DE2609315A1 - Rotationsinverter - Google Patents

Description

COHAUSZ & FLORACK

PATBNTANWALTSBÜRO /L D U O O IU

D-4 DÜSSELDORF - SCHUMANNSTR ΘΤ

PATENTANWÄLTE:
Dipl.-ing. W. COHAUSZ ■ DipL-fng. W. FLORACK - Dipl.-Ing. R. KNAUF - Dr.-Ing, Dipl.-Wirtsch.-Ing. A. GERBER · DipL-tng. H. B. COHAUSZ

Lucas Industries Matted

Great King Street

GB-Birmingham 4. März 1976

Die Erfindung betrifft einen Sdationsinverter zum Umwandeln von Gleichstrom in Wechselstrom.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, einen Inverter vorzusehen, der eine rotierende Feldwicklung und eine ortsfeste Ankerwicklung hat, wobei Schal tnnittel die Terbindung mehr er Abzapfungen an der Ankerwicklung mit dea Gleichstromnetz steuern. Bei einer solchen Anordnung fließen sowohl der Ireibstrom (d.h. der geschaltete Gleichstrom) als auch der Wechselstromausgangsstrom, der von der Wechselstromalst am Inverter entnommen wird, durch dieselbe Ankerwicklung, und unter bestimmten Lastbedingongen treten hohe Sptitzenstreee auf. Bei einer solchen Anordnung ist es schwierig, einen neutralen Zutand zu erreichen, und außerdem ist eine große Leitermasse erforderlich, um die Spitzenstrome zu führen.

Irfindungsgemäß ist ein Inverter gekennzeichnet durch eine rotierende Feldwicklung, eine ortsfeste Ankerwicklung mit zwei getrennten Wicklungspartien, die elektrisch gegeneinander isoliert, jedoch aaganetisch miteinander gekoppelt sind, Schaltnittel zur Steuerung der Verbindung eines Gleichstromnetze» mit Abzapfungen an einer Ankerwicklungspartie synchron zu der Drehung der Feldwicklung und Wechselstrosausgangsanschlüsse, die mit der anderen Ankerwicklungspartie verbunden sind.

Va/Pi - 2 -

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Bei einer solchen, Anordnungkann die eine Ankerwicklungspartie eine Dreieekswieklung und die andere eine sterngeschaltete Wicklung sein, derart, daß ein neutraler Punkt ohne besondere Umformer usw. erhalten wird.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiles in Anwendung auf einen Generator näher erläutert, der aus einem Wechselstromgenerator, eines Gleichrichter und einem Inverter besteht. In ä.en Zeichnungen sind:

Fig. 1 eine schematische Wiedergabe des Generators, Fig. 2 ein scheaatisches Schaltbild des Wechselstromgenerators, Fig. 5 ein schematisches Schaltbild des Inverters und Fig. 5a eine schematische Einzelheit eines inkers des Inverters.

Gemäß Fig. 1 weist der Generator einen Heun-Phasen-Weehselstromgenerator sit einem ortsfesten Anker 10 und einer ±o ti er enden Zweipol-Feldwicklung 11 auf, die bürstenlos mit einer Feldtreibwicklung 12 gekoppelt ist. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist eine solche Kopplung durch eine Drei-Phasen-Wicklung 15 an der rotiersenden Welle des Generators in dem Feld der Feldtreibwicklung 12 erreicht. Eine Gleichriehtereinrichtung 14 ebenfalls auf der Welle verbindet die Wicklung 15 mit der Feldwicklung 11, so daß die Wicklung 11 Gleichstrom bei einem Wert erhält, der von des Gleichstrom in der Wicklung 12 und der Drehzahl der Welle abhängt. Sea? Seun-Phasen-Wechselstromausgangsspannung des Ankers hängt ebenfalls von dem an die Wicklung 12 angelegten Gleichstrom und von der Drehzahl der Welle 15 ab. Me Welle I5 wird evon einem Antriebsaggregat angetrieben, dessen Drehzahl sich im Betrieb ändert.

Sie Welle I5 ist über eine Kupplung 16 mit einer Welle 1J eines Inverters verbunden, der einen drehfesten Anker 18, eine rotierende Feldwicklung I9 und eine ireibwicklung 20 für die Feldwicklung 1? hat. Ferner sitst auf der Welle 17 ein Triggergenerator 21 und ein Pilotgenerator 25»

Der Heun-Phasen-Ausgang des Wechselstromgeneratorankers 10 wird an

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ORIGINAL INSPECTED

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eine Gleichrichtereinriehtung 23 angelegt, deren Gleichstromausgang an eine Gleichetrom-Umschaltschaltung 24 angelegt wird, die einen Neun-Phasen-Ausgang für den Anker 18 des Inverters liefert. Wie in Fig. 3 dargestellt, ist die Ankerwicklung 18 in Wirklichkeit in zwei Partien vorgesehen, nämlich in einer Gleichstrompartie 18a in der Pont eines Bings aus neun Spulen und in einer Wechselstrompartie 18b, die eine sterngeschaltete Drei-Phasen-Wicklung ist. Die Wicklungspartien 18a und 18b sind in denselben Schlitzen des Ankers enthalten und sind deshalb magnetisch miteinander gekoppelt, jedoch elektrisch vollkommen gegeneinander isoliert. Die Schlitze sind vorzugsweise speziell ausgebildet, wie dargestellt, und sie weisen Sippen 25 an den Seiten der Schlitze auf, um die Wicklungen 18a, 18b su. trennen.

