DE3005527C2 - Zündimpulsbildung für einen Entkopplungsthyristor zwischen einem Wechselrichter und der ihn speisenden Gleichspannungsquelle - Google Patents

Description

— eine Einrichtung (L 1 bis L 6, 1) zur Erfassung des nach der Abmagnetisierung der Querdrosseln (LU, LV, LW) durch die Freilaufdioden (V 12, V22, V32, V42, V52, V62) fließenden Recovery-Stromes (ir) vorgesehen ist, deren Ausgangssignal einem UND-Glied (3) zugeführt ist,

— die weiteren Eingänge des UND-Gliedes (3) mit einer Ausblendvorrichtung (2) verbunden sind, die wähl end der Zündung der Kommutierungsthyristoren (V7, V8) dit- Abgabe von Zündimpulsen für den Fntkopplungsthyristor (Vl) sperrt und

— der Ausgang des UND-Güedes (3) über einen ZürKiimpuisversiärker (4) an den Steueranschluß des Entkopplungsthyristors (Vl) angeschlossen ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erfassung des Recovery-Stromes fa) je Phase durch zwei sättigbare Stromwandler (L 1 bis L 6) gebildet ist, deren Primärwicklungen durch die beidseitigen Querzweiganschlüsse der Querdrosseln (LU. LV, LW) gegeben sind, und deren Sekundärwicklungen für den ersten (Li, L3, L5) und für den zweiten Stromwandler (L2, LA, L6) jeder Phase, jeweils in Reihe geschaltet, über eine Diode (V9, V10) mit den Eingängen einer Kippstufe (1) verbunden sind, wobei der Ausgang der Kippstufe (1) an das UND-Glied (3) angeschlossen ist.

3. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündimpulsverstärker (4) zwei ODER-Eingänge aufweist, von denen einer mit dem UND-Glied (3) verbunden ist und von denen der andere vom Ausgang einer Meßkippstufe (5) beaufschlagt ist, die beim Oberschreiten der Eingangsgleichspannung (Uo 2) des Wechselrichters über einen einstellbaren Amplitudenwert ein definiertes Signal abgibt.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.
Ein eingangsseitig einen Entkopplungsthyristor mit antiparallelgeschaheter Diode aufweisender Wechselrichter dieser Art gehört durch die D E-OS 30 04 507 zum Stand der Technik. Dabei verhindert der Entkopplungsthyristor, daß die in den Querdrosseln gespeicherte Magnetisierungsenergie über die Frgfläüfdiode zu der Gleichspannungsquelle zurückgespeist wird und damit Undefinierte Spannungsverhältnisse am Wechselrichtereingang schafft Somit ist es möglich, den Wechselrichter leerlauffest zu machen, d. h. eine; Spannungs-Frequenzkennlinie ohne Grundlast einzustellen. Zum Betrieb des Entkopplungsthyristors ist es aber notwendig, diesen nur zu geeigneten Zeitpunkten zur Herstellung einer Rückwärtsverbindung zwischen dem Wechselrichter und der Gleichspannungsquelle zu zünden.

Aus der CH-PS 5 94 314 ist es bei Wechselrichtern mit Querdrosseln bekannt, daß der Wechselrichter und der Stützkondensator des Zwischenkreises durch eine Antiparallelschaltung eines Thyristors und einer Diode voneinander entkoppelt werden. Der Thyristor wird dabei als Teil eines Gleichstromstellers zu definierten Zeitpunkten mit Zündsignalen angesteuert

Durch die DE-OS 17 63 574 sind Entkopplungsdioden bekannt, die in Durchlaßrichtung des Zwischenkreisstromes gepolt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung des Entkopplungsthyristors der eingangs beschriebenen Wechselrichterschaltung anzugeben, durch die er zum geeigneten Zeitpunkt, nämlich dann, wenn die Querdrosseln abmagnetisiert sind, gezündet wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Indem der Recovery-Strom durch die Freilaufdioden als Kriterium für die abgeschlossene Abmagnetisierung der Querdrosseln erfaßt wird und die Zündung des Entkoppiungsthyristors nur dann erfolgt, wenn der Recovery-Strom fließt und gleichzeitig die Kommutierungsthyristoren nicht gezündet sind, wird der Entkopplungsthyristor derart angesteuert, daß die Verbindung zwi- sehen Gleichspannungsquelle und Wechselrichter zum optimalen Zeitpunkt hergestellt wird. Trotzdem ist die notwendige Entkopplung gewährleistet.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Schaltungsanordnung nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung soll anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels nachfolgend erläutert werden. Es zeig!

