparatorgruppen (Cl, CII) zugeführt; zwei Modulationsstu- f>o fen (M I, M II), die jeweils den Komparalorgruppcn (Cl, CII) nachgeschaltet sind, legen den zeitlichen Verlauf der gewünschten Ausgiingswechselspannungcn (z.B. ί-Ίι, U\2) der Tcilwechselrichtcr (WU, W12) im Bereich des Steuerwinkels (2a) in der Weise fest, daß jeweils beim Umschalten eines der Komparatoren eine Umsteuerung erfolgt.
b. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch zwei Ringzähler (BI, BU), die von der Frequenzerzeugerstufe gespeist sind und an Pliasensignalgeber (HU H2, W 3) angeschlossen sind die wiederum zusätzlich aus den Modulationsstufen (Ml, MlI) gespeist sind und deren Phasensienale(/n,/12;y21,722;;31,/32)denSchaltrhyth-SS der Teilwechselrichter (WIl, W12; W21, W22;W31, W32) festlegen.7 Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6 und zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine dem Spannungsteiler (P) vorgeschaltete Auswahlschaltung zur Einstellung des Spannungsteilerverhältnisses, die aus einer Schaltergruppe (Q) mit einer Anzahl vonSchaltern (ZO Z5) besteht, weiche durchSteuerbefehle (NO Λ/5) steuerbar sind; dieSteuerbefehle werden von einem Vor- und Rückwärtszähler (VR) abgegeben, an dessen Eingang ein Setzsignalbildner (SB) mit zwei monostabilen Kippstufen (MKi, MK 2) angeschlossen ist, deren Laufzeit gleich der zwischen zwei Schaltflanken einzuhaltenden Mindestzeit (almin) des Wechselrichters (Wl, W2, W3) ist. und mit zwei monostabilen Kippstufen (MK 3, MK 4). deren Laufzeit gleich dem Doppelten der zwischen zwei Schaltflanken einzuhaltenden Mindestzeit (Atmin) des Wechselrichters (WI. W2, W3)ist.
Priority Applications (12)
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