Fig. 3 zeigt auch einen Teil der Gleichstrom-Umschaltschaltung, die den Ankerwicklungen 18a zugeordnet ist. Diese Schaltung enthält neun !Thyristoren 26 und neun Thyristoren 27. Jeder Thyristor 26 ist mit seiner Anode mit der Kathode eines entsprechenden der Thyristoren 27 xmd Kit der Verbindung zwischen zweien der Spulen der Ankewrwicklung 18a verbunden. Die Kathode jedes Thyristors 26 ist mit einer negativen Gleichstromleitung 28 verbunden, und die Anode jedes Thyristors 27 ist mit einer positiven Gleichstromleitung 29 verbunden. Die Tore der Thyristoren 26, 27 sind ait achtzehn verschiedenen Spulen 30 verbunden, die einen Teil des Triggers bilden, der im einzelnen an anderer Stelle beschrieben worden ist. Kurzgefaßt enthält dieser Trigger einen Permanentmagnetroter 31 mit drei Nordpolen und £drei BSüdpolen, wobei ein Satz Pole einen sehr wesentlich größeren Winkel an der Achse des Rotors als der andere einschließt. Die getrennten Spulen, auf die bezug genommen worden ist, sind um den Rotor herum auf einer Ständerkonstruktion angeordnet, und jede erzeugt drei kurze Impulse während jeder Umdrehung des Sotors, während die drei kurzen Pole ihn passieren. Jede Spule ist direkt zwischen das Tor und die Kathode des zugehörigen Thyristors geschaltet.

Die Inverterfeldspule I9 4^s* wiederum eine Zweipolkonstrtktion, die mit ihrer Treibwicklung 20 durch eine rotierende Drei-Phasen-Wick-

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lung 3² und einen Gleichrichter 33 gekoppelt ist. Der Strom in der Feldwicklung 19 hängt wiederum vom Strom in der Wicklung 20 und von der Drehzahl der Welle I7 ab.

Der Pilotgenerator 22 weist einen Zweipol-Permanentmagnetrotor 34, eine ortsfeste Drei-Pkasen-Wicklung 35 und einen Gleichrichter 36 auf.

Der Strom in den Feldtreibwicklungen 12 und 20 wird vom Pilotgenerator 22 geliefert und von einer Eeglereinheit 37 geregelt, um die Frequenz und die Spannungeamplitude des Wechselstromausgangs der Inverterankerwioklung 18b zu bestimmen. Die Eeglereinheit 37 leitet ihr Amplitudeneingangssignal direkt von den Inverterausgangsanschlüssen ab, ihre Frequenzaeingangssignal ist jedoch von einer zusätzlichen Wicklung is Triggergenerator abgeleitet, der einen Wechselstromausgang mit dem Neunfachen der Frequenz des Inverterausgangs liefert. Diese höhere Frequenz wird eingesetzt, um eine bessere Genauigkeit in der Steuerung zu erhalten. Die Arebeitsweise ist die, daß der Segler für die Inverterfeldwicklung durch die Amplitude gestuert und daß der Regler für die Feldwicklung des Wechselstromgenerators durch die Frequenz gesteuert wird. Bei stetigen Laufbedingungen erzeugt ein Umschalten des Gleichstromausgangs des Gleichrichters 23 durch die TTbschaltechaltung ein rotierendes Inverteranker-Magnetfeld, das auf das rotierende Magnetfeld der Inverterfeldwicklung einwirkt, um eine Drehung des Inverterrotors zu bewahren. Die erforderliche Ausgangsspannung kommt von der Ankerwicklung 18b.

Die Regler 37 sind in ihren Einzelheiten bereits an anderer Stelle besehriegeben worden.

Ansprüche

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Claims (3)

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1. Rotationsinvetter, gekennzeichnet durch eine rotierende Feldwicklung, eine ortsfeste Ankerwicklung mit zwei getrennten Wicklungspartien, die elektrisch gegeneinander isoliert, jedoch magnetisch miteinander gekoppelt sind, SchaltmiAtel zur Steuerung der Verbindung eines Gleichstromnetzes mit Abzapfungen an einer Ankerwicklungspar tie synchron mit der Drehung der Feldwicklung und Wechselstromausgangsanschlüsse, die mit der anderen Ankerwicklungspartie verbunden sind.

2. Eotationsinverter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Ankerwicklungspartie eine Dreieckswicklung und die andere eine sterngeschaltete Wicklung ist.

3. Rotationsinverter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerwicklungen in Schlitzen in einem Anker aus ferromagnetische Material sitzen und dieselben Schlitze für beide Ankerpartien benutzt sind.

4· Rotationsinverter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ankerschlitz zur Bildung eines Paars Hippen an den Seiten des Schlitzes ausgebildet ist, die die beiden Wicklungspartien trennen.

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