DE2633046B2 - Untersynchrone Stromrichterkaskade - Google Patents
Untersynchrone StromrichterkaskadeInfo
- Publication number
- DE2633046B2 DE2633046B2 DE2633046A DE2633046A DE2633046B2 DE 2633046 B2 DE2633046 B2 DE 2633046B2 DE 2633046 A DE2633046 A DE 2633046A DE 2633046 A DE2633046 A DE 2633046A DE 2633046 B2 DE2633046 B2 DE 2633046B2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- rectifier
- valves
- converter
- subsynchronous
- bridge circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
- H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
- H02P23/08—Controlling based on slip frequency, e.g. adding slip frequency and speed proportional frequency
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
- H02P25/16—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring
- H02P25/24—Variable impedance in stator or rotor circuit
- H02P25/26—Variable impedance in stator or rotor circuit with arrangements for controlling secondary impedance
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/06—Rotor flux based control involving the use of rotor position or rotor speed sensors
- H02P21/08—Indirect field-oriented control; Rotor flux feed-forward control
- H02P21/09—Field phase angle calculation based on rotor voltage equation by adding slip frequency and speed proportional frequency
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P2201/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the converter used
- H02P2201/13—DC-link of current link type, e.g. typically for thyristor bridges, having an inductor in series with rectifier
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Rectifiers (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
rungsfall). Bei vorhandenen Steuerimpulsen (EIN-Zustand) liegt die Funktion einer Gleichrichterbrücke
vor, bei gelöschten Steuerimpulsen (AUS-Zustand) ist diese stromlos. Der im Umrichter fließende
Gleichstrom wird dann über die zugehörige Uberbrückungsdiode geführt.
Man kann bevorzugt so vorgehen, daß die Steuerimpulse für die einzelnen Gleichrichter und Gleichrichter-Brückenschaltungen
nicht von einem freilaufenden Impulsgenerator erzeugt werden, sondern von einem Steuersatz, der die Steuerimpulse im Takte der
Schlupffrequenz erzeugt. Dadurch ist es möglich, die Gleichrichter in Erückenschaltung und die Gleichrichter-Brückenschaltungen
auch als Wechselrichter auszusteuern und somit die Richtung für die Schlupfenergie
umzukehren. Mit einer so doppelt gespeisten Maschine ist dann auch übersynchroner Betrieb möglich.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand von zwei Figuren näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine untersynchrone Stromrichterkaskade gemäß der Erfindung, die ohne mechanische Schalter
im Umrichterteil aufgebaut ist, und
Fig. 2 ein Diagramm, in dem einige Kenngrößen der untersynchronen Stromrichterkaskade für Anfahrbetrieb
A, Reihenbetrieb B und Parallelbetrieb C in Abhängigkeit von der Drehzahl η dargestellt
sind.
Nach Fig. 1 ist an ein dreiphasiges Wechselspannungsnetz 1 über einen Eingangsschalter 2 der Ständer
3 einer Asynchronmaschine 4 mit einem Schleifringläufer 5 angeschlossen. Die Schleifringe sind
direkt mit der im Stern geschalteten Primärwicklung 8 eines Transformators 10 verbunden. Der Transformator
10 ist zur Spannungsanpassung und zur Reduzierung von Rückwirkungen vorgesehen.
Der Transformator 10 besitzt zwei dreiphasige Sekundärwicklungen 11 und 12. Die erste Sekundärwicklung
11 ist im Stern und die zweite Sekundärwicklung 12 ist vorteilhafterweise im Dreieck
geschaltet. Die drei Teilwicklungen der ersten Sekundärwicklung 11 sind an die Wechselspannungsanschlußpunkte
eines ersten Gleichrichters 13 angeschlossen, der aus gesteuerten Ventilen 15, 17 in
Drehstrom-Brückenschaltung besteht. Entsprechend ist die zweite Sekundärwicklung 14 an die Wechselspannungsanschlußpunkte
eines zweiten Gleichrichters 14 angeschlossen, der aus gesteuerten Ventilen 16,18 in Drehstrom-Brückenschaltung besteht. Beide
Gleichrichter 13 und 14 sind über eine Verbindungsleitung 20 miteinander in Serie geschaltet.
Als steuerbare Ventile 15,17 und 16,18 sind Halbleiter-Ventile,
insbesondere Thyristoren, vorgesehen.
Die Sternschaltung der ersten Sekundärwicklung 11, die Dreieckschaltung der zweiten Sekundärwicklung
12 sowie die Verbindung der beiden Gleichrichter 13,14 bewirkt, daß sich ein zwölfpulsiger Betrieb
ergibt. Dadurch ist gewährleistet, daß die niedrigsten Ordnungszahlen der Oberschwingungen im Läuferstrom
11 und 13 sind. Oberschwingungen der Ordnungszahlen 5 und 7 treten also nicht auf. Die infolge
der Oberschwingungen auftretenden Pendelungen im Drehmoment und im Ständerstrom sind wegen der
hohen Ordnung nur von geringem Einfluß und wirken nicht störend.
