DE2051765C3 - Einrichtung zum Puffern von Um richtern - Google Patents

Description

Spannungsfestigkeit und zunehmender Kapazität be-

Die Irfmdung bezieiit sieh auf eine Einrichtung steht, die mit jeweils gleichsinniger Polarität über

zum Pulfern von rmrieluesii r it variablem Gleich- Dioden parallel an dem Gleichstromzwisclienkrcis

stromzwischenkieis bei kurzzeitigen Netzspannung:»- angeschlossen sind und mit unterschiedlichen, an die

ausfällen durch einen Koiulensaiorpulfer. 35 Spannungsfestigkeit angepaßten Spannungen aus

In der Aniiiebsteehnik. vor allem in der TeMiI- einer Iremdsironuiuelle aufladbar sind. Auf diese und Chemiclascrindustrie. werden heute häutig zur Weise braucht nur ein relativ kleiner Teil der Puffer-Speisung der Motoren statische Umrichter mit Steuer- kapazität für hohe Spannungen ausgelegt zu sein, barem Gleichstromzwischenkreis eingesetzt (vgl. z. B. während die bei niedrigen Spannungen erforderlichen 'Melüand-TeMilhcrichtc -. 46. Jahrgang [ l%5], H. 12. 40 hohen Kapazitäten durch Kondensatoren geringerer S. 1357 bis 13(0. oder Siemeiis-Zeitsehriftt. Bu. 41 Spannungsfestigkeit realisiert werden können, da diese [ I°d7|. II. 2. S. 133 bis 13S). wiederum durch die Dioden auch bei den höheren

Bei diesen bekannten Anordnungen wird die Span- Spannungen geschützt sind.

nung eines Drehsiromnetzes zunächst gleichgerichtet. Zweckmäßig ist es dabei, die einzelnen Konden-

in einem Glcichsiromzwischcnkreis geglättet und 45 satoren derart abzustufen, daß in jedem Spannungs-

dann in einem Wechselrichter in eine Spannung mit bereich des Gleichstromzwischenkreises die erreich-

eiiistellbarer Frequenz umgeformt. baren PulTerzeiten etwa gleich lang sind.

Um die Kommutierungsf.ihigkeit des Wechselrich- An Hand einer Zeichnung sei die Erfindung näher

ters aufrechterhalten zu können und damit Produk- erläutert:

tionsschäden /\\ vermeiden, müssen bei derartigen 50 Der statische Umrichter besteht aus einem Gleich-Anlagen kurzzeitige N'eizspannimgsausfälle. z.B. bis richter 1. der die Spannung eines Dreiphasennetzes I Sekunde, überbriickbar sein. Hierzu ist es bekannt. RST in eine in ihrer Höhe steuerbare Glciehspantiir den Gleichstromkreis eine Reservebatterie vor/u- innig umformt. Diese Gleichspannung wird im Gleichsehen, die diesem bei Neizspaniningsausfall die not- stromzwischenkreis 3 durch eine Reihcndrossel 5 und wendige Energie zuführt (vgl. vorgenannte Literatur- 55 einen Glättungskondensator 4 geglättet und einem stelle Melliaiul-0- Wechselrichter 2 zugeführt. der für ein Sammel-

Eeruer ist es auch bekannt, zur Energiespeicherung schienensvstern 6 eine in der Amplitude und in der

einen Kondensatorpuffer im Gleichstromkreis vorzu- Frequenz steuerbare Wechselspannung liefert. An

sehen. z.B. den zur Glättung der Gleichspannung das Sammelschienensv, stem 6 sind dann die einzelnen

benutzten Kondensator ausreichend groß zu bemessen 60 (nicht gezeigten) Antriebe. z.B. Synchronmotoren mit

(vgl. vorgenannte Siemens-Zeitschrift). Permanentmagneten zum Antrieb von Spindeln

Diese Lösung ist jedoch verhältnismäßig aufwendig: od. dgl., angeschlossen.

und /war aus folgendem Grund: Die vom Umrichter Schaltungen dieser Art sind bekannt (vgl. Siemensam Ausgang abzugebende Leistung P ist bei kon- Zeitschrift. Bd. 41 (1967). S. 133 bis 138).
stantem Moment der angeschlossenen Antriebe 65 Es besteht nun die Forderung, diesen Umrichter proportional der Umrichterfreiiuenz. Die während bei kurzzeitigem Netzspannungszusammenbruch. z.B. eines Netzspannungsausfalles der Zeit T von einem von 0.5 Sek." im Gleichstromzwischenkreis mit Puf-PufTerspeicher zu liefernde Energie ist somit P ■ T. ferenergic zu versorgen, wobei die gerade im Gleich-

stiom/v.isehenkreis herrschend!.¹ Spannung /wischen /. M. .Si) V und 500 V liegen kann.

Hier/u ist dem Gleichsironi/wischenkrcis 3 /uuächst ein Kondensator ί Ί parallel geschaltet, dei /.H. für eine Spannungsfesiigkeit von 55(IV ausgelegt ist.

Weiterhin ist mich eine Reihe \on Kondensatoren Cl bis C 5 vorgesehen, die über Transformator 10. Gleichrichterbrückcp. 9 und unterschiedlich gestufte Widerstände 12 ai'fladhar sind.

Diese Kondensatoren C2 bis C'5 sind dabei über kleine Widerstandes und Dioden 11 ebenfalls dem Kondensator C1 parallel geschaltet, und /war mit gleichsinniger Polarität. Die Ladespannungen der Kondensatoren Cl bis CS sind dabei jeweils an ihre Spanniintisfestigkeit anucpuüt, /. 13. für Kondensator C 2 400 V, für Kondensator C 3 300 V. für Kondensator C4 150 V und für Kondensator CS 75 V. Die Kapazitätsabstufung der Kondensatoren C'2 bis CS verläuft entgegengesetzt der Abstufung nach Spannungsfestigkeit, also z.B. C3 ungefähr 2C2, Kondensator C4 ungefähr 5-C2, Kondensator C5 ungefähr Kl C2, wogegen Cl ungefähr 2-1'2 gewählt werden kann.

Diese Abstufung ist im Hinblick darauf getroffen worden, daß man in jedem Spannungsbereich etwa gleich lange PufTerzeitcn erhält.

Zusätzlich ist noch ein Thyristorkurzschließer 7 den Kondensatoren parallel geschaltet, mit dem beim Abschalten die im (^'^
densatoren und Umsseln μ-pc

^ hcrrsclK λ B. im

^gC/ünä!^;hst uird also die l'uHereneru.e v.»n den Kcmde^au.renCl undi'2 geHefert. S,nk, h^durch ihre Spannunu und damit die Spannung im Cluchs romzwischenkreis unter M^. γ wird «l,c B okkienmu des Kondensators C 3 aulgehoben und ,r hcS ebenfalls Hncrgic zu liefern. Dieser Vorgang „kann dann so lange fortgesetzt werden ^y .κ Spannunusabsenkung aus an.nebsvclnnschen Gründen - Kippmoment der Motoren wird erreicht -

luidSe vorstehend beschriebene We.se kann aU, eine einfache und wirtschaftltche KondcnsaU-.julTurunu fin Umrichter mit variablem Zwschenkrc s g,-SfTcn werden, mit der eine etwa gleich lange Pufferung über einen weiten Frequenz- und Spannungsbereich erzielhar ist.

Hierzu 1 BIaU Zeichnungen

Claims (3)

»ei Verwendung eines I'ulicrkondensainrs der Ka l'iiieiiuinsprüehe: /ilai <" cruihl sieh die gelieferte Energie zu

1. I mikhiiiiiü /um Puffern \mi Llimicliicrn mn _Ί · (' I ' ■-·)·
vaiiablcm C ilcich^l iinn/vv i^cliwiiUi eis hei kur/- 5 - . .
/eiiiüen Ncizspannimusaiislallen durch einen wobei U_x die Koiideiisaiorspannung l>ei beginn der Konden-aioi pullei. U a d u r c h ü e k e η η / e i c h - Pufferung und U.. die Koiulensaiorspannung am Ende η c ι. daß der Kondensate puffer /umiiulesi teil- der Pufferung ist. Hierbei muß hinsichtlich der Spanweise aus einer Reihe \mi Ktiiidensatoren (Cl nuimcn mich noch die Bedingung erfüllt sein, dal', hi·, (5) abnehmender Spaiinimusiestigkeii und io das Verhältnis der Spaniuingsänderimgei; im Glcieh-/imehmender Kapazität besieht."die mit jeweil·. strom/.vwschenkreis während der Pufferung kleiner gleichsinniger Polarität über Dioden (II) parallel bleibt als das Verhältnis \on Kipp- zu Lustmnnieni an den Gleidisiiom/w isclieiikreis (3) angeschlos- der Antriebe.

•en sind und mit unterschiedlichen, an die Span- Die Kondensatnrenergie und di>' damit vorhandene

niingsfesiinkcii angepaßten Spannungen aus einer .5 Pullerenerpie ist nun abhängig vom Quadrat der

I ienidsuonuiiieHe" (Transformator Ίθ. Gleich- Spannung." Da Umrichter jedoch in einem großen

richterhnickcn ¹M aulladbar sind. Frequenz- und Spannimgsbereieh arbeiten. z.B.

2. Einrichiunü nach Anspruch I. dadurch nc- I : Id. müssen die Kondensatoren hinsichtlich ihrer kennzeichne!, da'l.i die Kondensatoren (C I bis CS) Kapazität an die kleinste Spannung angepaßt sein und derail ab.vstiili sind, daß in jedem Spannungs- 2« im Hinblick aiii die Spaniuingsfestigkeit auf die bereich des C.leiclistromzw isehenkreises (3) die höchste mögliche Spannung im Gleichstromz.w ischenerreii hbaien Pullerzeilen etwa deich laim sind. kreis angelegt werden.

3. Einrichtung nach Anspruch 1. dadurch ge- Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteh; kenn/eiehnet. daß den Kondensatoren (Cl bis darm, fur eine Einrichtung der eingangs genannter, CS) ein Kurzschließer (7) parallel »eschaltet ist. 25 An einen einfachen Kondensatorpuffer zu schallen.

der sich an die vorliegenden Snaiinungs-Leistungs-Verhältnisse selbsttätig anpaßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch

gelöst, daß der Kondensaiorpufier zumindest teilweise

30 aus einer Reihe von Kondensatoren abnehmender