DE2551320A1

DE2551320A1 - Schaltungsanordnung zur zwangskommutierung eines wechselrichters mit zusaetzlichen nachladethyristoren

Info

Publication number: DE2551320A1
Application number: DE19752551320
Authority: DE
Inventors: Georg Beinhold; Klaus Wegener
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1975-11-13
Filing date: 1975-11-13
Publication date: 1977-05-18
Also published as: BE848261A; NL7612585A; SE7612675L; CH591181A5

Description

Schaltungsanordnung zur Zwangskommutierung eines
Wechselrichters mit zusätzlichen Nachladethyristoren Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Zwangskommutierung eines aus einer variablen Gleichspannungsquelle gespeisten Wechselrichters mit einem von zwei voneinander unabhängigen Hilfsspannungsquellen mit konstanter Spannung unter Verwendung von Lade thyristoren aufgeladenen und elektrisch in Reihe mit den Löschthyristoren für den Wechselrichter geschalteten Kommutierungstondensator und Je einer in Reihe mit den Hilfsspannungsquellen geschalteten Drossel nach Patent (Patentanmeldung P 20 12 893.2-32).
werden derartige Schaltungsanordnungen bei mit hoher Frequenz betriebenen Umrichtern für hohe Leistungen eingesetzt, kanp die Beanspruchung der Ladethyristoren so hoch werden, daß entsprechend leistungsstarke Thyristoren auf dem Markt nicht erhältlich sind. Als Ausweg bietet sich zwar zunachs.t eine direkte Parallelschaltung zweier oder mehrerer Thyristoren jeweils anstelle des einen Le thyristors an, doch erfordert dieses eine nicht unerhebliche zusätzliche Beschaltung, da insbesondere während des EinschalEvorgangs eine gleichmäßige Stromaufteilung auf die parallel geschalteten Thyristoren gewährleistet sein muß.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, auch bei großen Umrichterleistungen und hohen Frequenzen die Beanspruchungen des Ladethyristoren in einer Schaltungsanordnung nach dem Hauptpatent derart zu begrenzern, daß handelsübliche Thyristoren eingesetzt werden können.
Die Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung für eine Schaltungsanordnung der eingangs angegebenen Art dadurch gelöst, daß jeweils zwischen einem Pol der variablen Gleichspannungsquelle und dem Kommutierungskondensator ein erster Thyristor geschaltet ist, über den dem Kommutierungskondensator der lastseitige Umschwingstrom zugeführt ist und-jeder Hilfsspannungsquelle ein zweiter Thyristor-zugeordnet ist, über den die Zuleitung des Nachladestromes für den Kommutierungskondensator erfolgt.
Auf vorteilhafte Weise ergibt sich somit eine Aufteilung des Kondensatorstromes in den lastseisigen Umschwir,.strom über die ersten Thyristoren und in den Nachladestrom ufer die zweiten Thyristoren. oleichzeitig werden gevJenüber der aus dem Hauptpatent bekannten Schaltungsanordnung vier Leistungsdioden eingespart. Die ersten Thyristoren können für eine kleinere Spannung ausgelegt werden, so daß Thyristoren mit besseren Schalteigenschaften Verwendung finden. Die zweiten Thyristoren werden zwar nach wie vor mit gleicher Spannung beansprucht, sie erfahren jedoch darüber hinaus keine besondere zusätzliche Belastung während des Einschaltvorgangs. Da die ersten und die zweiten Thyristoren gleichzeitig angesteuert werden, ist auch kein erhöhter Aufwand für die Steuerung erforder lich.
Infolge der Trennung des Umschwingvorgangs der Lastseite von der Nachladung des Kommutierungskondensatotrs ist in Weiterbildung des Erfindungsgedankens eine weitere Vereinfachung der angegebenen Schaltungsanordnung dadurch möglich, daß eine Zündschaltung vorgesehen ist, die die zweiten Thyristoren in Abhangigkeit von der Größe der Spannung der Gleichspannungsquelle und des Laststromes derart später zündet als die ersten Thyristoren, daß die Spannung am Kommutierungskondensator Unabhängigkeit von der Größe der Spannung der Gleichspannungsquelle und des Laststromes je Umschwingvorgang maximal stets eine gleichbleibende Höhe erreicht.
Bei der Schaltungsanordnung nach der Hauptanmeldung ist neben der Drosselwicklung, die jeweils in Reihe mit einer Hilfsspannungsquelle geschaltet ist, eine weitere Drosselwicklunq vorgesehen, die die Größe der Spannung am Kommutierungskonciensator unabhängig von der Größe der Spannung der variablen Gleichspannungsquelle und des Laststromes dadurch auf einen maximalen Wert begrenzt, daß sie nach Erreichung des doppelten Wertes der Spannung der Hilfsspannungsquelle am Kommutierungskondensator die verbleibende Drossel energie in den jeweils parallel zu der Hilfsspannungsquelle angeordneten Kondensator zurückspeist. Indem die ersten Thyristoren entsprechend lange vor den zweiten Thyristoren gezündet werden, kann auf einfache Weise die Spannung am Kommutierungskondensator konstant auf maximale Höhe beschränkt werden, so daß die beim Umschwingen der Kondensatorspannung entstehenden Verluste, die bei den einzelnen Betriebszuständen unterschiedlich sind (Leerlauf-Vollast), ausgeglichen werden. In vorteilhafter Weise entfällt damit die aus der Schaltungsanordnung gemäß dem Hauptpatent bekannte zweite Wicklung der Drossel ebenso wie zwei Leistungsdioden. Ferner wird der Nachladestrom kleiner, da ja nun die zusätzlichen Verluste in der zweiten Wicklung entfallen. Die Umschwingzeit wird dann vom Schwingkreis, bestehend aus Kommutierungskondensator und -drossel vom Laststrom bestimmt, wenn die Zündung der für die Nach ladung eingesetzten zweiten Thyristoren nacht 7300 erfolgt. Es ergibt sich daraus eine größere Schonzeit für die Hauptthyristoren des Wechselrichters.
Die Erfindung soll anhand zweier Ausführunssbeispiele, die schematisch.in der Zeichnung dargestellt sind, im folgenden näher erläutert werden.
In der Figur 1 ist das Schaltbild eines Wechselrichters gezeigt, dessen Funktionsweise bereits ausführlich in der Patentschrift (Patentanmeldung P 2n 12 893.2) beschrieben ist.
Die Zeichnungspositionen sind identisch mit der Ausnahme, daß die Ladethyristoren gemäß der Erfindung ausgebildet sind. Ein Tnyristor n7 ist zwischen dem Pol A und ein Thyristor n8 ist zwischen dem Pol B der variablen Gleichspannungsquelle E 1 und dem einen Belag des Kommutierungskondensators K 4 geschaltet.
Beide Thyristoren n7 und n8 sind derartig ausgelegt, daß sie im Betriebsfall jeweils den lastseitigen Umschwingstrom führen können. Zusätzlich sind den Hilfsspannungsquellen E ? und E 3 die Thyristoren n9 und nlO zugeordnet, die jeweils zur Führung des Nachladestromes für den Kommutierungskondensator K 4 eingesetzt werden.
Infolge der Trennung des Umschwingvorgangs der Lastseite von der Nachladung gemäß der vorher beschriebenen Schaltung, weist in Weiterbildung der Erfindung die Schaltungsanordnung nach Figur 2 einen weiteren Vorteil auf. Die für den Schaltungsaufbau des Wechselrichters gemäß dem Hauptpatent notwendige zweite Drosselwicklung an Drosseln 11 und 12 kann, wie in Figur 2 gezeigt, entfallen, wenn man die Thyristoren n9 bzw. nlO für den Nachladestrom später als die Thyristoren n7 und n9 zündet und auf diese Weise statt wIe bisher über die zweiten Drosselwicklungen die Spannung U 4 am Kommutierungskondensator K 4 auf einen maximalen Wert begrenzt.
Die Umschwingzeit wird dann vom Schwingkreis, bestehend aus dem Kommutierungskondensator K 4 und den Induktivitäten LR und LS bzw. LT und vom Laststrom bestimmt, wenn die Zündung der Nachladethyristoren n9 bzw. n10 nach #t>90° erfolgt. Der Spannungsverlauf UC am Kommutierungskondensator ist in Figur 3 über den Zeit #ot aufgetragen, wobei mit #o tNZ die Zeit für die Nachzündung der Thyristoren n) bzw. nlO bezeichnet ist.
6 Seiten Beschreibung 2 Patentansprüche 3 Blatt Zeichnung mit 3 Figuren

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Schaltungsanordnung zur Zwangskommutierung eines aus einer variablen Gleichspannungsquelle gespeisten Wechselrichters mit einem von zwei voneinander unabh.-ngigen Hilfsspannungsquellen mit konstanter Spannung unter Verwendung von Ladethyristoren aufgeladenen und elektrisch in Reihe mit den Löschthyristoren für den Wechselrichter geschalteten Kommutierungskondensator und je einer in Reihe mit den Hilfsspannungsquellen geschalteten Drossel nach Patent (Patentanmeldung P 20 12 893.2-32), dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen einem Pol (A, 3) der variablen Gleichspannungsquelle (E i) und dm Kommutierungskondensator (K4) ein erster Thyristor (n7, n8) geschaltet ist, ueber den dem Kommutierungskondensator (K 4) der lastseitige Umschwingstrom zugeführt ist und jeder Hilfsspannungsquelle (E 2, E 3) ein zweiter Thyristor (n9, n10) zugeordnet ist, über cler. die Zuleitung des Nachladestromes für den Kommutierungskondensator (K 4) erfolgt.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zündschaltung vorgesehen ist, die die zweiten Thyristoren (n9, n10) in Abhängigkeit von der Größe der Spannung der Gleichspannungse1uelle (E 1) und des Laststromes derart später zündet als die ersten Thyristoren (n7, nS), dan die Spannung am Kommutierungskondensator (K 4) Unabhängigkeit von der Größe der Spannung der Gleichspannungsquelle (E 1) und des Laststromes je Umschwingvorgang maximal stets eine gleichbleibende Höhe erreicht.