F i g. 1 ein Prinzipschaltbild eines aus einer variablen Gleichspannungsquelle gespeisten Wechselrichters mit einer Zündschaltung für einen Entkopplungsthyristor,

F i g. 2a ein Schaltungsdetail zur Erfassung des Recovery-Stromes einer Querdrossel,

F i g. 2b die Spannungs- und Stromverläufe der in Fig. 2a gezeigten Erfassungseinrichtung und

Fig.2c die zeitliche Lage der Zündimpulse für den Entkopplungsthyristor und die Kommutierungsthyristoren.

F i g. 1 zeigt einen Entkopplungsthyristor Vl, der zusammen mit einer ihm antiparallel geschalteten Diode V2 eine durch eine Gleichspannungsquelle £ erzeugte variable Gleichspannung Up 1 von einer zweiten Gleichspannung Ud 2 derart entkoppelt, daß der Augenblickswert der Spannung Um solange größer ist als der Wert Uo 1. bis der Entkopplungsthyristor Vl gezündet wird. Die Spannung U02 ist die Eingangsgleichspannung für einen selbstgeführten Wechselrichter. Dieser besteht aus dem eigentlichen Wechselrichter mit Hauptthyristo-

ren KIl und K41 (Phase U), K31 und K61 (Phase V), K51 und K21 (Phase W), Freilaufdioden V12, V42, K32, K 62, K 52 und V22 sowie Querdrosseln LU, LV und LVK Ferner gehört zu dem Wechselrichter eine Kommutierungseinrichtung mit zwei Kommutierungsthyristoren V7 und V8, einen Kommutierungskondensator C2 und jedem Hauptthyristor jeweils zugeordneten Löschthyristoren V3.1 bis K3.6.

Infolge der beschriebenen Anordnung der Querdrosseln, an deren Mittelanzapfung U, V, W eine (nicht gezeigte) vom Wechselrichter speisbare Last anschließbar ist verläuft die Abmagnetisierung bei kleinen Gleichspannungen Ud ι (die z. B. die variablen Zwischenkreisspannungen eines Zwischenkreisumrichters sein können) immer über einen niederohmigen Stützkondensator CI (bzw. Zwischenkreiskondensator), vorausgesetzt, der Entkopplungsthyristor Kl und die Diode V2 sind nicht vorhanden oder werden kurzgeschlossen. Für diesen Fall ist es nicht möglich, im Leerlauf eine geforderte Spannungs-Frequenz-Kennlinie für den Wechselrichter vorzugeben, d. h. die Anordnung ist nicht leerlauffest Damit der Stützkondensator Ci durch die in den Querdrosseln gespeicherte Energie bei der Abmagnetisierung der Querdrosseln LU, LV, LVKnicht Undefiniert aufgeladen wird und damit diese Energie den Kommutierungskondensator CT. auflädt wird der Entkopplungsthyristor Kl immer erst dann gezündet, wenn der Recovery-Strom durch die Freilaufdiode anzeigt, daß die Abmagnetisierung der Querdrosseln LU, LV, LVKstattgefundenhat

Zur Erfassung des Recovery-Stromes sind je Phase zwei sättigbare Stromwandler Ll bis L 6 vorgesehen. Diese Stromwandler werden vorzugsweise durch flache Hohlzylinder gebildet, die direkt auf das Anschlußkabel der Querdrosseln LU, LV, LWgeschoben werden, wobei das Anschlußkabel als Primärwicklung der Wandler wirkt. Die Anzahl der Windungen der Sekundärwicklung hängt von der Permeabilität und dem Volumen des verwendeten magnetischen Werkstoffes ab; sie liegt bei herkömmlichem Material bei 1 bis 3 Windungen. Pro Querdrossel LU, LV, LWsind jeweils zwei Stromwandler deswegen verwendet weil sowohl im Leerlauf als auch bei allen Lastzuständen von cos φ — 0 ... 1 ein einwandfreies Signal galvanisch getrennt in die impulsbildende Schaltung über zwei Dioden V9 und KlO gegeben werden soll. Zu diesem Zweck sind die Sekundärwicklungen der ersten Stromwandler einer jeden Phase L 1, L 3, L 5 und die Sekundärwicklungen der zweiten Stromwandler einer jeden Phase L 2, L 4, L 6, jeweils in Reihe geschaltet über die Dioden K9, KlO dem Eingang einer Kippstufe 1 zugeführt.

Diese Kippstufe 1 liefert an ihrem Ausgang ein definierten Signal für einen Eingang eines UND-Gliedes 3. Die weiteren Eingänge des UND-Gliedes 3 werden von einer Ausblendvorrichtung 2 angesteuert. Diese erfaßt die Zündimpulse für die Kommutierungsthyristoren V'7 und V8 und verhindert ein Zünden des Entkopplungsthyristors Kl am Anfang des Umschwingstromes bei der Kommutierung des Wechselrichters von einer Phase auf die nächste. Der Ausgang des UND-Gliedes 3 steuert einen Zündimpulsverstärker 4 mit einem ODER-Eingang an. Ein zweiter ODER-Eingang des Zündverstärkers 4 ist mit einer Meßkippstufe 5 verbunden. Über diesen zweiten ODER-Eingang des Zündverstärkers 4 wird immer dann eine vorzeitige Zündung des Entkopplungsthyristors Kl gewirkt, wenn die Eingangsgleichspannung i/02 des Wechselrichters im Leerlaufbetrieb durch Spannungsaddition der Querdrosselspannung und Spannungen nicht dargestellter Beschaltungsbauelemente beim Wechselrichter unzulässig hohe Werte annehmei. könnte. Gemessen wird der Augenbückswcrt der Spannung Ud 2 mit der Meßkippstufe 5, die beim Oberschreiten einer einstellbaren Spannungsamplitude im Ausgang ein definiertes Signal abbildet. Die Meßkippstufe 5 kann z. B. als Opto-Koppler aufgebaut sein.

In Fig.2a sind die Phase t/des Wechselrichters, zusammen mit der Kombination aus dem Entkopplungsthyristor Kl und der Diode K2, sowie die auftretenden Spannungen und Ströme dargestellt Gemäß Fig.2a fließt sowohl der Strom /V12 der Freilaufdiode K12 als auch der Strom /V12 der Freilaufdiode K42 über die Primärwicklungen der beiden Stromwandler L 1 und L 4. Bei induktiver Last ist abwechselnd der Stromwandler L 1 oder L 4 so vormagnetisiert, daß kein Recovery-Stromeinsatz abgebildet wird.

Die F i g. 2b soll verdeutlichen, wie der zeitliche Verlauf der Spannungen und Ströme im einzelnen aussieht. Ein Umschwingvorgang in der Phase U findet immer dann statt wenn entweder der Lösckrthyristor K3.1 mit dem Kommutierungsthyristor V7(sieht Fig. 1) gezündet wird (Diode K12 stromführend), oder der Löschthyristor K3.4 mit dem Kommutierungsthyristor VS zusammen leitend ist (Diode K42 stromführend). Fließt der Strain in Vorwärtsrichtung durch die Freilauf dioden K12 oder K42, so werden beim Strombeginn die Stromwandler in umgekehrter Richtung als bisher magnetisiert Es entsteht eine negative Spannung, die dann durch die in F i g. 1 gezeigten Dioden K9 bzw. KlO von der Kippstufe 1 abgeblockt wird. Die anschließend durch Rückschwingungen entstehende positive Spannung wird durch die dann vorliegenden Zündimpulse für die Kommutierungsthyristoren V7 oder VS mittels der Ausblendvorrichtung 2 ausgeblendet, damit der Entkopplungsthyristor Kl nicht vorzeitig einen Zündimpuls erhält.

In Fig. 2c ist anhand der Zündspannungen Ugv\ bzw. Ucvi (Vi) dargestellt, zu welchem Zeitpunkt allein der Entkopplungsthyristor Kl einen Zündimpuls erhält.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Zündimpulsbildung für einen Entkopplungsthyristor, der am Eingang eines aus einer variablen Gleichspannungsquelle gespeisten, selbstgeführten Wechselrichters mit positiver Durchlaßrichtung zu der Gleichspannungsquelle hin antiparallel zu einer Diode vorgesehen ist, wobei der Wechselrichter je Phase zwei Thyristoren und zwei Freilaufdioden in Brückenschaltung enthält, in deren Querzweig jeweils eine Kommutierungsdrossel (Querdrossel) mit einer mit der vom Wechselrichter speisbaren Last verbunden Mittelanzapfung vorgesehen ist und bei der die Endpunkte der Querzweige über Löschthyristoren mit einen Kommutierungskondensator und zwei Kommutierungsthyristoren aufweisenden Kommutierungseinrichtung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß