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DE2722610A1 - DC voltage to three phase AC inverter - uses capacitor battery charging and thyristor control through series inductance coil to regulate voltage - Google Patents

DC voltage to three phase AC inverter - uses capacitor battery charging and thyristor control through series inductance coil to regulate voltage

Info

Publication number
DE2722610A1
DE2722610A1 DE19772722610 DE2722610A DE2722610A1 DE 2722610 A1 DE2722610 A1 DE 2722610A1 DE 19772722610 DE19772722610 DE 19772722610 DE 2722610 A DE2722610 A DE 2722610A DE 2722610 A1 DE2722610 A1 DE 2722610A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
voltage
phase
control circuit
output
inductance coil
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.)
Withdrawn
Application number
DE19772722610
Other languages
German (de)
Inventor
Willy Rochus Van Der Reijden
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Heemaf NV
Original Assignee
Heemaf NV
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Heemaf NV filed Critical Heemaf NV
Priority to DE19772722610 priority Critical patent/DE2722610A1/en
Publication of DE2722610A1 publication Critical patent/DE2722610A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/40—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
    • H02M5/42—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/44—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
    • H02M5/443—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M5/45—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Abstract

The three-phase AC converter feeds the input (1) through a bridge rectifier (2) to a special circuit which forms a DC output voltage (UB). The special circuit includes a pulse control unit with a load resistor (R1) in series with a circuit breaker switch S1). In parallel with the rectifier bridge output are two capacitors (C9,C10) forming a battery. The potential of the battery output is regulated by a diode series-parallel arrangement including a thyristor (TH11) in series with an inductance coil. The output voltage eventually produced is a given fraction of the regulated voltage formed by the control circuit.

Description

"Vorrichtung zur Bildung einer dreiphasigen, regelbaren"Device for the formation of a three-phase, controllable

Wechselspannung aus einer Gleichspannung.AC voltage from a DC voltage.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bildung einer dreiphasigen, regelbaren Wechselspannung aus einer Gleichspannung, insbesondere zur Regelung der Drehgeschwindigkeit eines Motors, mit Mitteln, durch die die Gleichspannung mit einer erwünschten, regelbaren Frequenz unterbrochen wird und mit Mitteln, durch die an parallelgeschaltete mit einem Ausgang der Unterbrechungsmittel verbundene Zweige mit der erwünschten Phasenbeziehung in Reihenfolge geöffnet und geschlossen werden, wobie die Offnungs- bzw.The invention relates to an apparatus for forming a three-phase, controllable AC voltage from a DC voltage, in particular for regulating the speed of rotation of a motor, with means through which the direct voltage is interrupted with a desired, controllable frequency and with means through the one connected in parallel to an output of the interruption means Branches with the desired phase relationship opened and closed in the order where the opening resp.

Schliesszeit durch mit Hilfe einer Steuerschaltung gesteuerte Gleichrichter gesteuert wird. Diese Vorrichtung eignet sich weniger gut für Leistungen von mehr als 15 kV/A. Dies ist einerseits darauf zurückzuführen, dass während der Umschaltung der Gleichrichter der Umschaltstrom über die drei Zweige verteilt wird, so dass für den zu schaltenden Zweig nur ein ein Drittel des Gesamtumschaltstroms zur Verfügung steht.Closing time by rectifier controlled with the aid of a control circuit is controlled. This device is less suitable for performances of more than 15 kV / A. On the one hand, this is due to the fact that during the switchover the rectifier distributes the switching current over the three branches so that for the branch to be switched only on one third of the total switching current is available.

Andererseits ist es ein Nachteil, dass die Frequenz, mit der die Steuerschaltung umschalten muss, das Sechsfache der Frequenz beträgt, mit der die Zweige geöffnet und geschlossen werden, was eine zusätzliche Belastung für die Steuerschaltung mit sich bringt.On the other hand, it is a disadvantage that the frequency at which the control circuit must switch is six times the frequency with which the branches open and are closed, which puts an additional burden on the control circuit with brings itself.

Die Erfindung bezweckt, für die Aufgabe eine Lösung zu schaffen.The invention aims to provide a solution to the problem.

Dies wird dadurch bewerkstelligt, dass für jeden Zweig eine Steuerschaltung angebracht wird und die Zweige durch je eine verlustarme Impedanz mit dem anderen Ausgang der Unterbrechungsmittel verbunden werden. Dies hat den Vorteil, dass Zweig für Zweig geschaltet werden kann und die Schaltfrequenz nur das Zweifache der Frequenz der Zweige zu betragen braucht. Ferner steht durch die Kopplung über die verlustarme Impedanz etwa 95% des Umschaltstroms für jeden Zweig zur Verfügung. Die verlustarme Impedanz ist vorzugsweise eine Drosselspule.This is accomplished by having a control circuit for each branch is attached and the branches each through a low-loss impedance with the other Output of the interruption means are connected. This has the advantage of being branch for branch can be switched and the switching frequency is only twice the frequency the branches need to be. Furthermore, the coupling means that the low-loss Impedance about 95% of the switching current is available for each branch. The low-loss Impedance is preferably a choke coil.

Die Steuerschaltung kann aus einer Parallelschaltung eines gesteuerten Gleichrichters und einer Reihenschaltung eines Kondensators und einer Drossel bestehen, welche Parallelschaltung durch eine Diode mit einem ersten Ausgang der Unterbrechungsmittel verbunden ist. Um zu vermeiden, dass die Unterbrechungsmittel und die Zweige infolge des Schaltens einander störend beeinflussen könnten und dass der gesteuerte Gleichrichter der Steuerschaltung einen zu hohen Strom führen würde, ist die Frequenz der Steuerspannung der Unterbrechungsmittel mit der der Steuerspannung der Steuerschaltung gekoppelt und beträgt ein Vielfaches der letzteren.The control circuit can consist of a parallel connection of a controlled Rectifier and a series connection of a capacitor and a choke, which parallel connection by a diode with a first output of the interruption means connected is. To avoid the interruption means and the branches as a result of switching could interfere with each other and that the controlled rectifier the control circuit would conduct too high a current is the frequency of the control voltage the interruption means coupled to that of the control voltage of the control circuit and is a multiple of the latter.

Die Erfindung wird an Hand eines Schaltbilds einer Ausführungsform näher erläutert.The invention is illustrated by means of a circuit diagram of an embodiment explained in more detail.

Die 3-phasige Netzspannung wird über die Trennschaltung 1 an die Gleichrichtbrücke 2 angeschlossen. Dem Ausgang des Gleichrichters wird die Spannung UB zugeführt. Bei der Inbetriebnahme wird S1 geschlossen, wodurch über den Ladewiderstand R eine Kondensatorbatterie C9-C10 aufgeladen wird. Der magnetische Schalter wird bei einer Spannung über C9-C10 eingeschaltet, wodurch der Ladewiderstand R1 kurzgeschlossen wird. Dadurch werden hohe Einschaltströme vermieden, während die Kondensatorbatterie C9-C10 nicht überlastet wird. ueber ein Zeitverzögerungsrelais wird die Steuerspannung von THll frei gegeben und ist der Wandler in vollem Betrieb. Der Gleichrichter 2 und die Hauptunterbrechungsschaltung 40 sind einer bekannten Bauart -und bilden keinen Teil der Erfindung. Eine Einzelbeschreibung dieser Teile dürfte daher unterbleiben.The 3-phase mains voltage is fed to the rectifier bridge via the isolating circuit 1 2 connected. The output of the rectifier becomes the tension UB supplied. During commissioning, S1 is closed, which causes the charging resistor R a capacitor bank C9-C10 is charged. The magnetic switch will switched on at a voltage across C9-C10, whereby the charging resistor R1 short-circuited will. This avoids high inrush currents while the capacitor bank C9-C10 is not overloaded. The control voltage is supplied via a time delay relay released by THll and the converter is in full operation. The rectifier 2 and main interrupt circuit 40 are of a known type and form not part of the invention. A detailed description of these parts should therefore be omitted.

Die Frequenzwandlungsschaltung 50 besteht aus drei parallelen Zweigen, die je für sich durch zwei gesteuerte Gleichrichter und zugehörende Dioden, z.B. TH1, TH4 und D1, D4 gebildet werden. Die Steuerschaltung für jeden Zweig besteht aus der Reihenschaltung eines Kondensators und einer Induktivität, die parallel zu einem gesteuerten Gleichrichter geschaltet ist. Diese Schaltungen sind über eine Diode mit der Hauptunterbrechungsschaltung 40 gekoppelt. Für den der Phase R' zugehörenden Zweig sind die Elemente C1, L1, TH7 und D7.The frequency conversion circuit 50 consists of three parallel branches, each by itself by two controlled rectifiers and associated diodes, e.g. TH1, TH4 and D1, D4 are formed. The control circuit for each branch exists from the series connection of a capacitor and an inductor running in parallel is connected to a controlled rectifier. These circuits are about a Diode coupled to main breaker circuit 40. For the phase R 'belonging The branches are the elements C1, L1, TH7 and D7.

Gemäss der Erfindung ist in jedem Zweig eine solche Steuerschaltung vorgesehen. Ausserdem ist jeder Zweig mit dem Ausgang der Unterbrechungsmitteln 40 über eine verlustfreie Impedanz, die Drosseln L4, L5 und L6, verbunden. Beim Zünden von z.B. TH4 soll TH1 gelöscht werden, was durch die Steuerschaltung L1-C1 und TH7-D7 bewerkstelligt wird. Der Kondensator C1 ist über R10 bis zu einer Spannung +UB aufgeladen. Im Augenblick, in dem TH1 gelöscht werden soll, wird TH7 gezündet, wodurch die Kondensatorspannung über TH7 und L1 umgekehrt wird. Nach der Umkehrung der Kondensatorspannung wird diese wieder über Ll-D4-THl und D7 zurückgeschaltet. Im Augenblick, in dem der Umschaltstrom höher als der Belastungsstrom wird, erlischt TH1 und kann TH4 leitend gemacht werden. Der Widerstand R10 versorgt den Ausgleich des Ladungsverlustes am Kondensator C1, so dass beim nächstfolgenden Zyklus hinreichend Energie zum Umschalten des Belastungsstrom gespeichert ist.According to the invention, there is such a control circuit in each branch intended. In addition, each branch is connected to the output of the interruption means 40 connected via a lossless impedance, the chokes L4, L5 and L6. At the Ignition of e.g. TH4, TH1 should be extinguished, which is done by the control circuit L1-C1 and TH7-D7 is accomplished. Capacitor C1 is across R10 up to a voltage + UB charged. At the moment in which TH1 is to be extinguished, TH7 is ignited, thereby reversing the capacitor voltage across TH7 and L1. After the reversal the capacitor voltage, this is switched back via Ll-D4-THl and D7. At the moment when the switching current becomes higher than the load current, goes out TH1 and TH4 can be made conductive. Resistor R10 supplies the balance of the loss of charge on the capacitor C1, so that sufficient for the next cycle Energy for switching the load current is stored.

Die erfindungsgemäss angebrachte Entkupplungsspule L4 sorgt dafür, dass der Umschaltstrom nicht über die Rückfuhrdiode D5-D2 und D6-D3 von den beiden anderen Phasenzweigen verschwindet, da sonst nicht ein hinreichender Strom zur Verfügung stehen würde, um den betreffenden Zweig zu schalten. Die Spule kann verhältnismässig klein sein, da die darüber auftretende Spannung während des Schaltzyklus nicht höher ist als die Durchlasspannung der Reihenschaltung von D4-D1 und D7. Das Löschen von TH4 erfolgt in der gleichen Weise wie für TH1 vorstehend beschrieben ist. Da jeder Zweig des Wandlers 50 seine eigne Steuerschaltung hat, können alle gesteuerten Gleichrichter (TH1 bis TH6) je für sich gelöscht werden.The decoupling coil L4 attached according to the invention ensures that that the switching current does not go through the feedback diode D5-D2 and D6-D3 of the two other phase branches disappears, otherwise there is not enough current available would stand to switch the branch in question. The coil can be proportionate be small, as the voltage across it is not higher during the switching cycle is than the forward voltage of the series connection of D4-D1 and D7. Deleting TH4 occurs in the same manner as described for TH1 above. Because everyone Branch of the converter 50 has its own control circuit, all controlled rectifiers can (TH1 to TH6) can be deleted individually.

Das vorstehende gilt mutatis mutandis auch für die anderen Zweige des Wandlers.The foregoing also applies mutatis mutandis to the other branches of the converter.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims (4)

Ansprüche 1. Vorrichtung zur Bildung einer dreiphasigen, regelbaren echseispannung aus einer Gleichspannung, insbesondere zur Regelung der Drehgeschwindigkeit eines Motors, mit Mitteln, durch die die Gleichspannung mit einer erwünschten, regelbaren Frequenz unterbrochen wird und mit Mitteln, durch die an parallelgeschaltete, mit einem Ausgang der Unterbrechungsmittel verbundene Zweige mit der erwünschten Phasenbeziehung in Reihenfolge geöffnet und geschlossen werden, wobei die Offnungs-bzw. Schliesszeit durch mit Hilfe einer Steuerschaltung gesteuerte Gleichrichter gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Zweig eine Steuerschaltung angebracht und jeder Zweig über eine verlustarme Impedanz mit dem anderen Ausgang der Unterbrechungsmittel verbunden ist. Claims 1. Device for forming a three-phase, controllable Axis voltage from a DC voltage, in particular for regulating the rotational speed of a motor, with means by which the DC voltage with a desired, controllable Frequency is interrupted and with means through which to connected in parallel with branches connected to an output of the interruption means and having the desired phase relationship be opened and closed in sequence, the opening or. Closing time is controlled by rectifiers controlled with the aid of a control circuit, thereby characterized in that a control circuit is attached for each branch and each branch via a low-loss impedance to the other output of the interruption means connected is. 2. -Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanz durch eine Drosselspule gebildet wird. 2. device according to claim 1, characterized in that the Impedance is formed by a choke coil. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung durch die Parallelschaltung eines gesteuerten Gleichrichters und euerReihenschaltung eines Kondensators und einer Drossel gebildet wird, welche Parallelschaltung durch eine Diode mit einem ersten Ausgang der Unterbrechungsmittel verbunden ist. 3. Apparatus according to claim 1 to 2, characterized in that the control circuit by the parallel connection of a controlled rectifier and your series connection of a capacitor and a reactor is formed, which Parallel connection by a diode with a first output of the interruption means connected is. 4. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz der Steuerspannung der Unterbrechungsmittel ein Vielfaches der Frequenz der Steuer spannung der Steuerschaltung ist. 4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that the frequency of the control voltage of the interruption means is a multiple of the frequency the control voltage of the control circuit.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP2768131A4 (en) * 2012-12-14 2016-02-24 Mitsubishi Electric Corp Inverter device
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