An die Reihenschaltung der beiden Gleichrichter 13, 14 ist über einen Gleichstromzwischenkreis, der
in jeder Vcrbindungsleitung eine Glättungsdrossel 21
bzw. 22 enthält, eine aus vier Komponenten bestehende Serienschaltung angeschlossen. Diese Serienschaltung
umfaßt einen ersten Wechselrichter 25, eine zweite Gleichrichter-Brückenschaltung 27, eine erste
Gleichrichter-Brückenschaltung 28 und einen zweiten Wechselrichter 26, und zwar in der angegebenen Reihenfolge.
Der erste Wechselrichter 25 enthälter steuerbare Ventile 31, 33 in Drehstrom-Brückenschaltung.
Entsprechend enthält auch der zweite Wechselrichter 26 steuerbare Ventile 32, 34 in Drehstrom-Brückenschaltung.
Die zweite Gleichrichter-Brükkenschaltung 27 umfaßt gesteuerte Ventile 35, 37 in
Drehstrom-Brückenschaltung, und die erste Gleichrichter-Brückenschaltung 26 umfaßt ebenfalls gesteuerte
Ventile 36, 38 in Drehstrom-Brückenschaltung.
An den Wechselspannungsanschlüssen des ersten Wechselrichters 25 liegt eine erste dreiphasige Primärwicklung
41 eines Rückspeise- oder Stromrichtertransformators 40. Die drei Teilwicklungen sind im
Stern geschaltet. An den Wechselspannungsanschlüssen des zweiten Wechselrichters 26 liegt eine zweite
dreiphasige Primärwicklung 42 des Stromrichtertransformators 40. Ihre drei Teilwicklungen sind im
Dreieck geschaltet. Die im Stern geschaltete Sekundärwicklung 45 des Stromrichtertransformators 40 ist
über eine Rückspeiseleitung 47 und über den Eingangsschalter 2 an das dreiphasige Wechselspannungsnetz
1 angeschlossen.
Zwischen den drei Wechselspannungsanschlußpunkten des ersten Gleichrichters 13 und den drei
Wechselspannungsanschlußpunkten der ersten Gleichrichter-Brückenschaltung 28 besteht eine
Schaltverbindung 51. Entsprechend besteht auch zwischen den drei Wechselspannungsanschlußpunkten
des ersten Gleichrichters 14 und den drei Wechselspannungsanschlußpunkten der zweiten Gleichrichter-Brückenschaltung
27 eine Schaltverbindung 52. Die beiden Schaltverbindungen 51, 52 sind also so geführt, daß sie sich kreuzen.
Es ist noch hervorzuheben, daß parallel zu jedem Gleichrichter 13 und 14 eine Uberbrückungsdiode 63
bzw. 64 liegt. Entsprechend ist auch parallel zu jeder Gleichrichter-Brückenschaltung 27 und 28 eine
Uberbrückungsdiode 67 bzw. 68 angeordnet.
Zur Messung der Drehzahl η der Asynchronmaschine
5 ist ein Tachogenerator 70 vorgesehen, der mit deren Läufer 5 gekuppelt ist. Das Ausgangssignal
dieses Tachogenerator 70 wird einem ersten Grenzwertmelder 71 und einem zweiten Grenzwertmelder
72 zugeführt. Mit dem ersten Grenzwertmelder 71 wird ermittelt, ob die Drehzahl η der Asynchronmaschine
4 eine vorgegebene erste Drehzahl, die insbesondere etwa 50% der Synchrondrehzahl n„ betragen
kann, überschritten hat oder nicht. Mit dem zweiten Grenzwertmelder 72 wird dagegen ermittelt, ob die
Drehzahl η über einer vorgegebenen zweiten Drehzahl, die größer ist als die erste vorgegebene Drehzahl
und insbesondere etwa 70% der Synchrondrehzahl n„ betragen kann, liegt oder nicht.
Zur Lieferung von Steuerimpulsen für die Gleichrichter 13,. 14 und die Gleichrichter-Brückenschaltungen
27,28 ist ein Impulsgenerator 75 vorgesehen An den Ausgang des Impulsgenerators 75 ist der eine
Eingang einer ersten Logikstufe 81 geschaltet. Ah Logikstufe 81 kann insbesondere ein NAND-Gliec
vorgesehen sein. Der Ausgang der ersten Logikstufc 81 ist über einen Impulsverstärker 82 mit den Steuerelektroden
der Ventile 15,17 des ersten Glcichrich·
ters 13 verbunden. An den Ausgang des Impulsgeneraiors
75 ist weiterhin der eine Eingang einer zweiten Logikstufe 83 angeschlossen. Ein weiterer Eingang
dieser zweiten Logikstufc 83 ist mit dem Ausgang des ersten Grcnzwertmeldcrs 71 verbunden. Als zweite
I.ogikstufc 83 kann wiederum ein NAND-Glied vorgesehen sein. Der Ausgang dieser zweiten Logikstufc
82 ist über einen weiteren Impulsverstärker 84 mit den Stcucrelektmdcn der steuerbaren Ventile 16, 18
des zweiten Glciehrichtes 14 verbunden.
Schließlich ist der Ausgang des Impulsgenerators 75 auch mit dem einen Hingang einer dritten Logikstufc
85 verbunden. Ein weiterer Eingang dieser dritten Logikstufc ist mit dem Ausgang des zweiten
Grenzwertmeldcrs 72 verbunden. Der Ausgang der dritten Logikstufe 85 ist über einen weiteren Impulsverstärker
86 an die steuerbaren Ventile 35, 37 und 36, 38 der beiden Glcichriehter-Brückenschaltungen
27 bzw. 28 geführt.
Zur Steuerung aller drei Logikstufen 81, 83 und 85 ist weiterhin ein Verknüpfungsglied 87 vorgesehen.
Hierbei kann es sich wiederum um ein NAND-Glied handeln. Dieses Verknüpfungsglied 87 liefert ein
Spcrrsignal für die drei Logikstufen 81, 83, 85, wenn entweder eine Untcrspannungs- oder eine Überstrommcldung
von weiteren Bauglicdcrn geliefert wird.
Zur Lieferung der Unterspannungsmeldung, insbesondere zur Erfassung von Spannungseinbrüchen, ist
ein Übertrager 90 vorgesehen. Dieser ist am Wechselspannungscingang
des Ständers 3 der Asynchronmaschine 4 angeschlossen, ihm ist ein Grenzwertmelder
91 nachgcschaltct. Dieser ändert sein Ausgangssignal, sobald die Netzspannung einen vorgegebenen Grenzwert
unterschreitet. Das Ausgangssignal dieses Grenzwertmeldcrs 91 wird über die Verknüpfungsschaltung
87 und die drei Logikstufen 81, 83, 85 zur Impulslöschung für die beiden Gleichrichter 13 und
14 und auch die Gleich richtcr-Brückcnschaltungen 27 und 28 herangezogen.
Zur Abgabe einer Überstrommeldung sind weitere
Bauelemente vorgesehen. Um Überströme des Umrichters zu erfassen, ist sowohl in der Zuleitung zur
ersten Primärwicklung 41 als auch zur zweiten Primärwicklung 42 des Stromrichtertransformators 40
jeweils ein dreiphasiger Stromwandler 95 bzw. 96 angeordnet. Jedem Stromwandler 95, 96 ist eine Gleichrichtcrschaltung
97 bzw. 98 nachgeschaltet. Die beiden Gleichricliterschaltungen 97,98 sind miteinander
in Reihe geschaltet und an einen Grenzwertmelder 99 angeschlossen. Das Ausgangssignal dieses Grenzwertmeldcrs
99 wird zur Impulslöschung für die Gleichrichter 13, 14 und die Glcichrichtcr-Brückenschiillungcn
27, 28 herangezogen. Dazu wird es über die Verknüpfungsschaltung 87 den drei Logikstufen
81, 83, 85 zugeleitet.
Die Steuerung der Gleichrichter 13, 14 und der Gleichstrom-Brüekenschallungen 27 und 28 erfolgt
drehzahlabhängig. Es können drei Bereiche unterschieden werden:
Im ersten Bereich, bei Anfahrbetrieb, erhält der Gleichrichter 13 vom Impulsgenerator 75 über die erste
Logikstufc 81 und den ersten Impulsverstärker 82 Steuerimpulse, sofern am mit der Verknüpfungsschaltung
87 verbundenen Eingang der ersten Logikstufu 81 weder eine Untcrspannungs- noch eine Überstrommeldung
ansteht.
Im zweiten Bereich, wenn etwa die halbe Syn
chrondrehzahl erreicht ist, kippt der erste Grenzwertmelder 71, und die zweite Logikstufe 83 gibt dadurch
die vom Frequenzgenerator 75 gelieferten Steuerimpulse über den Impulsverstärker 84 für den zweiter
Gleichrichter 14 frei.
Im dritten Bereich, wenn etwa 70% der Synchrondrehzahl erreicht sind, kippt das Ausgangssignal des
zweiten Grenzwertmclders 72. Dadurch werden die vom Frequenzgenerator 75 gelieferten Steuerimpulse
über den Impulsverstärker 86 für die Gleichrichter-Brückenschaltungen 27, 28 freigegeben.
Im Störungsfall, z. B. bei Netzspannungseinbriichen oder bei Überströmen im Umrichter, wird somit
über die Grenzwertmelder 91 bzw. 99 und die Logikstufen 87, 81, 83, 85 die Impulslöschung für alle
Glcichrichterbrücken 13, 14, 27 und 28 bewirkt.
Es ist also ersichtlich, daß den vier Gleichrichtern bzw. Gleichrichterbrückenschaltungen die Doppelfunktion
eines Gleichrichters und eines elektronischen Schalters zugeordnet ist. Bei vorhandenen Steuerimpulsen
liegt die Funktion einer Gleichrichterbrücke vor, bei gelöschten Steuerimpulsen ist diese stromlos.
Der im Umrichter fließende Gleichstrom wird dann über die zugehörige Ubcrbrückungsdiode 63, 64, 67
bzw. 68 geführt.
Die Zündung der einzelnen Ventile erfolgt dabei nicht gleichzeitig; vielmehr werden sie jeweils im 60°
cl-Abstand immer bei einem Steuerwinkel a = 0°
gezündet.
Die Funktion der untersynchronen Stromrichterkaskade mit elektronischer Umschaltung des Umrichters
soll noch einmal an Hand eines Hochlaufvorganges mit Hilfe der Fig. 2 gesondert erläutert werden.
In Fig. 2 sind verschiedene bezogene Größen in Abhängigkeit von der auf die Synchrondrehzahl n„
bezogenen Drehzahl η der Asynchronmaschine dargestellt.
Insgesamt sind drei Bereiche zu unterscheiden. Im ersten Bereich A spielt sich der Anfahrbetrieb
ab, im zweiten Bereich B wird ein Reihenbetrieb und im dritten Bereich C - nach Umgruppierung - ein
Parallelbetrieb der einzelnen Ventile durchgeführt. Der erste Bereich A reicht dabei bis etwa 50% der
Synchrondrehzahl n„, der zweite Bereich reicht etwa bis etwa 70% der Synchrondrehzahl n„. An den Bereichsgrenzen
sind Überschneidungen möglich, die durch senkrechte Striehclungen angedeutet sind. Mit
großer Strichstärke ist jeweils in den einzelnen Bereichen A, B und C der hierfür geltende Verlauf der
einzelnen Größen eingezeichnet.
Die in Fig. 2 eingetragenen römischen Ziffern bezeichnen folgende Größen:
I Gleichspannung an den Wechselrichterbrücken 25, 26;
I Gleichspannung an den Wechselrichterbrücken 25, 26;
II Strom in den Gleich- und Wechselrichterbrükkcn 13, 14, 27, 28, 25, 26;
III Spannung am Gleichrichter 13;
IV Summe der Spannungen der Gleichrichter 13 und 14;
V Momentenkcnnlinie oder Läuferstrom I;
VI Strom in der Sekundärwicklung 11 des Transformators 10, wenn von den vier Gleichrichtern bzw. Gleichrichte!brückenschaltungcn 13, 14, 27, 28 nur der Gleichrichter 13 Steuerimpulse erhält (Anfahrbetrieb).
VI Strom in der Sekundärwicklung 11 des Transformators 10, wenn von den vier Gleichrichtern bzw. Gleichrichte!brückenschaltungcn 13, 14, 27, 28 nur der Gleichrichter 13 Steuerimpulse erhält (Anfahrbetrieb).
Nach dem Schließen des Eingangsschalters 2 liegt an allen Gleichrichter- bzw. Gleichrichterbrückenschaltungcn
13, 14, 27, 28 die entsprechend dem Übersetzungsverhältnis des Transformators 10 verän-
derte Stillstandsspannung der Asynchronmaschine 4. Für diese höchste auftretende Spannung sind alle
Gleichrichter- bzw. Gleichrichterbrückenschaltungen zu bemessen (vergl. 100% bei η = On von Kurve III).
Durch Freigabe der Steuerimpulse nur für den Gleichrichter 13 entsteht eine Gleichspannung, der
die Summe der Gegenspannungen der beiden Wechselrichter 25 und 26 bei höchster Wechselrichteraussteuerung
entsprechen muß. Der zum Beschleunigen erforderliche Läuferstrom wird durch Verringern der
Wechselrichterspannung hervorgerufen (Kurve I, Gleichspannungsverlauf an einer Wechselrichterbrücke).
Im Anfahrbereich A zwischen Drehzahl Null und etwa 50 % der Synchrondrehzahl nn führen Strom:
die im Stern geschaltete erste Sekundärwicklung 11 des Transformators 10, der Gleichrichter 13, die beiden
Wechselrichter 25 und 26 und die Überbrükkungsdioden 67, 68 und 64.
Bei etwa halber Synchrondrehzahl nn ist auch die
Läuferspannung auf die Hälfte gesunken, so daß auch der zweite Gleichrichter 14 durch Freigabe der Steuerimpulse
eingeschaltet werden kann. Dies bedeutet einen Sprung der treibenden Spannung auf wiederum
100% (Kurve IV) und der Gegenspannung an einem Wechselrichter 25,26 auf 50% (Kurve I). Der Strom
im Umrichter wird dabei halbiert (Kurve II); in der Asynchronmaschine 4 bleibt er jedoch gleich
(Kurve V).
Durch weiteres Hochfahren wird gemäß der Belastungskennlinie V bei etwa 70% der Synchrondrehzahl
rin der Maximalstrom Imax erreicht, für den der
Umrichter bemessen ist. Mit der gleichzeitigen Freigabe der Steuerimpulse für die Gleichrichter-Brükkenschaltungen
27 und 28 efolgt die Parallelschaltung im Umrichter, die mit einer erneuten Stromhalbierung
verbunden ist (Kurve II). Jeder der beiden Wechselrichter 25, 26 ist nun in der Lage, die Gegenspannung
für zwei in Reihe geschaltete Gleichrichter zu bilden (Kurve I und Kurve IV decken sich). Bei höchster
Drehzahl, also nach Erreichen der Nenndrehzahl, sind die Asynchronmaschine 4, die Transformatoren 10
und 40 und die einzelnen Gleichrichter bzw. Gleichrichterbrückenschaltungen und Wechselrichter 13,
14, 27, 28, 25, 26 mit Nennstrom belastet.
Es soll noch einmal auf die vorteilhafte Ausbildung "> des Überstromschutzes hingewiesen werden. Während
im Stand der Technik bisher zum Schutz des Umrichters in einer untersynchronen Stromrichterkaskade
neben Sicherungen wahlweise auch Kurzschließer oder Gleichstromschnellschalter eingesetzt wer-Ki
den, sind letztere voll entbehrlich. Kurzschließer und Gleichstromschnellschalter haben den Nachteil des
Verschleißes; insbesondere stellt das plötzliche Kurzschließen der Läuferphasen für die Asynchronmaschine
eine hohe Beanspruchung dar. Bei der darge-"> stellten untersynchronen Stromrichterkaskade erfolgt
die Stromunterbrechung beim nächsten natürlichen Nulldurchgang automatisch durch Löschen der Steuerimpulse
an allen vier Gleichrichterbrücken.
Abschließend sei noch erwähnt, daß die geschilder- -'() ten Maßnahmen nicht nur mit Vorteil bei einer untersynchron
betriebenen Stromrichterkaskade eingesetzt werden können. Auch bei anderen Stromrichterkaskaden,
ζ. B. bei einer doppeltgespeisten Maschine, bei der auch ein Energiefluß in den Läufer hinein möglich
j ist, lassen sie sich mit gleichem Nutzen anwenden. Die Steuerimpulse müssen dann mit Hilfe eines Steuersatzes
schlupffrequenzsynchron und verschiebbar auf die Ventile der Gleichrichter bzw. Gleichrichterbrückenschaltungen
13,14, 27, 28 geschaltet werden. Mit an-
Ji) deren Worten: Die Steuerimpulse für die Gleichrichter
13, 14, 27, 28 sollen dann nicht von einem freilaufenden Impulsgenerator erzeugt werden, sondern
von einem Steuersatz, der die Steuerimpulse im Takt der Schlupffrequenz erzeugt. Dadurch ist es
Jj möglich, die Gleichrichter bzw. Gleichrichterbrükkenschaltungen
13,14,27, 28 auch als Wechselrichter auszusteuern und somit die Richtung für die Schlupfenergie
imzukehren. Mit der doppelt gespeisten Maschine ;.st dann übersynchroner Betrieb möglich. In
diesem Fall sind die Überbrückungsventile 63,64, 67,
68 ebenfalls steuerbar auszuführen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (13)
1. Untersynchrone Stromrichterkaskade mit einer Asynchronmaschine mit Schleifringläufer, an
den ein Umrichter angeschlossen ist, der aus einem ersten Gleichrichter mit Ventilen in Drehstrom-Brückenschaltung,
aus zwei miteinander in Serie geschalteten Wechselrichtern jeweils mit steuerbaren
Ventilen in Drehstrom-Brückenschaltung und aus einem Gleichstrom-Zwischenkreis mit je
einer Glättungsdrossel in den beiden Verbindungsleitungen zwischen dem ersten Gleichrichter
und den in Serie geschalteten Wechselrichtern besteht, mit einer ersten Gleichrichter-Brückenschaltung
mit Ventilen in Drehstrom-Brückenschaltung, die in Serie zu den beiden Wechselrichtern
geschaltet und zwischen diesen angeordnet ist, mit einer Schaltverbindung zwischen den
Wechselspannungs-Anschlußpunkten des ersten Gleichrichters und denjenigen der Gleichrichter-Brückenschaltung,
und mit einem Stromrichtertransformator mit zwei Primärwicklungen und einer Sekundärwicklung, wobei jede der Primärwicklungen
mit einem der beiden Wechselrichter verbunden und die Sekundärwicklung an ein Wechselspannungsnetz angeschlossen ist, dadurch
gekennzeichnet, daß der Schleifringläufer (5) der Asynchronmaschine (4) an die Primärwicklung
(8) eines Transformators (10) mit zwei Sekundärwicklungen (11,12) angeschlossen
ist, daß die erste Sekundärwicklung (11) mit dem ersten Gleichrichter (13) und die zweite Sekundärwicklung
(12) mit einem zweiten Gleichrichter (14) mit Ventilen (16, 18) in Drehstrom-Brük- J5
kenschaltung verbunden sind, daß die Ventile (15, 17,16,18) beider Gleichrichter (13,14) steuerbar
sind, daß die beiden Gleichrichter (13,14) miteinander in Reihe geschaltet sind, daß die Reihenschaltung
der beiden Gleichrichter (13, 14) über je eine der beiden Glättungsdrosseln (21, 22) pro
Verbindungsleitung an eine Serienschaltung geschaltet ist, die - in der angegebenen Reihenfolge
— aus dem ersten Wechselrichter (25), einer zweiten Gleichrichter-Brückenschaltung (27) mit
Ventilen (35, 37) in Drehstrom-Brückenschaltung, der ersten Brückenschaltung (28) und dem
zweiten Wechselrichter (26) besteht, daß die Ventile (35, 37, 36, 38) beider Gleichrichter-Brükkenschaltungen
(27, 28) steuerbar sind, daß zwisehen den Wechselspannungs-Anschlußpunkten
des zweiten Gleichrichters (14) und denjenigen der zweiten Gleichrichter-Brückenschaltung (27)
ebenfalls eine Schaltverbindung (52) vorgesehen ist, und daß beide Schaltverbindungen (51, 52)
schalterlos ausgebildet sind.
2. Untersynchrone Stromrichterkaskade nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel
zu jedem Gleichrichter (13, 14) und zu jeder Gleichrichter-Brückenschaltung (27, 28) eine b0
Uberbrückungsdiode (63, 64 und 67, 68) liegt.
3. Untersynchrone Stromrichterkaskade nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die beiden Primärwicklungen (11,12) des Transformators (10) um 30° el gegeneinander versetzt
sind.
4. Untersynchrone Stromrichterkaskade nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eine
Sekundärwicklung (11) im Stern und die andere Sekundärwicklung (12) im Dreieck geschaltet ist.
5. Untersynchrone Stromrichterkaskade nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß eine erste Logikstufe (81) vorgesehen ist, mit der von einem Impulsgenerator (75)
gelieferte Steuerimpulse für die steuerbaren Ventile (15,17) des ersten Gleichrichters (13) in Abhängigkeit
vom Strom (/) und/oder der Spannung (U) freigebbar sind.
6. Untersynchrone Stromrichterkaskade nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß eine zweite Logikstufe (83) vorgesehen ist, mit der beim Überschreiten einer ersten
vorgegebenen Drehzahl (50% n„) von einem Impulsgenerator (75) gelieferte Steuerimpulse für
die steuerbaren Ventile (16, 18) des zweiten Gleichrichters (14) freigebbar sind.
7. Untersynchrone Stromrichterkaskade nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß eine dritte Logikstufe (85) vorgesehen ist, mit der beim Überschreiten einer vorgegebenen
zweiten Drehzahl (70% n„), die höher als die erste Drehzahl (50% n„) ist, von einem Impulsgenerator
(75) gelieferte Steuerimpulse für die steuerbaren Ventile (35,37; 36,38) der beiden
Gleichrichter-Brückenschaltungen (27, 28) freigebbar sind.
8. Untersynchrone Stromrichterkaskade nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß als Logikstufen (81, 83, 85) NAND-Stufen vorgesehen sind.
9. Untersynchrone Stromrichterkaskade nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Messung der Drehzahl (n) der Asynchronmaschine (4) ein mit ihrem Läufer (5)
gekuppelter Tachogenerator (70) vorgesehen ist.
10. Untersynchrone Stromrichterkaskade nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung
des Überschreitens der vorgegebenen Drehzahl (50% n„; 70% n„) dem Tachogenerator
(70) ein Grenzwertmelder (71; 72) nachgeschaltet ist.
11. Untersynchrone Stromrichterkaskade nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Erfassung von Netzspannungseinbrüchen ein Überträger (90), der am Wechselspannungseingang
des Ständers (3) der Asynchronmaschine (4) angeschlossen ist, und ein nachgeschalteter Grenzwertmelder (91) vorgesehen
sind, und daß das Ausgangssignal dieses Grenzwertmelders (91) zur Impulslöschung für
die Gleichrichter (13, 14) und die Gleichrichter-Brückenschaltungen (27, 28) vorgesehen ist.
12. Untersynchrone Stromrichterkaskade nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Erfassung von Überstrom des Umrichters wenigstens ein Stromwandler (95, 96)
mit nachgeschalteter Gleichrichterschaltung (97, 98) und dieser nachgeschaltetem Grenzwertmelder
(99) vorgesehen ist, und daß das Ausgangssignal dieses Grenzwertmelders (99) zur Impulslöschung
für die Gleichrichter (13, 14) und die Gleichrichter-Brückenschaltungen (27, 28) vorgesehen
ist.
13. Untersynchrone Stromrichterkaskade nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuerimpulse für die einzelnen
Gleichrichter (13, 14) und Gleichrichter-Brükkenschaltungen
(27, 28) von einem Steuersatz im Takte der Schlupffrequenz erzeugt sind.
Die Erfindung bezieht sich auf eine untersynchrone Stromrichterkaskade mit einer Asynchronmaschine ι»
mit Schleifringläufer, an dem ein Umrichter angeschlossen ist, der aus einem ersten Gleichrichter mit
Ventilen in Drehstrom-Brückenschaltung, aus zwei miteinander in Serie geschalteten Wechselrichtern jeweils
mit steuerbaren Ventilen in Drehstrom-Brük- ι j kenschaltung und aus einem Gleichstrom-Zwischenkreis
mit je einer Glättungsdrossel in den beiden Verbindungsleitungen zwischen dem ersten Gleichrichter
und den in Serie geschalteten Wechselrichtern besteht, mit einer Gleichrichter-Brückenschaltung mit
Ventilen in Drehstrom-Brückenschaltung, die in Serie zu den beiden Wechselrichtern geschaltet und zwischen
diesen angeordnet ist, mit einer Schaltverbindung zwischen den Wechselspannungs-Anschlußpunkten
des ersten Gleichrichters und denjenigen der 2r>
Gleichrichter-Brückenschaltung, und mit einem Stromrichtertransformator mit zwei Primärwicklungen
und einer Sekundärwicklung, wobei jede der Primärwicklungen mit einem der beiden Wechselrichter
verbunden und die Sekundärwicklung an ein Wechselspannungsnetz angeschlossen ist.
Eine untersynchrone Stromrichterkaskade der eingangs genannten Art ist aus der DE-PS 1638646 bekannt.
Bei dieser Stromrichterkaskade wird der Ständer einer Asynchronmaschine über einen Eingangsschalter
aus einem Wechselspannungsnetz gespeist. Der Schleifringläufer ist über einen mechanischen
Umschalter (Anlaßschalter) wahlweise mit einer Anlaßschaltung (dreiphasiger Anlaß widerstand) oder mit
einem Gleichrichter verbunden, der aus ungesteuerten Ventilen in Drehstrom-Brückenschaltung besteht.
Der Gleichrichter ist seinerseits über einen Gleichstrom-Zwischenkreis, der in jeder Verbindungsleitung
eine Glättungsdrossel enthält, an eine Wechselrichterschaltung angeschlossen. Diese Wechselrichterschaltung
besteht aus zwei Wechselrichtern mit steuerbaren Ventilen in Drehstrom-Brückenschaltung,
die über eine dreiphasiger Gleichrichter-Brükkenschaltung aus ungesteuerten Ventilen miteinander
in Reihe geschaltet sind. Jeder Wechselrichter speist hierbei eine im Stern geschaltete Primärwicklung eines
Stromrichtertransformators. Dessen Sekundärwicklung ist über einen Ausgangsschalter mit dem
Wechselspannungsnetz verbunden. Zwischen den Wechselspannungsanschlußpunkten des Gleichrichters
und den Wechselspannungsanschlußpunkten der Gleichrichter-Brückenschaltung besteht noch eine
Schaltverbindung, in der ein mechanisch betätigbarer Ausschalter liegt. Ist der Ausschalter geöffnet, so ist
die Reihenschaltung der beiden Wechselrichter im t,o
Betrieb, und die Gleichrichter-Brückenschaltung ist ohne Wirkung. Wenn der Ausschalter dagegen eeschlossen
ist, arbeiten zwei durch Umgruppierung entstandene Zwischenkreisumrichter parallel auf die
beiden Primärwicklungen des Stromrichtertransformators.
Bei der bekannten untersynchronen Stromrichterkaskade ist sowohl der Umschalter als auch der Ausschalter
als mechanischer Schalter ausgebildet. Mechanische Schalter haben aber den Nachteil, daß sie
bei der Betätigung dem Verschleiß unterliegen und daß sie nur eine begrenzte Schaltgeschwindigkeit zulassen.
Außerdem stehen mechanische Schalter für hohe Ströme und niedriger Frequenz (bis ca. 2 Hz)
nur als Niederspannungsschalter zur Verfugung.
Aufgabe der Erfindung ist es, die eingangs genannte untersynchrone Stromrichterkaskade so auszugestalten,
daß bei der Umgruppierung weder ein mechanischer Umschalter noch ein mechanischer Ausschalter
benötigt wird, daß vielmehr steuerbare Ventile, insbesondere steuerbare Halbleiter-Ventile, eingesetzt
werden können, und daß eine Anpassung des Umrichters an die Spannung des Schleifringläufers möglich
ist.
Diese Aufgabe wird bei einer untersynchronen Stromrichterkaskade der eingangs genannten Art erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß der Schleifringläufer der Asynchronmaschine an die Primärwicklung
eines Transformators mit zwei Sekundärwicklungen angeschlossen ist, daß die erste Sekundärwicklung mit
dem ersten Gleichrichter und die zweite Sekundärwicklung mit einem zweiten Gleichrichter mit Ventilen
in Drehstrom-Brückenschaltung verbunden sind, daß die Ventiie beider Gleichrichter steuerbar sind,
daß die beiden Gleichrichter miteinander in Reihe geschaltet sind, daß die Reihenschaltung der beiden
Gleichrichter über je eine der beiden Glättungsdrosseln pro Verbindungsleitung an eine Serienschaltung
geschaltet ist, die - in der angegebenen Reihenfolge - aus dem ersten Wechselrichter, einer zweiten
Gleichrichter-Brückenschaltung mit Ventilen in Drehstrom-Brückenschaltung, der ersten Gleichrichter-Brückenschaltung
und dem zweiten Wechselrichter besteht, daß die Ventile beider Gleichrichter-Brückenschaltungen
steuerbar sind, daß zwischen den Wechselspannungs-Anschlußpunkten des zweiten Gleichrichters und denjenigen der zweiten Gleichrichter-Brückenschaltung
ebenfalls eine Schaltverbindung vorgesehen ist, und daß beide Schaltverbindungen
schalterlos ausgebildet sind.
Bei dieser untersynchronen Stromrichterkaskade wird die Funktion des Umschalters und des Ausschalters
durch die steuerbaren Ventile, insbesondere steuerbare Halbleiter-Ventile, wie Thyristoren, in den vier
Gleichrichtern bzw. Gleichrichterbrückenschaltungen übernommen. Dadurch ergibt sich gegenüber mechanischen
Schaltern eine Erhöhung der Funktionssicherheit wegen des Wegfalls von Verschleißerscheinungen
und eine Steigerung der Schaltgeschwindigkeit. Weiterhin ist infolge der Verwendung des
Transformators eine Spannungsanpassung zwischen dem Umrichter, den Gleichrichtern bzw. Gleichrichterbrückenschaltungen
einerseits und dem Wechselspannungsnetz andererseits möglich.
Als besonderer Vorteil wird es angesehen, daß die sonst übliche Anlaßeinrichtung mit ohmschen Widerständen
entfällt, wenn im Anfahrbereich, der etwa bis zur halben Synchrondrehzahl reicht, nur eine der vier
genannten Gleichrichter bzw. Gleichrichterbrückenschaltungen durch Freigabe von Steuerimpulsen eingeschai'et
wird.
Den Gleiichrichtern bzw. Gleichrichterbrückenschaltungen wird eine Doppelfunktion zugeordnet.
Zum einen erfüllen sie die Funktion des Gleichrichtens (Normalbetrieb), und zum anderen erfüllen sie
die Funktion ur>n elektronischen Schaltern ("im Stö-
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2633046A DE2633046C3 (de) | 1976-07-22 | 1976-07-22 | Untersynchrone Stromrichterkaskade |
JP8876477A JPS5313128A (en) | 1976-07-22 | 1977-07-22 | Low synchronous static scherbius device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2633046A DE2633046C3 (de) | 1976-07-22 | 1976-07-22 | Untersynchrone Stromrichterkaskade |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2633046A1 DE2633046A1 (de) | 1978-01-26 |
DE2633046B2 true DE2633046B2 (de) | 1978-07-20 |
DE2633046C3 DE2633046C3 (de) | 1979-03-15 |
Family
ID=5983699
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2633046A Expired DE2633046C3 (de) | 1976-07-22 | 1976-07-22 | Untersynchrone Stromrichterkaskade |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5313128A (de) |
DE (1) | DE2633046C3 (de) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4277733A (en) * | 1979-03-05 | 1981-07-07 | Westinghouse Electric Corp. | Slip recovery system for wound rotor motor |
FI115012B (fi) | 2003-03-06 | 2005-02-15 | Abb Oy | Menetelmä ja järjestely liukurengaskoneen yhteydessä |
-
1976
- 1976-07-22 DE DE2633046A patent/DE2633046C3/de not_active Expired
-
1977
- 1977-07-22 JP JP8876477A patent/JPS5313128A/ja active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5313128A (en) | 1978-02-06 |
DE2633046C3 (de) | 1979-03-15 |
DE2633046A1 (de) | 1978-01-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2622309C3 (de) | Schutzeinrichtung für eine bürstenlose Synchronmaschine | |
DE3854586T2 (de) | Leistungswandlungseinrichtung. | |
DE3525877C2 (de) | Störschutzfilter | |
DE3246706A1 (de) | Stromversorgungsvorrichtung fuer einen wechselstromverbraucher | |
DE2114284A1 (de) | Selbstregulierter Gleichstrom-Gleichstrom-Konverter | |
DE744451C (de) | Differentialschutzeinrichtung | |
DE2030187A1 (de) | Regeltransformator | |
DE2538493C3 (de) | Gegen Überstrom geschützte Hochspannungsgleichstromübertragungsanlage | |
DE2633046C3 (de) | Untersynchrone Stromrichterkaskade | |
DE1563193A1 (de) | Frequenzwandler | |
EP1340302B1 (de) | Verfahren zum schutz mindestens eines verbrauchers vor überspannungen und eine vorrichtung zur durchführung des verfahrens | |
DE3108162C2 (de) | Statische Scherbius-Kaskade | |
DE1563212B2 (de) | Ein oder mehrphasige rundsteuersendeanlage fuer tonfrequenz rundsteuerung | |
DE1139911B (de) | Steuereinrichtung fuer Mehrphasensynchrongeneratoren | |
DE2640622B2 (de) | Verfahren zum Notbetrieb eines eine Drehfeldmaschine speisenden Umrichters und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens | |
DE2026856C3 (de) | Gerät zum Erfassen des Stromnulldurchganges in einer Thyristor-Gleichrichterschaltung | |
DE2938124C2 (de) | ||
DE2018025C3 (de) | Untersynchrone Stromrichterkaskade | |
DE668157C (de) | Einrichtung zur Speisung von Gleichstromflammenbogenoefen, bestehend aus einem von einem Wechselstromnetz gespeisten gittergesteuerten Quecksilberdampfgleichrichter | |
DE1943840B2 (de) | Vorrichtung zum Verbinden zweier Wechselstromnetze | |
DE1538087C3 (de) | ||
AT370569B (de) | Schaltungsanordnung zur ueberwachung der netzgefuehrten steuerbaren halbleiter-gleichrichtereines gleichrichtergeraetes | |
DE1638646C (de) | Umrichterschaltung, bestehend aus Umrichtereinheiten mit Gleich- und Wechselrichter-Schaltungen | |
DE3025112C2 (de) | Verfahren zur Steuerung einer Stromrichterschaltung | |
DE2237233C3 (de) | Schaltungsanordnung für eine Drehfeldmaschine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OAP | Request for examination filed | ||
OD | Request for examination | ||
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |