DE2423601A1

DE2423601A1 - Control circuit for static inverter pair supplying same load - HAS INVERTER FIRST AND SECOND OUTPUTS CONSISTING OF POSITIVE AND NEGATIVE PULSES

Info

Publication number: DE2423601A1
Application number: DE2423601A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dr Ing Forstbauer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-05-15
Filing date: 1974-05-15
Publication date: 1975-11-20
Also published as: ATA183375A; CH585484A5; DE2423601B2; SE405432B; JPS5524347B2; SE7505521L; AT332936B; DE2423601C3; JPS50160724A

Abstract

The control circuit, for a static inverter pair (coupled to the same d.c. supply and driving the same load via two separate transformers), is arranged so that the first output voltage of the inverter consists (per period) of a positive and a negative voltage pulse. The positive pulse extends from 30 to 150 deg. electrical and has symmetrical gaps at 45, 75, 105 and 135 deg. The negative pulse extends from 210 to 330 deg. and has symmetrical gaps at 225, 285 and 315 deg. The second output voltage consists (per period) of four positive and four negative voltage pulses; the positive pulses are symmetric at 15, 165, 225 and 315 deg. and the negative pulses at 45, 135, 195, and 345 deg.

Description

Verfahren zur Ansteuerung der steuerbaren Hauptventile zweier Wechselrichter sowie Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ansteuerung der steuerbaren Hauptventile zweier Wechselrichter, deren Eingänge vorzugsweise an eine gemeinsame Gleichspannungsquelle angeschlossen und deren Ausgangs spannungen transformatorisch zu einer Gesamtausgangsspannung zusammengesetzt sind, wobei die Ansteuerung so vorgenommen wird, daß die beiden Ausgangs spannungen einen rechteckförmigen Zeitverlauf besitzen, sowie auf eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens.Method for controlling the controllable main valves of two inverters and circuitry for performing the method. The invention relates on a method for controlling the controllable main valves of two inverters, their inputs are preferably connected to a common DC voltage source and their output voltages transform into a total output voltage are composed, the control being made so that the two Output voltages have a rectangular time curve, as well as a Circuit arrangement for carrying out the method.

Für die Steuerung der Gesamtausgangsspannung zweier einphasiger Wechselrichter, die an eine gemeinsame Gleichspannungsquelle angeschlossen sind, ist ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt geworden (Siemens-Zeitschrift Okt. 1964, Heft 10, Seiten 775 bis 781, insbes. Bild 7 auf Seite 779), das nach dem Prinzip deselektronischen Drehtransformators arbeitet. Dieses Verfahren wird auch als Schwenkverfahren bezeichnet. Danach ergibt die Zusammensetzung der Ausgangsspannungen beider Wechselrichter über zwei sekundär in Reihe geschaltete Transformatoren eine Gesamtausgangssparlnung, die dem Betrage nach durch zeitliche Verschiebung der Steuerimpulse für den ersten Wechselrichter gegenüber den Steuerimpulsen für den zweiten Wechselrichter änderbar ist. Die Ausgangsspannungen beider Wechselrichter besitzen gleiche Amplitude und Frequenz. Sie zeigen einen rechteckigen Zeitverlauf mit einem positiven und einem negativen Spannungsimpuls der Breite 1800 pro Periode. Eine Verschiebung der Steuerimpulse für den ersten Wechselrichter bewirkt eine Phasenverschiebung zwischen beiden Ausgangsspannungen. Die rechteckförmige Gesamtausgangsspannung ist der Sinusform angenähert. Sie besitzt aber eine Anzahl von Oberschwingungen niederer Ordnungszahl. Für viele Anwendungsfälle, z. B. bei der unterbrechungsfreien Stromversorgung, insbesondere bei der Speisung einer Datenverarbeitungsanlage, ist dies unerwünscht. Weiterhin ist die Steuergeschwindigkeit begrenzt. Sie entspricht ungefähr einer Halbperiodendauer.For controlling the total output voltage of two single-phase inverters, that are connected to a common DC voltage source is one method of the type mentioned became known (Siemens-Zeitschrift Oct. 1964, issue 10, pages 775 to 781, in particular Fig. 7 on page 779), which is based on the principle of deselectronic Rotary transformer works. This process is also known as the panning process. Then the composition of the output voltages of both inverters results in two secondary transformers connected in series a total output saving, the amount by shifting the timing of the control pulses for the first Inverter can be changed in relation to the control pulses for the second inverter is. The output voltages of both inverters have the same amplitude and Frequency. they show a rectangular time course with a positive one and a negative voltage pulse of width 1800 per period. A shift the control pulse for the first inverter causes a phase shift between the two output voltages. The total square-wave output voltage is approximated to the sinusoidal shape. But it has a number of lower harmonics Atomic number. For many applications, e.g. B. with the uninterruptible power supply, this is undesirable especially when feeding a data processing system. The control speed is also limited. It is roughly equivalent to one Half-period.

Die Steuerung eines einzelnen Wechselrichters kann nach dem Prinzip der Impulsbreitenmodulation durchgeführt werden (Siemens-Zeitschrift 45 (1971), Heft 3, Seiten 154 bis 161).The control of a single inverter can be based on the principle the pulse width modulation can be carried out (Siemens-Zeitschrift 45 (1971), Issue 3, pages 154 to 161).

Nach diesem Prinzip erzeugt ein dreiphasiger Pulswechselrichter zwischen seinen Ausgangsklemmen ein dreiphasiges symmetrisches Wechselspannungssystem, dessen Grundschwingung eine vorgegebene Frequenz und eine steuerbare Amplitude hat. Die drei Ausgangsspannungen zeigen jeweils einen rechteckförmigen Zeitverlauf mit einer Anzahl positiver und negativer Spannungsimpulse pro Periode. Jede Ausgangsspannung kann weitgehend der Sinusform angenähert werden; sie besitzt außer einem Grundschwingungsanteil jedoch noch zwangsläufig Oberschwingungen verschiedener Frequenzen.According to this principle, a three-phase pulse inverter generates between its output terminals a three-phase symmetrical alternating voltage system, whose Fundamental oscillation has a predetermined frequency and a controllable amplitude. the three output voltages each show a rectangular time curve with one Number of positive and negative voltage pulses per period. Any output voltage can largely be approximated to the sinusoidal shape; apart from a fundamental component, it has a component but still inevitably harmonics of different frequencies.

Solche Spannungsoberschwingungen sind z. B. bei Betrieb einer Drehstrommaschine unerwünscht, da sie Stromoberschwingungen zur Folge haben, die die Drehstrommaschine zusätzlich belasten. Die Wahl der Anzahl und Lage der einzelnen Spannungsimpulse und die Modulation ihrer Breite wird daher so durchgeführt, daß der Oberschwingungsgehalt der Ausgangsspannung möglichst gering ist. Verbleibende Oberschwingungen sollten hohe Frequenzen haben, damit die Oberschwingungsströme durch die in der Drehstrommaschine vorhandenen Streureaktanzen klein gehalten werden. Ein hoher Grundschwingungsgehalt der Ausgangsspannung läßt sich erreichen, wenn man z. B.Such voltage harmonics are z. B. when operating a three-phase machine undesirable because they result in current harmonics that affect the three-phase machine additionally burden. The choice of the number and position of the individual voltage pulses and the modulation of their width is therefore carried out so that the harmonic content the output voltage is as low as possible. Remaining harmonics should have high frequencies so that the harmonic currents through the in the three-phase machine existing leakage reactances are kept small. A high level of fundamental vibrations the Output voltage can be achieved if you z. B.

die Impulsbreiten proportional zu den Augenblickswerten der Grundschwingungen variiert. Bei diesem Modulationsverfahren werden Oberschwingungen niederer Ordnungszahl im allgemeinen nicht völlig vermieden, wenn die einzelnen Ausgangsspannungen steuerbar sein sollen.the pulse widths proportional to the instantaneous values of the fundamental oscillations varies. With this modulation method, harmonics of lower ordinal numbers are generated generally not completely avoided if the individual output voltages are controllable meant to be.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei dem eingangs genannten Verfahren dafür zu sorgen, daß das Oberschwingungsspektrum der Gesamtausgangsspannung-hinsichtlich Zahl und Art seiner Ordnungszahlen bei einer Betragsänderung der Grundschwingung konstant gehalten wird. Mit anderen Worten: Die Gesamtausgangsspannung soll steuerbar sein und nur Oberschwingungen ab einer bestimmten hohen Ordnungszahl aufweisen; die Ordnungszahlen dieser Oberschwingungen sollen sich aber im Steuerbereich nicht ändern, insbesondere sollten beim Steuern keine Oberschwingungen mit neuer Ordnungszahl hinzutreten.The invention is based on the object mentioned above Method to ensure that the harmonic spectrum of the total output voltage-regarding Number and type of its ordinal numbers in the case of a change in the amount of the fundamental oscillation is kept constant. In other words: the total output voltage should be controllable and only have harmonics above a certain high atomic number; the ordinal numbers of these harmonics should not be in the control range change, especially when controlling should not have any harmonics with a new ordinal number join.

Diese Aufgabe-wird bei dem eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die erste Ausgangsspannung pro Periode aus einem positiven und einem negativen Spannungsimpuls besteht, wobei der positive Spannungsim--puls von 300 bis 15O0el reicht und bei 450750, 1050 und 135 0el symmetrisch angeordnete Bücken von einstellbarer Gesamtbreite aufweist, und wobei der negative Spannungsimpuls von 2100 bis 33O0el reicht und bei 2250, 2550, 285o und 315 0el symmetrisch angeordnete Lücken von derselben einstellbaren Gesamtbreite aufweist, daß die zweite Ausgangsspannung pro Periode aus vier positiven und vier negativen Spannungsimpulsen jeweils von der Breite 30°el mit mittig angeordneten Lücken von einstellbarer Gesamtbreite besteht, wobei die positiven Spannungsimpulse symmetrisch bei 150, 1650, 2250 und.3150el und die negativen Spannungsimpulse symmetrisch bei 450, 1350, 1950 und 345 0el liegen, und daß die Höhe der Spannungsimpulse der ersten Ausgangsspannung um den Faktor (2 + ç) größer ist als die Höhe der Spannungsimpulse der zweiten Ausgangsspannung.This object is achieved according to the invention in the method mentioned at the outset solved in that the first output voltage per period from a positive and consists of a negative voltage pulse, with the positive voltage pulse of 300 to 150 el is sufficient and with 450, 750, 1050 and 135 oel symmetrically arranged stoops of adjustable overall width, and wherein the negative voltage pulse ranges from 2100 to 3300 el and symmetrically arranged at 2250, 2550, 2850 and 315 el Has gaps of the same adjustable total width that the second output voltage per period of four positive and four negative voltage pulses each of of width 30 ° el with centrally arranged gaps of adjustable overall width, where the positive voltage pulses are symmetrical at 150, 1650, 2250 and 3150el and the negative voltage pulses are symmetrical at 450, 1350, 1950 and 345 0el, and that the level of the voltage pulses of the first Output voltage is greater by a factor of (2 + ç) than the height of the voltage pulses of the second output voltage.

Die Gesamtausgangsspannung ist bei diesem Verfahren unabhängig von der Gesamtbreite der Lücken immer zwölfpulsig, d. h. es sind in der Gesamtausgangsspannung neben der Grundschwingung nur Oberschwingungen der Ordnungszahl n = (12p + 1) mit p = 1, 2, 3 ..., also nur Oberschwingungen der Ordnungszahl.n = 11, 13, 23, 25 ... vorhanden. Beim Steuern der Gesamtausgangsspannung, d. h. bei einer Änderung der Gesamtbreite der Bücken, ändert sich zwar die Form der Gesamtausgangsspannung, nicht aber die Anzahl und Ordnungszahl der Oberschwingungen.The total output voltage is independent of this method the total width of the gaps is always twelve pulses, d. H. there are in the total output voltage in addition to the fundamental oscillation, only harmonics of the ordinal number n = (12p + 1) with p = 1, 2, 3 ..., i.e. only harmonics of the ordinal number. n = 11, 13, 23, 25 ... available. In controlling the total output voltage, i. H. when changing the Total width of the bridges, although the shape of the total output voltage does not change but the number and ordinal number of the harmonics.

Falls die Gesamtausgangsspannung noch weiter sinusförmig anzunähern ist, ist zwischen Wechselrichteranordnung und Last ein Filter zu schalten. Dieses muß für die niedrigste noch vorhandene Oberschwingung ausgelegt werden. Da Oberschwingungen unterhalb der Ordnungszahl n = 11 nicht auftreten, ergibt sich der Vorteil gegenüber den bekannten.If the total output voltage should be approximated even more sinusoidally a filter must be connected between the inverter arrangement and the load. This must be designed for the lowest harmonic present. Because harmonics do not occur below the atomic number n = 11, there is the advantage over this the known.

Verfahren, daß dieses Filter klein gehalten und kostengünstig aufgebaut werden kann. Das dynamische Verhalten des Filters wird dadurch günstig beeinflußt.Process that this filter is kept small and constructed inexpensively can be. This has a favorable effect on the dynamic behavior of the filter.

Bevorzugt wird das Verfahren so durchgeführt, daß die Lücken in den Spannungsimpulsen der ersten Ausgangsspannung dieselbe einstellbare Gesamtbreite besitzen wie die Lücken in den Spannungsimpulsen der zweiten Ausgangsspannung.The method is preferably carried out so that the gaps in the Voltage pulses of the first output voltage have the same adjustable total width like the gaps in the voltage pulses of the second output voltage.

Es wurde bereits erwähnt, daß die Höhe der Spannungsimpulse der ersten Ausgangsspannung um den Faktor (2 + 4 ) größer sein muß als die Höhe der Spannungsimpulse der zweiten Ausgangsspannung. Um diese unterschiedlichen Amplituden zu erzeugen, können prinzipiell getrennte Gleichspannungsquellen mit um diesen Faktor unterschiedlicher Gleichspannung zur Speisung der beiden Wechselrichter herangezogen werden. Es ist jedoch vorteilhafter, die Eingänge beider Wechselrichter an dieselbe Gleichspannungsquelle, die z. B.It has already been mentioned that the height of the voltage pulses is the first Output voltage must be a factor of (2 + 4) greater than the height of the voltage pulses the second output voltage. To create these different amplitudes, can in principle separate DC voltage sources with different by this factor DC voltage is used to feed the two inverters will. However, it is more advantageous to connect the inputs of both inverters to the same DC voltage source, the z. B.

eine Batterie sein kann, anzuschließen und die unterschiedlichen Amplituden durch unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse bei der transformatorischen Zusammensetzung der beiden Ausgangsspannungen herzustellen.a battery can be connected and the different amplitudes due to different transmission ratios in the transformer composition of the two output voltages.

Die Gesamtbreite der einzelnen Lücken kann Stellgröße in einem Regelkreis sein, der zur Regelung der Gesamtausgangsspannung vorgesehen ist.The total width of the individual gaps can be manipulated variable in a control loop which is provided to regulate the total output voltage.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, bei der Herstellung der Steuerimpulse für beide Wechselrichter mit einem einzigen Synchronisiersignal auszukommen. Eine Weiterbildung des Verfahrens zeichnet sich demgemäß dadurch aus, daß die Schnittpunkte einer periodischen Synchronisierspannung mit einer einstellbaren Steuergleichspannung bestimmt werden, und daß die Steuersignale für die Hauptventile beider Wechselrichter in Abhängigkeit von diesen Schnittpunkten gebildet werden. Als Synchronisierspannung kann vorzugsweise eine symmetrische Sägezahnspannung vorgesehen sein.In the method according to the invention, it is possible during manufacture the control pulses for both inverters with a single synchronization signal get along. A further development of the method is accordingly characterized by that the intersections of a periodic synchronizing voltage with an adjustable one DC control voltage are determined, and that the control signals for the main valves both inverters are formed depending on these intersections. A symmetrical sawtooth voltage can preferably be provided as the synchronization voltage be.

Eine mögliche Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß für beide Wechselrichter ein gemeinsames Steuergerät vorgesehen ist, das ein Spannungsvergleichsglied zum Vergleich einer einstellbaren Steuergleichspannung mit einer periodischen Synchronisierspannung und zur Erzeugung von Ausgangssignalen bei Spannungsgleichheit enthält, das ein Schieberegister zur Bildung von gegeneinander versetzten Schaltimpulsen enthält, und das eine logische Verknüpfungsschaltung enthält, die durch logische Verknüpfung der Ausgangssignale mit den Schalt impulsen die Zündsignale für die Hauptventile der beiden Wechselrichter bildet.A possible circuit arrangement for carrying out the method is characterized according to the invention that a common for both inverters Control unit is provided that has a voltage comparator for comparing a adjustable DC control voltage with a periodic synchronization voltage and for generating output signals when the voltages are equal, the a Contains shift register for the formation of mutually offset switching pulses, and which includes a logical combination circuit formed by logical combination of the output signals with the switching pulses, the ignition signals for the main valves of the two inverters.

Insbesondere sollte hierbei zur Erzeugung des periodischen Synchronisiersignals ein symmetrischer Sägezahngeneator vorgesehen sein.In particular, this should be used to generate the periodic synchronization signal a symmetrical sawtooth generator can be provided.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Wechselrichteranordnung mit zwei einphasigen Wechselrichtern zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Figur 2 verschiedene Zeitdiagramme für die Wechselrichteranordnung nach Figur 1 Figur 3 eine Wechselrichteranordnung mit zwei dreiphasigen Wechselrichtern zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Figur 4 verschiedene Zeitdiagramme für die Wechselrichteranordnung nach Figur 3, Figur 5 weitere Zeitdiagramme für die Wechselrichteranordnung nach Figur 3.Embodiments of the invention are described below with reference to Figures explained in more detail. FIG. 1 shows an inverter arrangement with two single-phase inverters for carrying out the method according to the invention, FIG 2 different timing diagrams for the inverter arrangement according to FIG. 1 FIG 3 shows an inverter arrangement with two three-phase inverters for implementation of the method according to the invention, FIG. 4 different timing diagrams for the inverter arrangement according to FIG. 3, FIG. 5 further timing diagrams for the inverter arrangement according to FIG Figure 3.

Figur 6 den Verlauf von Grundschwingung und Oberschwingungen sowie des Klirrfaktors der Gesamtausgangsspannung der Wechselrichteranordr.ung nach Figur 3 als Punktion des Steuerwinkels, Figur 7 eine Schaltungsanordnung für die Wechselrichtersteuerung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Blockdarstellung, Figur 8 den zeitlichen Verlauf von Signalen der Schaltungsanordnung nach Figur 7, und Figur 9 den zeitlichen Verlauf weiterer Signale der Schaltungsanordnung nach Figur 7.Figure 6 shows the course of the fundamental and harmonics as well the distortion factor of the total output voltage of the inverter arrangement according to the figure 3 as a puncture of the control angle; FIG. 7 shows a circuit arrangement for the inverter control for performing the method according to the invention in a block diagram, Figure 8 den Time course of signals of the circuit arrangement according to FIG. 7 and FIG 9 shows the time profile of further signals of the circuit arrangement according to FIG.

In Figur 1 ist eine Wechselrichteranordnung dargestellt, bei der ein erster und ein zweiter einphasiger Wechselrichter w1 bzw. w2 eingangsseitig an eine gemeinsame Gleichspannungsquelle b angeschlossen sind. Die Gleichspannungsquelle b liefert eine eingeprägte Gleichspannung ud, die auch veränderlich sein kann. Als Gleichspannungsquelle b kann außer einer Batterie auch ein steuerbarer Gleichrichter mit einer Drosselspule und einem Glättungskondensator, gegebenenfalls auch mit einer Pufferbatterie im Ausgangskreis, vorgesehen.In Figure 1, an inverter arrangement is shown in which a first and a second single-phase inverter w1 and w2 on the input side to a common DC voltage source b are connected. The DC voltage source b supplies an impressed direct voltage ud, which can also be variable. as In addition to a battery, DC voltage source b can also be a controllable rectifier with a choke coil and a smoothing capacitor, possibly also with one Backup battery provided in the output circuit.

sein. Die Gleichspannungsquelie b ist durch einen fiktiven Mittelpunkt N in zwei Teilspannungsquellen b1 und b2 gleicher Teilspannung ud/2 unterteilt.be. The DC voltage source b is given by a fictitious Focus N divided into two partial voltage sources b1 and b2 of the same partial voltage ud / 2.

Jeder Wechselrichter w1 und w2 umfaßt hier in bekannter Weise vier steuerbare Hauptventile n11, n12, n14, n15 bzw. n21, n22, n24, n25 mit gegenparallel geschalteter Rücklaufdiode dl bzw.Each inverter w1 and w2 here comprises four in a known manner Controllable main valves n11, n12, n14, n15 or n21, n22, n24, n25 with opposite parallel switched return diode dl resp.

d2 in Brückenschaltung. Als Hauptventile n1 bzw. n2 können insbesondere Thyristoren eingesetzt werden. Mittel zur Zwangskommutierung (Selbstführung) der beiden Wechselrichter w1, w2 sind vorhanden, Jedoch nicht eingezeichnet. Die Ausgänge beider Wechselrichter w7 und w2 sind an die Primärwicklungen von Ausgangstransformatoren t1 bzw. t2 von unterschiedlichem Übersetzungsverhältnis angeschlossen. Die Sekundärwicklungen beider Ausgangstransformatoren t1 und t2 sind an einem Verbindungspunkt B miteinander in Reihe geschaltet. Die beiden Ausgangstransformatoren t1 und t2 bilden zusammen eine tbertragerschaltung, in der die Ausgangsspannungen U(A,B) und U(B,C) beider Wechselrichter w1 bzw. 22 zu einer Gesamtausgangsspannung U(A,C) zusammengesetzt werden, die zwischen den Ausgangsklemmen A und C abgegriffen wird. Die Gesamtausgangsspannung U(A,C) versorgt z.B. ein Wechselstromnetz oder einen Verbraucher L, der einen induktiven und einen ohmschen Lastanteil besitzt. Als Verbraucher L kann z.B. auch eine Datenverarbeitungsanlage oder eine Anzahl von Drehstrommotoren vorgesehen sein.d2 in bridge circuit. As main valves n1 and n2, in particular Thyristors are used. Means for forced commutation (self-control) of the Both inverters w1, w2 are available, but not shown. The exits both inverters w7 and w2 are connected to the primary windings of output transformers t1 or t2 connected with different transmission ratios. The secondary windings Both output transformers t1 and t2 are at a connection point B with each other connected in series. The two output transformers t1 and t2 together form a transfer circuit in which the output voltages U (A, B) and U (B, C) both Inverter w1 or 22 combined to form a total output voltage U (A, C) that is tapped between output terminals A and C. The total output voltage U (A, C) supplies e.g. an alternating current network or a consumer L, which is an inductive and has an ohmic load component. A data processing system, for example, can also be used as the consumer L or a number of three-phase motors can be provided.

Figur 2 zeigt untereinander eine Winkel- oder Zeitachse ot, die sich über eine volle Periode der Gesamtausgangsspannung U(A,C), also von 0° bis 360 erstreckt, die Ausgangsspannung U(A,B) des ersten Wechselrichters w1, die Ausgangswechselspannung U(B,C) des zweiten Wechselrichters w2 und schließlich die daraus transformatorisch zusammengesetzte Gesamtausgangsspannung U(A,C).Figure 2 shows one below the other an angle or time axis ot, which extends over a full period of the total output voltage U (A, C), i.e. from 0 ° to 360, the output voltage U (A, B) of the first inverter w1, the output alternating voltage U (B, C) of the second inverter w2 and finally the transformer from it total composite output voltage U (A, C).

Aus Figur 2 ist ersichtlich, daB die erste Ausgangaspannung U(A,B) pro Periode aus einem positiven Spannungsimpuls, der von 300 bis 1500 el reicht, und aus einem negativen Spannungsimpuls, der von 210° bis 330° el reicht, besteht. Die positive Spannungsimpuls besitzt vier Lücken gleicher einstellbarer Gesamtbreite 4 . Er wird dadurch in fünf rechteckförmige Teilimpulse von einstellbarer Breite unterteilt. Die vier Lücken liegen an den Stellen 45°, 75°, 105° und 135° el. Sie sind an diesen Stellen symmetrisch angeordnet. Der negative Spannungsimpuls weist ebenfalls vier Lücken auf. Diese sind bei 2250, 255°, 285° und 315° el symmetrisch angeordnet. Auch der negative Spannungsimpuls ist also in fünf Teilimpulse unterteilt.From Figure 2 it can be seen that the first output voltage U (A, B) per period from a positive voltage pulse ranging from 300 to 1500 el, and from a negative voltage pulse, from 210 ° to 330 ° el is enough, exists. The positive voltage pulse has four equally adjustable gaps Overall width 4. This makes it adjustable in five rectangular partial pulses Width divided. The four gaps are at 45 °, 75 °, 105 ° and 135 ° el. They are arranged symmetrically at these points. The negative voltage pulse also has four gaps. These are symmetrical at 2250, 255 °, 285 ° and 315 ° el arranged. The negative voltage pulse is also divided into five partial pulses.

Die Lücken weisen alle dieselbe einstellbare Gesamtbreite 4 auf. Die Höhe aller zehn Teilimpulse pro Periode ist gleich groß.The gaps all have the same adjustable overall width 4. the The height of all ten partial pulses per period is the same.

Die GesamtbreiteXläßt sich beim positiven und negativen Spannungsimpuls im Bereich zwischen "0 und 300 el einstellen.The total width X can be determined with the positive and negative voltage pulse set in the range between "0 and 300 el.

Die Gesamtbreite s bezeichnet somit das Doppelte des Steuerwinkels d/2. Im Fall 4 = oO erhält man zwei nicht unterteilte = 0 Spannungsimpulse, im Fall zu = 30 zehn einzelne Nadelimpulse verschwindender Breite. Durch eine Veränderung der Gesamtbreite d in den angegebenen Grenzen läßt sich der Mittelwert der Grundschwingungen der Ausgangsspannung U(A,B) verändern.The total width s thus denotes twice the control angle d / 2. In the case of 4 = oO, two non-subdivided = 0 voltage pulses are obtained, in the case of to = 30 ten individual needle pulses of vanishing width. Through a change The mean value of the fundamental vibrations can be derived from the total width d within the specified limits change the output voltage U (A, B).

Es soll noch einmal hervorgehoben werden, daß die Hauptventile nil, n12, n14, n15 des ersten Wechselrichters w1 in der Weise gezündet werden, daß sich die in Figur 2 dargestellte Ausgangsspannung U(A,B) ergibt. Das ist nach verschiedenen Zündimpulsmustern möglich. Bevorzugte Zündimpulsmuster für den Wechselrichter w1 sind in Figur 4 in Diagrammen 2 und 3 dargestellt. Um eine lastunabhängige Ausgangsspannung U(A,B) zu erhalten, muß dabei nacheinander durch gleichzeitige Zündung und Löschung der Hauptventile nil bzw. n14 sowie n12 bzw. n15 das Potential an den beiden primärseitigen Anschlußklemmen des Transformators tl stets definiert sein.It should be emphasized once again that the main valves nil, n12, n14, n15 of the first inverter w1 are ignited in such a way that the output voltage U (A, B) shown in Figure 2 results. That is according to different Ignition pulse patterns possible. Preferred ignition pulse pattern for the inverter w1 are shown in Figure 4 in Diagrams 2 and 3. A load-independent output voltage U (A, B) must be obtained one after the other by simultaneous ignition and extinguishing of the main valves nil or n14 as well as n12 and n15 the potential on the two primary-side Terminals of the transformer tl always be defined.

Die vier steuerbaren Hauptventile n2 des zweiten Wechselrichters w2 werden so angesteuert, daß sich der in Figur 2 dargestellte zeitliche Verlauf der zweiten Ausgangsspannung U(B,C) ergibt. Diese zweite Ausgangsspannung U(B,C) besteht pro Periode aus vier positiven und vier negativen Spannungsimpulsen. Alle diese Spannungsimpulse haben dieselbe Breite von 300 el und sind rechteckig. Die vier positiven Spannungsimpulse liegen symmetrisch bei 150, 1650, 2250 und 3150 el.The four controllable main valves n2 of the second inverter w2 are controlled in such a way that the time course of the shown in FIG second output voltage U (B, C) results. This second output voltage U (B, C) consists of four positive and four negative voltage pulses per period. All of these voltage pulses have the same width of 300 el and are rectangular. The four positive voltage pulses are symmetrically at 150, 1650, 2250 and 3150 el.

Die vier negativen Spannungsimpulse liegen symmetrisch bei 45°, 135°, 195° und 345° el. Sie besitzen an diesen Stellen, also mittig angeordnet, symmetrische Lücken der bereits erwähnten Gesamtbreite OL . Diese Gesamtbreite OL ist bei den Lücken ebenfalls gemeinsam einstellbar, vorzugsweise zusammen mit der Gesamtbreite der Lücken der ersten Ausgangs spannung U(A,B). Durch eine Veränderung der Gesamtbreite # in den Grenzen i - 0° und α= 300 läßt sich der Mittelwert der Grundschwingung der Ausgangsspannung U(A,B)tDie Hauptventile n21, n22, n24, n25 des zweiten Wechselrichters w2 werden also in der Weise gezündet, daß sich die in Figur 2 dargestellte Ausgangsspannung U(B,C) ergibt. Das ist wiederum nach verschiedenen Zündimpulsmustern möglich. Bevorzugte Zündimpulsmuster für den Wechselrichter w2 sind in Figur 5 in den Diagrammen 7 und 8 dargestellt. Um eine lastunabhängige Ausgangsspannung U(B,C) zu erhalten, muß dabei nacheinander durch gleichzeitige Zündung und Löschung der Hauptventile n21 bzw. n24 sowie n22 bzw. n25 das Potential an den beiden primärseitigen Anschlußklemmen des Transformators t2 stets definiert sein.The four negative voltage pulses are symmetrical at 45 °, 135 °, 195 ° and 345 ° el. They have symmetrical ones at these points, i.e. arranged in the middle Gaps in the already mentioned total width OL. This total width OL is with the Gaps can also be set together, preferably together with the overall width the gaps in the first output voltage U (A, B). By changing the overall width # in the limits i - 0 ° and α = 300 the mean value of the fundamental oscillation of the output voltage U (A, B) tThe main valves n21, n22, n24, n25 of the second inverter w2 are therefore ignited in such a way that the output voltage shown in FIG U (B, C) gives. This, in turn, is possible according to different ignition pulse patterns. Preferred Ignition pulse patterns for the inverter w2 are in Figure 5 in the diagrams 7 and 8 shown. In order to obtain a load-independent output voltage U (B, C), must one after the other by simultaneously igniting and extinguishing the main valves n21 or n24 as well as n22 or n25 the potential at the two primary-side connection terminals of the transformer t2 must always be defined.

Beim Vergleich der beiden Ausgangsspannungen U(A,B) und U(B,a) ist in Figur 2 festzustellen, daß die Höhe der zehn Einzelimpulse der ersten Ausgangsspannung U(A,B) größer ist als die Höhe der sechzehn Einzelimpulse der zweiten Ausgangsspannung U(B,C). Der Vergrößerungsfaktor beträgt (2+ Dies wird im vorliegenden Fall dadurch erreicht, daß das Ubersetzungsverhältnis Eingangsspannung zu Ausgangs spannung des Ausgangstransformators t2 um den genannten Faktor (2+ ) größer ist als das Übersetzungsverhältnis des Transformators t1.When comparing the two output voltages U (A, B) and U (B, a) is to determine in Figure 2 that the height of the ten individual pulses of the first output voltage U (A, B) is greater than the height of the sixteen individual pulses of the second output voltage U (B, C). The magnification factor is (2+ This is in the present case achieved that the transmission ratio input voltage to output voltage of the Output transformer t2 by the mentioned factor (2+) is greater than the transformation ratio of the transformer t1.

Das Ergebnis der transformatorischen Zusammensetzung der beiden Ausgangsspannungen U(A,B) und U(B,) ist im letzten Diagramm der Figur 2 dargestellt. Die sich ergebende Gesamtausgangsspannung U(A,C) ist weitgehend der Sinusform angenähert. Sie besteht aus vierzehn einzelnen Teilimpulsen von rechteckförmigem, zumeist treppenförmigem Verlauf. Alle 300 el findet sich jetzt eine Lücke. Die Lücken zwischen allen Teilimpulsen haben dieselbe Gesamtbreite d . Die Gesamtbreite d aller zwölf Bücken pro Periode ist gleichmäßig und gleichförmig um denselben Betrag veränderbar. Der Steuerwinkel asc/2 liegt im Bereich von Oo bis 15 el. Wird er verändert, so wird die Amplitude der Grundschwingung der Gesamtausgangsspannung U(A,C) beitragsmäßig verändert.The result of the transformational composition of the two output voltages U (A, B) and U (B,) is in the last Diagram of Figure 2 shown. The resulting total output voltage U (A, C) is largely approximated to the sinusoidal shape. It consists of fourteen individual partial pulses of rectangular, mostly stair-shaped Course. There is now a gap every 300 el. The gaps between all partial pulses have the same overall width d. The total width d of all twelve stoops per period can be changed uniformly and uniformly by the same amount. The steering angle asc / 2 is in the range from Oo to 15 el. If it is changed, the amplitude is the fundamental oscillation of the total output voltage U (A, C) changed in terms of contribution.

Eine Analyse des Kurvenverlaufs ergibt, daß die zwölfpulsige Gesamtausgangsspannung U(A,C) neben der Grundschwingung nur Oberschwingungen der 11., 13., 23., 25. ... Ordnung besitzt.An analysis of the curve shows that the twelve-pulse total output voltage U (A, C) in addition to the fundamental only harmonics of the 11th, 13th, 23rd, 25th ... Owns order.

Oberschwingungen einer so hohen Ordnungszahl werden in den meisten Anwendungsfällen nicht als störend empfunden. Bei einer Änderung des Steuerwinkels ort/2 ändern sich nur die Amplitude der Grundschwingung und die Amplitude dieser Oberschwingungen. Es treten dabei jedoch im gesamten Bereich des Steuerwinkels oil/2 keine Oberschwingungen einer anderen Ordnungszahl hinzu. Die Anzahl der Ordnungszahlen ist also im gesamten Steuerwinkelbereich konstant.Zwischen der in Figur 1 dargestellten Wechselrichteranordnung und der Last L kann zusätzlich noch eine (nicht gezeigte) Filteranordnung aus Induktivitäten und Kapazitäten oder auch aus aktiven Filtern angeordnet werden, die den Betrag der 11., 13., 23., 25.Harmonics of such a high atomic number are present in most Use cases not perceived as annoying. When changing the steering angle ort / 2 only the amplitude of the fundamental oscillation and the amplitude of this change Harmonics. However, oil / 2 occurs in the entire range of the control angle no harmonics of another ordinal number added. The number of ordinal numbers is therefore constant in the entire control angle range. Between that shown in FIG Inverter arrangement and the load L can also have a (not shown) Filter arrangement from inductances and capacitors or from active filters be ordered that the amount of the 11th, 13th, 23rd, 25th

Oberschwingung der Gesamtausgangsspannung U(A,C) auf das notwenige Maß herabsetzen, z.B. so, daß der Oberschwingungsgehalt kleiner als 5 % wird.Harmonic of the total output voltage U (A, C) to the necessary Reduce the dimension, e.g. so that the harmonic content is less than 5%.

Figur 3 zeigt eine Wechselrichteranordnung, die zur Erzeugung einer zwölfpulsigen, dreiphasigen Gesamtausgangsspannung vorgesehen ist. Die Grundschwingung dieser Gesamtausgangsspannung ist dem Betrage nach steuerbar.Figure 3 shows an inverter arrangement that is used to generate a twelve-pulse, three-phase total output voltage is provided. The fundamental vibration this total output voltage can be controlled according to its amount.

Die Wechselrichteranordnung besteht aus einem ersten und einem zweiten dreiphasigen Wechselrichter w1 und w2, die beide eingangsseitig an derselben Gleichspannung ud liegen. Diese Gleichspannung ud wird wiederum von einer Gleichspannungsquelle b geliefert, die durch einen fiktiven Mittelpunkt M' in zwei Teilspannungsquellen b1 und b2 gleicher Teilspannung Und/2 unterteilt ist. Jeder Wechselrichter w1 und w2 umfaßt in bekannter Weise sechs steuerbare Hauptventile nil bis n16 bzw. n21 bis n26 in Drehstrombrückenschaltung. Als Hauptventile nil bis n26 können wiederum insbesondere Thyristoren eingesetzt werden. Jedem. der Hauptventile n11 bis n26 ist eine Rückarbeitsdiode dl bzw. d2 gegenparallel geschaltet.The inverter arrangement consists of a first and a second three-phase inverters w1 and w2, both of which have the same DC voltage on the input side ud lie. This direct voltage ud is in turn from a direct voltage source b supplied by a fictitious midpoint M 'in two partial voltage sources b1 and b2 equal partial voltage And / 2 is divided. Each inverter w1 and w2 comprises, in a known manner, six controllable main valves nil to n16 or n21 up to n26 in three-phase bridge circuit. The main valves nil to n26 can turn in particular thyristors are used. Each. of the main valves n11 to n26 a work-back diode dl or d2 is connected in counter-parallel.

In beiden Wechselrichtern w1 und w2 sind zusätzlich noch an sich bekannte Kommutierungseinrichtungen vorgesehen, welche Löschkondensatoren und gegebenenfalls zusätzlich auch steuerbare Löschventile enthalten. Auf die Darstellung dieser Eommutierungseinrichtungen, die für die Funktion erforderlich sind, wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet. Die Eommutierungseinrichtungen sind so ausgebildet, daß die Hauptventile n1 der in Reihe geschalteten Hauptzweige eines Stranges abwechselnd beliebig gezündet und gelöscht werden können, ohne daß es zu einem Kommutierungskurzschluß kommt. Es muß also z.B. das im ersten Wechselrichter w1 oben links gezeichnete Hauptventil n16 in einer Periode beliebig häufig löschbar sein, bevor das rechts daneben eingezeichnete, mit ihm in Reihe liegende Hauptventil n13 unmittelbar anschließend gezündet wird, und umgekehrt. Diesen Anforderungen genügen die bekannten Kommutierungseinrichtungen mit Einzellöschung oder mit Gegentaktlöschung (Siemens-Zeitschrift 43 (1969), Heft 11, Seiten 888 bis 893), nicht jedoch mit Ventilfolgelöschung oder mit Phasenlöschung.In both inverters w1 and w2 are also known per se Commutation devices are provided, which quenching capacitors and possibly also contain controllable extinguishing valves. On the representation of these eommutation devices, which are required for the function have been added for the sake of clarity waived. The Eommutierungseinrichtung are designed so that the main valves n1 of the main branches of a strand connected in series are alternately ignited at will and can be deleted without causing a commutation short circuit. For example, the main valve in the first inverter w1 must be shown at the top left n16 can be deleted as often as required in a period before the with it in series main valve n13 is ignited immediately afterwards, and vice versa. The known commutation devices meet these requirements with individual deletion or with push-pull deletion (Siemens-Zeitschrift 43 (1969), issue 11, pages 888 to 893), but not with valve sequence cancellation or phase cancellation.

Die drei Ausgänge R1, S1, Tl und R2, S2, T2 jedes Wechselrichters w1 bzw. W2 führen in eine Übertragerschaltung T, die zwei Transformatoren ml und m2 enthält. In der Übertragerschaltung T werden die Ausgangsspannungen beider Wechselrichter wl und w2 zu einer Gesamtausgangsspannung zusammengesetzt, die an den Phasenklemmen R, S, T erscheint.The three outputs R1, S1, T1 and R2, S2, T2 of each inverter w1 and W2 lead into a transformer circuit T, the two transformers ml and m2 contains. In the transformer circuit T, the output voltages of both inverters wl and w2 combined to form a total output voltage that is applied to the phase terminals R, S, T appears.

In Figur 3 sind die beiden dreiphasigen Transformatoren ml und m2 in der sogenannten DzO-Schaltung ausgeführt. Anstelle dieser DzO-Schaltung kann auch eine Dz6-Schaltung verwendet werden. Insbesondedie DzO-Schaltung hat den Vorzug, daß sie für eine gute Stromaufteilung auf der Primärseite bei Schieflast sorgt. Weiterhin ist es auch möglich, eine Dy5- oder eine Dyll-Schaltung einzusetzen. Allgemein gesprochen müssen am Ausgang beider Wechselrichter wl, w2 Transformatorschaltungen verwendet werden, die die Sekundärspannung gegenüber der Primärspannung um denselben Phasenwinkel drehen; weiterhin muß eine dieser Transformatorschaltungen einen auflösbaren Sternpunkt besitzen, damit sie an die andere Transformatorschaltung angeschlossen werden kann.In Figure 3, the two three-phase transformers are ml and m2 executed in the so-called DzO circuit. Instead of this DzO circuit can a Dz6 circuit can also be used. In particular, the DzO circuit has the advantage that it ensures a good current distribution on the primary side when the load is unbalanced. It is also possible to use a Dy5 or a Dyll circuit. Generally spoken must at the output of both inverters wl, w2 transformer circuits be used that the secondary voltage versus the primary voltage around the same Rotate phase angle; furthermore, one of these transformer circuits must have a resolvable one Have neutral point so they are connected to the other transformer circuit can be.

Aus Figur 3 geht hervor, daß die beiden Transformatoren ml und m2 im wesentlichen gleichen Schaltungsaufbau besitzen.From Figure 3 it can be seen that the two transformers ml and m2 have essentially the same circuit structure.

Die Primärwicklungen sind im Dreieck geschaltet. Sekundärseitig sind auf jedem Schenkel jeweils zwei Sekundärwicklungen angeordnet. Jeweils zwei Sekundärwicklungen benachbarter Schenkel sind in Reihe geschaltet. Die sekundärseitige Verbindung der beiden Transformatoren ml und m2 ist so getroffen, daß die Reihenschaltung von zwei Sekundärwicklungen des einen Transformators ml oder m2 mit der entsprechenden Reihenschaltung von zwei Sekundärwicklungen des anderen Transformators m2 bzw. ml in Serie geschaltet ist. Der eine Endpunkt dieser Gesamtserienschaltung ist jeweils an eine herausgeführte Sternpunktklemme M gelegt, der andere Endpunkt führt an eine der Phasenklemmen R, S, T. Die Ausgangsklemmen des Transformators ml sind mit Ul, Vl, W1 und die Ausgangsklemmen des Transformators m2 sind mit U2, V2, W2 bezeichnet. An den Ausgangsklemmen U2, V2, W2 des Transformators m2, die direkt zu den Phasenklemmen R, S bzw. T führen, und an der Sternpunktklemme M des Transformators ml steht ein dreiphasiges, symmetrisches Spannungssystem einschließlich der Sternspannungen zur Verfügung.The primary windings are connected in a triangle. Are on the secondary side two secondary windings are arranged on each leg. Two secondary windings each adjacent legs are connected in series. The secondary connection of the both transformers ml and m2 is made so that the series connection of two Secondary windings of one transformer ml or m2 with the corresponding series connection connected in series by two secondary windings of the other transformer m2 or ml is. One end point of this overall series connection is each brought out to one Star point terminal M placed, the other end point leads to one of the phase terminals R, S, T. The output terminals of the transformer ml are with Ul, Vl, W1 and the output terminals of the transformer m2 are labeled U2, V2, W2. At the output terminals U2, V2, W2 of the transformer m2, which lead directly to the phase terminals R, S or T, and at the star point terminal M of the transformer ml there is a three-phase, symmetrical Voltage system including star voltages are available.

Zum Zünden aller Hauptventile n1, n2 ist ein gemeinsames Steuergerät C vorgesehen. Der Übersichtlichkeit halber ist für jeden der beiden Wechselrichter wl, w2 nur eine einzige Verbindungsleitung zwischen einem Hauptventil n16 bzw. n26 und dem Steuergerät C eingezeichnet, über welche die Zündsignale z16 bzw. z26 gegeben werden. Falls steuerbare Löschventile in den Kommutierungseinrichtungen der Wechselrichter w1, w2 vorhanden sind, gibt das Steuergerät C auch Steuerimpulse an diese Löschventile ab.A common control unit is used to ignite all main valves n1, n2 C provided. For the sake of clarity, is for each of the two inverters wl, w2 only a single connection line between a main valve n16 or n26 and the control unit C, via which the ignition signals z16 and z26 are given will. If there are controllable extinguishing valves in the commutation devices of the inverters w1, w2 are present, control unit C also sends control pulses to these extinguishing valves away.

Das Steuergerät bildet, wie später noch näher ausgeführt wird, ein periodisches analoges Synchronisiersignal, aus welchem in Abhängigkeit von einer von außen zugeführten Steuergleichspannung uc die Steuersignale gleichermaßen für die Hauptventile n11 bis n16 und für die Hauptventile n21 bis n26 hergeleitet werden. Die einzelnen Hauptventile n11 bis n26 werden dabei pro Periode mehrfach gezündet und gelöscht. Die Frequenz beider Wechselrichter ul und u2 kann am Steuergerät C gemeinsam mittels einer von außen zugeführten Frequenzsteuerspannung Uf fest eingestellt oder in Abhängigkeit von anderen Größen geführt werden. Über die Steuergleichspannung uc kann der Steuerwinkel &/2 verändert und damit der Betrag der Gesamtausgangsspannung gestellt werden. Der Steuerwinkel &/2 ist im allgemeinen proportional zur Steuergleichspannung uc. Die Steuergleichspannung uc kann in Abhängigkeit von anderen Größen geführt oder-- wie in Figur 3 dargestellt - in einem Regelkreis gebildet werden.As will be explained in more detail later, the control unit forms a periodic analog synchronization signal, from which, depending on a externally supplied control DC voltage uc the control signals equally for the main valves n11 to n16 and for the main valves n21 to n26 can be derived. The individual main valves n11 to n26 are ignited several times per period and deleted. The frequency of both inverters ul and u2 can be set on control unit C jointly set by means of an externally supplied frequency control voltage Uf or depending on other sizes. Via the DC control voltage uc the control angle & / 2 can be changed and thus the amount of the total output voltage be asked. The control angle & / 2 is generally proportional to the DC control voltage uc. The DC control voltage uc can be performed as a function of other variables or - as shown in Figure 3 - be formed in a control loop.

Bei der in Figur 3 dargestellten Wechselrichteranordnung läßt sich durch einen Spannungsregelkreis die Gesamtausgangsspannung am Ausgang der Übertragerschaltung T konstant halten. Die Gesamtausgangsspannung wird somit unabhängig von Schwankungen der Gleichspannung ud und von Laststößen des Verbrauchers. Im Spannungsregelkreis wird zunachst mittels eines Spannungswandlers W der Istwert der Gesamtausgangsspannung zwischen den Phasenklemmen R, S, T erfaßt. Dieser Spannungsistwert u.In the case of the inverter arrangement shown in FIG the total output voltage at the output of the transformer circuit through a voltage control loop Keep T constant. The total output voltage is thus independent of fluctuations the direct voltage ud and load surges of the consumer. In the voltage control loop the actual value of the total output voltage is first of all using a voltage converter W. between the phase terminals R, S, T detected. This actual voltage value u.

wird mit einem Spannungssollwert us, der durch einen als Potentiometer dargestellten Sollwertgeber P vorgegeben ist, am Eingang eines Spannungsreglers V verglichen. Der Spannungsregler V gibt in Abhängigkeit von der Regelabweichung eine Steuergleichspannung uc ab, welche dem Steuergerät C zugeführt wird. Somit wird der Steuerwinkel M/2 in Abhängigkeit von der Gleichspannung ud geführt. Nach Auftreten eines von dem eingestellten Spannungssollwert us abweichenden Spannungsistwertes Ui wird die Gesamtausgangsspannung so lange über den Steuerwinkel /2 nachgeregelt, bis der Spannungsistwert ui den Spannungssollwert u5 wieder erreicht hat.is supplied with a voltage setpoint us, which is defined by a Potentiometer setpoint generator P shown is given at the input of a voltage regulator V compared. The voltage regulator V gives depending on the control deviation a DC control voltage uc, which is fed to the control unit C. Consequently the control angle M / 2 is controlled as a function of the DC voltage ud. To Occurrence of an actual voltage value that deviates from the set voltage value us Ui, the total output voltage is readjusted via the control angle / 2 as long as until the actual voltage value ui has reached the setpoint voltage value u5 again.

Die transformatorische Zusammensetzung der Gesamtausgangsspannung der Wechselrichteranordnung von Figur 3 wird unter Zuhilfenahme der Figuren 4 und 5 erläutert. Die in den Figuren 4 und 5 gezeigten Spannungs-Zeit-Diagramme beziehen sich jeweils auf die oberhalb ebenfalls eingezeichnete Zeit- oder Phasenwinkelachse ot.The transformer composition of the total output voltage the inverter arrangement of Figure 3 is with the aid of Figures 4 and 5 explained. Refer to the voltage-time diagrams shown in FIGS in each case on the time or phase angle axis also drawn above ot.

Nach Figur 4 wird eine periodische Synchronisierspannung, im vorliegenden Fall beispielsweise eine symmetrische Sägezahnspannung uz, mit einer einstellbaren Steuergleichspannung Uc verglichen. Die Sägezahnspannung uz besitzt den Scheitelwert u zo und die zwölffache Frequenz der Grundschwingung der Gesamtausgangsspannung der Wechselrichteranordnung. Haben Sägezahnspannung u z und Steuergleichspannung uc denselben Wert, was an den eingezeichneten Punkten im Kurvenverlauf des ersten Diagramms von Figur 4 der Fall ist, so wird in einem (nicht gezeigten) Spannungsvergleichsglied jeweils eine Schaltflanke gebildet. Das Spannungsvergleichsglied erzeugt eine (nicht gezeigte) Rechteckspannung, die z.B. eine abfallende Schaltflanke für den Winkel ß1 = 15° + # 30° - α/2 und eine ansteigende Schaltflanke für den Winkel 3 = 150 + # . 30° + α/2 besitzt, wobei # = 0, 1, 2, 3 ... ist. Man erhält somit eine Rechteckspannung mit der zwölffachen Frequenz der Grundschwingung der Gesamtausgangsspannung. Die Schaltflanken dieser Rechteckspannung liegen also symmetrisch zu den Winkeln &2 = 15° + # . 30°. Die Lücken an den Stellen ß2 haben entsprechend der Größe der Sägezahnspannung uz, die sich im Bereich von Null Volt bis zum Scheitelwert uzo, und umgekehrt, zeitlinear verändert, eine Gesamtbreite 2 . α/2, die im Bereich von 300 bis 0° el liegt. Hat die Steuergleichspannung uc z.B. die Höhe des Scheitelwerts uzo angenommen, dann beträgt die Gesamtbreite i = Oo el. Eine Verringerung der Steuergleichspannung bedeutet dann eine Vergrößerung der Gesamtbreite CL und damit des Steuerwinkels α/2.According to Figure 4, a periodic synchronizing voltage, in the present Case, for example, a symmetrical sawtooth voltage uz, with an adjustable one DC control voltage Uc compared. The sawtooth voltage uz has the peak value u zo and twelve times the frequency of the fundamental of the total output voltage the inverter arrangement. Have sawtooth voltage u z and DC control voltage uc the same value, what at the points drawn in the curve of the first Diagram of Figure 4 is the case, then in a (not shown) voltage comparator a switching edge is formed in each case. The voltage comparator generates a (not shown) square wave voltage, e.g. a falling switching edge for the angle ß1 = 15 ° + # 30 ° - α / 2 and a rising switching edge for angle 3 = 150 + #. 30 ° + α / 2, where # = 0, 1, 2, 3 ... One thus obtains a square wave voltage with twelve times the frequency of the fundamental oscillation of the total output voltage. The switching edges of this square-wave voltage are therefore symmetrical to the angles & 2 = 15 ° + #. 30 °. The gaps at points ß2 have accordingly the size of the sawtooth voltage uz, which ranges from zero volts to the peak value uzo, and vice versa, changed linearly in time, a total width of 2. α / 2, which in the Range from 300 to 0 ° el. If the DC control voltage uc has, for example, the level of the Assuming the peak value uzo, the total width is i = Oo el. A decrease the DC control voltage then means an increase in the overall width CL and thus the control angle α / 2.

Aus dieser (nicht gezeigten) Rechteckspannung werden durch eine geeignete elektronische Zähl- und Verteilschaltung die Steuerimpulse für die gesteuerten Hauptventile n11 bis n16 des Wechselrichters w1 und für die gesteuerten Hauptventile n21 bis n26 des Wechselrichters w2 gebildet. Die Steuerimpulsbildung wird so vorgenommen, daß an den Ausgängen R1, S1, T1 des ersten Wechselrichters w1 gegen den fiktiven Mittelpunkt M' der Gleichspannungsquelle b die Wechselspannungen U(R1, M'), U(S1, M') bzw. U(T1, M') anliegen.This square wave voltage (not shown) is converted into a suitable Electronic counting and distribution circuit for the control pulses for the controlled main valves n11 to n16 of the inverter w1 and for the controlled main valves n21 to n26 of the inverter w2 formed. The control pulse generation is carried out in such a way that that at the outputs R1, S1, T1 of the first inverter w1 against the fictitious Center M 'of the direct voltage source b the alternating voltages U (R1, M'), U (S1, M ') or U (T1, M') are present.

Diese Wechselspannungen sind in ihrem zeitlichen Verlauf in den Diagrammen 2 bis 4 (vgl. die umrandeten arabischen Ziffern) der Figur 4 eingetragen. Die Wechselspannungen U(R1, M'), U (S1, M') und Ut<Tl, M') bestehen aus einer Anzahl von positiven und negativen rechteckigen Spannungsimpulsen und zeigen jeweils denselben Aufbau. Sie sind aber gegeneinander jeweils um 120° el verschoben. Z.B. handelt es sich bei der Wechselspannung U(R1, M') pro Periode um einen positiven, von Oo bis 180° el reichenden Spannungsimpuls der Länge 180 , bei dem an den Stellen 150, 450, 1350 und 1650 el vier negative Span-0 pungsimpulse der Länge 1800, bei dem an den Stellen 195°, 225 3150 und 3450 el vier positive Spannungsimpulse gleicher Höhe und Breite oC symmetrisch eingefügt sind. Die Breite der eingefügten Spannungsimpulse beträgt also jeweils d und ist einstellbar. Die Wechselspannungen U(S1, M') und U(Tl, M') zeigen pro Periode denselben, je um 120° verschobenen Aufbau. Die jeweils gezündeten Hauptventile sind rechts neben den Diagrammen angegeben.These alternating voltages are shown in the diagrams in their time course 2 to 4 (see the framed Arabic numerals) of Figure 4 entered. The alternating voltages U (R1, M '), U (S1, M') and Ut <Tl, M ') consist of a number of positive ones and negative rectangular voltage pulses and each show the same structure. But they are each shifted by 120 ° el. E.g. it is in the case of the alternating voltage U (R1, M ') by one positive per period, from Oo to 180 ° el reaching voltage pulse of length 180, with which at points 150, 450, 1350 and 1650 el four negative voltage ping pulses of length 1800, in which at the points 195 °, 225 3150 and 3450 el four positive voltage pulses of the same height and width oC are inserted symmetrically. The width of the inserted voltage pulses is so in each case d and is adjustable. The alternating voltages U (S1, M ') and U (Tl, M') show the same structure per period, each shifted by 120 °. The ones that were ignited Master valves are indicated to the right of the diagrams.

*gleicher Höhe und Breite w symmetrisch eingefügt sind, und um einen negativen Spannungsimpuls Aus der erwähnten (nicht gezeigten) Rechteckspannung werden auch durch geeignete elektronische Zähl- und Verteilschaltungen die Steuerimpulse für die Hauptventile n21 bis n26 des zweiten Wechselrichters w2 gebildet. Die Steuerimpulsbildung erfolgt derart, daß an den Ausgängen R2, S2, T2 des zweiten Wechselrichters w2 gegen den fiktiven Mittelpunkt M' der Gleichspannungsquelle b die Wechselspannungen U-(R2, M'), U(S2, M') bzw. U(T2, M') anliegen. Diese sind in den Diagrammen 7 bis 9 von Figur 5 eingetragen. Daraus ist zu entnehmen, daß die einzelnen Wechselspannungen U(R2, M'), U(S2, M') und U(T2, M') in gleicher Art und Weise aus Einzelspannungsimpulsen zusammengesetzt und gegeneinander jeweils um 1200 el verschoben sind. Z.B. handelt es sich bei der Wechselspannung U(R2, M') pro Periode um einen negativen Spannungsimpuls,der von 00 bis 300 el reicht und bei dem an der Stelle 150 el ein positiver Spannungsimpuls eingefügt ist, um einen positiven Spannungsimpuls, der von 300 bis 600 el reicht, um einen negativen Spannungsimpuls, der von 600 bis 1200 el reicht, um einen positiven Spannungsimpuls, der von 1200 bis 1500 el reicht, um einen negativen Spannungsimpuls, der von 1500 bis 1800 el reicht und bei dem an der Stelle 1650 el ein positiver Spannungsimpuls eingefügt ist, um einen positiven Spannungsimpuls, der von 1800 bis 2100 el reicht und bei dem an der Stelle 1950 el ein negativer Spannungsimpuls eingefügt ist, um einen negativen Spannungsimpuls, der von 2100 bis 2400 el reicht, um einen positiven Spannungsimpuls, der von 2400 bis 300° el reicht, um einen negativen Spannungsimpuls, der von 3000 bis 3300 el reicht, und um einen positiven Spannungsimpuls, der von 3300 bis 3600 el reicht und bei dem an der Stelle 3450 el ein negativer Spannungsimpuls eingefügt ist.* same height and width w are inserted symmetrically, and around one negative voltage pulse From the mentioned square wave voltage (not shown) the control pulses are also generated by suitable electronic counting and distribution circuits formed for the main valves n21 to n26 of the second inverter w2. The control pulse generation takes place in such a way that at the outputs R2, S2, T2 of the second inverter w2 against the fictitious center M 'of the direct voltage source b the alternating voltages U- (R2, M '), U (S2, M') or U (T2, M ') are present. These are in diagrams 7 to 9 of Figure 5 entered. From this it can be seen that the individual alternating voltages U (R2, M '), U (S2, M') and U (T2, M ') in the same way from individual voltage pulses are composed and shifted against each other by 1200 el. E.g. acts the alternating voltage U (R2, M ') is a negative voltage pulse per period, which ranges from 00 to 300 el and a positive voltage pulse at 150 el is inserted to generate a positive voltage pulse that ranges from 300 to 600 el, a negative voltage pulse ranging from 600 to 1200 el to a positive one Voltage pulse that ranges from 1200 to 1500 el to a negative voltage pulse, which ranges from 1500 to 1800 el and where 1650 el is a positive one Voltage pulse is inserted to a positive voltage pulse that of 1800 up to 2100 el and a negative voltage pulse at 1950 el is inserted to a negative voltage pulse, which ranges from 2100 to 2400 el, a positive voltage pulse, which ranges from 2400 to 300 ° el, a negative one Voltage pulse ranging from 3000 to 3300 el, and a positive voltage pulse, which ranges from 3300 to 3600 el and a negative one at 3450 el Voltage pulse is inserted.

Die Breite der symmetrisch eingefügten positiven und negativen Spannungsimpulse beträgt jeweils l und ist einstellbar.The width of the symmetrically inserted positive and negative voltage pulses is l each and is adjustable.

Sind die in den Diagrammen 2 bis 4 von Figur 4 und in den Diagrammen 7 bis 9 von Figur 5 angegebenen Wechselspannungsn positiv, sind die auf der Plusseite der Gleichspannungsquelle b liegenden Hauptventile n13, n12, n11 bzw. n23, n22, n21 gezündet; sind sie negativ, so sind die auf der Minusseite liegenden Hauptventile n16, n15, n14 bzw. n26, n25, n24 gezündet.Are those in diagrams 2 to 4 of Figure 4 and in the diagrams 7 to 9 of FIG. 5 positive alternating voltages are those on the plus side the main valves n13, n12, n11 or n23, n22, which are located on the DC voltage source b, n21 ignited; if they are negative, they are on the minus side lying main valves n16, n15, n14 or n26, n25, n24 ignited.

An den angegebenen Stellen der Periodendauer sind alle eingefügten Spannungsimpulse in ihrer Breite, nL in einem Steuerwinkelbereich Oo c 2 i/2 ' L 300 el durch die Steuergleichspannung uc gleichmäßig und gleichsinnig verschiebbar. Der in den Figuren 4 und 5 beispielsweise dargestellte Fall gilt für einen Steuerwinkel d/2 = 7,50 el.At the specified positions of the period, all are inserted Voltage pulses in their width, nL in a control angle range Oo c 2 i / 2 'L 300 el can be displaced evenly and in the same direction using the DC control voltage uc. The case shown by way of example in FIGS. 4 and 5 applies to a control angle d / 2 = 7.50 el.

Die als Leiterspannung gemessene Ausgangsspannung zwischen den Ausgängen R1, S1 des ersten Wechselrichters w1 ergibt sich als Differenz der Wechselspannungen U(R1, M') und U(S1, M') in den Diagrammen 2 bzw. 3 von Figur 4. Diese Ausgangsspannung U(R1, S1) ist in Figur 4 im Diagramm 5 eingetragen.The output voltage measured as line voltage between the outputs R1, S1 of the first inverter w1 results from the difference between the alternating voltages U (R1, M ') and U (S1, M') in diagrams 2 and 3 of Figure 4. This output voltage U (R1, S1) is entered in diagram 5 in FIG.

Sie entspricht identisch dem Verlauf der ersten Ausgangsspannung U(A,B) von Figur 2, ist allerdings demgegenüber um 300 nach links phasenverschoben. Sie braucht im einzelnen nicht nochmals beschrieben zu werden. Entsprechend ergibt sich die Ausgangsspannung U(S1, T1) des ersten Wechselrichters w1 als Differenz der Wechselspannungsverläufe U(S1, M') und U(T1, M') in den Diagrammen 3 und 4 von Figur 4. Diese Ausgangsspannung U(S1, 21) ist im Diagramm 6 von Figur 4 eingezeichnet. Sie ist gegenüber der Ausgangsspannung U(R1, S1) von Diagramm 5 um 120° nach rechts verschoben. Die beiden Ausgangsspannungen U(R1, S1) und U(S1, 1) erscheinen auch phasenrichtig an den Ausgangsklemmen U1, Vl bzw. V1, W1 des Transformators ml als Wechselspannungen U(U1, V1) bzw.It corresponds identically to the course of the first output voltage U (A, B) of Figure 2, however, is phase shifted by 300 to the left. she does not need to be described again in detail. The result is accordingly the output voltage U (S1, T1) of the first inverter w1 as the difference between the alternating voltage curves U (S1, M ') and U (T1, M') in diagrams 3 and 4 of Figure 4. This output voltage U (S1, 21) is shown in diagram 6 of FIG. It is opposite the output voltage U (R1, S1) of diagram 5 shifted 120 ° to the right. The two output voltages U (R1, S1) and U (S1, 1) also appear in the correct phase at the output terminals U1, Vl or V1, W1 of the transformer ml as alternating voltages U (U1, V1) or

U(V1, W1).U (V1, W1).

Die Äusgangsspannung U(R2, S2) des zweiten Wechselrichters w2 ergibt sich als Leiterspannung zwischen den Ausgängen R2, S2 aus der Differenz der Wechselspannungen U(R2, M') und U(S2, M') in den Diagrammen 7 und 8 von Figur 5. Diese Ausgangsspannung U(R2, S2) ist in Diagramm 10 von Figur 5 eingetragen. Der zeitliche Verlauf entspricht genau der Ausgangsspannung U(B,C) von Figur 2, ist demgegenüber jedoch um 300 nach links phasenverschoben, Eine nähere Beschreibung dieser Ausgangsspannung U(R2, S2) erübrigt sich somit.The output voltage U (R2, S2) of the second inverter results in w2 as the line voltage between the outputs R2, S2 from the difference between the alternating voltages U (R2, M ') and U (S2, M') in diagrams 7 and 8 of Figure 5. This output voltage U (R2, S2) is entered in diagram 10 of FIG. The time course corresponds exactly the output voltage U (B, C) of Figure 2, however, is by 300 behind phase shifted to the left, a more detailed description of this output voltage U (R2, S2) is therefore unnecessary.

Die Ausgangsspannung U(S2, T2) des zweiten Wechselrichters w2, die in Figur 5 im Diagramm 11 eingetragen ist, ergibt sich entsprechend als Differenz der Wechselspannungen U(S2, M') und U(T2, M') in den Diagrammen 8 und 9 der Figur 5. Die Ausgangsspannung U(S2, T2) ist gegenüber der anderen Ausgangsspannung U(R2, S2) um 1200 el phasenverschoben.The output voltage U (S2, T2) of the second inverter w2, the is entered in Figure 5 in diagram 11, results accordingly as the difference of the alternating voltages U (S2, M ') and U (T2, M') in diagrams 8 and 9 of the figure 5. The output voltage U (S2, T2) is compared to the other output voltage U (R2, S2) phase shifted by 1200 el.

Die beiden Ausgangsspannungen U(R2, S2) und U(S2, T2) erscheinen phasenrichtig an den Ausgangsklemmen U2, V2 bzw. V2, W2 des Transformators m2, wenn dessen Sternpunkt - abweichend von der Darstellung in Figur 3 - kurzgeschlossen ist, als Wechselspannungen U(U2, V2) bzw. U(V2, W2).The two output voltages U (R2, S2) and U (S2, T2) appear in phase at the output terminals U2, V2 or V2, W2 of the transformer m2, if its star point - unlike the illustration in Figure 3 - is short-circuited, as alternating voltages U (U2, V2) or U (V2, W2).

Verbindet man nun in der in Figur 3 dargestellten Weise die Sternpunktklemmen des Transformators m2 mit den Ausgangsklemmen U1, Vl bzw. W1 des Transformators ml, dann addiert sich die Ausgangsspannung U(R1, S1) von Diagramm 5 in Figur 4 zu der Ausgangsspannung U(R2, S2) von Diagramm 10 in Figur 5.If the star point terminals are now connected in the manner shown in FIG of the transformer m2 with the output terminals U1, Vl or W1 of the transformer ml, then the output voltage U (R1, S1) from diagram 5 in FIG. 4 is added the output voltage U (R2, S2) from diagram 10 in FIG. 5.

Die Addition ergibt eine Gesamtausgangsspannung U(U2, V2), deren zeitlicher Verlauf für den Steuerwinkel a /2 = 7,50 el im Diagramm 12 von Figur 5 dargestellt ist. Der Verlauf dieser Gesamtausgangsspannung U(U2, V2) entspricht der Gesamtausgangsspannung U(A,) von Figur 2, ist jedoch gegenüber dieser um 300 nach links verschoben. Eine nochmalige Erläuterung erübrigt sich daher.The addition results in a total output voltage U (U2, V2), whose time The course for the control angle a / 2 = 7.50 el is shown in diagram 12 of FIG is. The course of this total output voltage U (U2, V2) corresponds to the total output voltage U (A,) of FIG. 2, however, is shifted by 300 to the left in relation to this. One further explanation is therefore unnecessary.

Entsprechend addiert sich auch die Ausgangsspannung U(S1, T1) von Diagramm 6 in Figur 4 zu der Ausgangsspannung U(S2, T2) von Diagramm 11 in Figur 5. Die Addition ergibt eine Gesamtausgangsspannung U(V2, W2), deren zeitlicher Verlauf für einen Steuerwinkel oC/2 /2 = 7,5° el im Diagramm 13 von Figur 5 dargestellt ist. Diese Gesamtausgangsspannung U(V2, W2) ist gegenüber der Gesamtausgangsspannung U(U2, V2) um 1200 phasenverschoben, zeigt aber sonst denselben zeitlichen Verlauf.The output voltage U (S1, T1) of also adds accordingly Diagram 6 in FIG. 4 for the output voltage U (S2, T2) from diagram 11 in FIG 5. The addition results in a total output voltage U (V2, W2), the course of which over time for a control angle oC / 2/2 = 7.5 ° el in diagram 13 of FIG is. This total output voltage U (V2, W2) is opposite to the total output voltage U (U2, V2) phase-shifted by 1200, but otherwise shows the same course over time.

Die (nicht dargestellte) Gesamtausgangsspannung U(U2, W2) zeigt ebenfalls denselben Verlauf, ist aber um weitere 1200 phasenverschoben. Am Ausgang der Übertragerschaltung T erhält man somit ein symmetrisches dreiphasiges Wechselspannungssystem mit den drei Gesamtausgangsspannungen U(U2, V2), U(V2, W2) und U(U2, W2).The (not shown) total output voltage U (U2, W2) also shows same course, but is out of phase by a further 1200. At the output of the transmitter circuit T receives one thus a symmetrical three-phase alternating voltage system with the three total output voltages U (U2, V2), U (V2, W2) and U (U2, W2).

Im Diagramm 14 von Figur 5 ist die im Diagramm 12 dargestellte Gesamtausgangsspannung U(U2, V2) für den Fall dargestellt, daß der Steuorwinkel ort/2 = Oo el beträgt. Auch diese Gesamtausgangsspannung ist weitgehend der Sinusform angenähert. Sie ist als Grundform anzusehen, aus der bei d/2 $ Wodurch Einfügen von Lücken Gesamtausgangsspannungen mit geringerem Mittelwert entstehen.In diagram 14 of FIG. 5, the total output voltage shown in diagram 12 is U (U2, V2) shown for the case that the Steuorwinkel is ort / 2 = Oo el. This total output voltage is also largely approximated to the sinusoidal shape. she is to be regarded as the basic form, from which at d / 2 $ Wherein inserting gaps the total output voltages with a lower mean.

Es war eingangs vorausgesetzt worden, daß beide Wechselrichter w1, w2 an derselben Gleichspannung ud liegen. Aus dem Vergleich zwischen den Diagrammen 5 und 6 in Figur 4 und den Diagrammen 10 und 11 in Figur 5 ist ersichtlich, daß die Amplituden der Ausgangsspannungen U(R1, S1) und U(Sl, T1) gegenüber den Amplituden der Ausgangs spannungen U(R2, S2) und U(S2, T2) größere Werte haben. Das wird durch das unterschiedliche Übersetzungsverhältnis der beiden Transformatoren ml und m2 erreicht. Hat der Transformator ml das tbersetzungsverhältnis 1, dann muß der Transformator m2 das Übersetzungsverhältnis (2 + 5) haben.It was initially assumed that both inverters w1, w2 are connected to the same DC voltage ud. From the comparison between the charts 5 and 6 in Figure 4 and the diagrams 10 and 11 in Figure 5 it can be seen that the amplitudes of the output voltages U (R1, S1) and U (Sl, T1) compared to the amplitudes the output voltages U (R2, S2) and U (S2, T2) have larger values. That will go through the different transformation ratios of the two transformers ml and m2 achieved. If the transformer ml has the transmission ratio 1, the transformer must m2 have the transmission ratio (2 + 5).

Aus den Diagrammen 12 und 13 der Figur 5 ist ersichtlich, daß die Gesamtausgangsspannung U(U2, V2) bzw. U(V2, W2) einen zwölfpulsigen Spannungsverlauf hat. Dieser Spannungsverlauf enthält bei jedem Steuerwinkel </2 außer der Grundschwingung nur Oberschwingungen der Ordnungszahl n = (12p + 1) mit p = 1, 2, 3 ..., also Oberschwingungen der Ordnungszahl 11, 13, 23, 25 ... usw.From the diagrams 12 and 13 of Figure 5 it can be seen that the Total output voltage U (U2, V2) or U (V2, W2) has a twelve-pulse voltage curve Has. This voltage curve contains </ 2 for each control angle, apart from the fundamental oscillation only harmonics of the ordinal number n = (12p + 1) with p = 1, 2, 3 ..., i.e. harmonics the ordinal number 11, 13, 23, 25 ... etc.

Wegen der hohen Pulsigkeit der Gesamtausgangsspannung U(U2, V2), U(V2, W2) und U(U2, W2) wird eine hohe Stellgeschwindigkeit erreicht. Mit anderen Worten: Tritt eine Störung auf, so kann diese Störung.bereits durch Veränderung der Gesamtbreite & der nächsten Lücke in den einzelnen Ausgangsspannungen berücksichtigt und rückgängig gemacht werden. Es braucht also nicht der Ablauf einer vollen Periode abgewartet zu werden. Daraus resultiert eine kleine statistische Totzeit der Regelstrecke.Due to the high pulsation of the total output voltage U (U2, V2), U (V2, W2) and U (U2, W2) a high actuating speed is achieved. In other words: If a disturbance occurs, this disturbance can already be caused by changing the overall width & the next gap in the individual output voltages is taken into account and be reversed. So it does not have to expire a full period to be waited for. This results in a small statistical dead time for the controlled system.

Störungen können also mittels des Regelkreises sehr schnell ausgeregelt werden.Disturbances can therefore be corrected very quickly by means of the control loop will.

In Figur 6 ist für die Gesamtausgangsspannung U(U2, V2), U(V2, W2) oder U(U2, W2) der Verlauf der Grundschwingung, der Verlauf der Oberschwingung mit der Ordnungszahl n = 11, 13, 23, 25 und 35, der Verlauf des Klirrfaktors K und der Verlauf des Gesamteffektivwertes Uilud als Funktion des Steuerwinkels 4/2 aufgetragen. Daraus ist zu entnehmen, daß mit zunehmendem Steuerwinkel 4/2 die Amplitude der Grundschwingung (n = 1) praktisch linear abnimmt. Weiterhin ist erkennbar, daß der Klirrfaktor K zwar mit zunehmendem Steuerwinkel 4 /2 insgesamt zunimmt, daß dabei aber außer den angegebenen keine weiteren Oberschwingungen auftreten. Dargestellt ist jedesmal der Effektivwert der Spannungen.In Figure 6, for the total output voltage U (U2, V2), U (V2, W2) or U (U2, W2) the course of the fundamental oscillation, the course of the harmonic with the ordinal number n = 11, 13, 23, 25 and 35, the distortion factor K and the Course of the total effective value Uilud plotted as a function of the control angle 4/2. From this it can be seen that with increasing control angle 4/2 the amplitude of the Fundamental oscillation (n = 1) decreases practically linearly. It can also be seen that the Total harmonic distortion K increases with increasing control angle 4/2 that it does so but no other harmonics occur apart from those specified. Shown is always the rms value of the voltages.

Bei der Wechselrichteranordnung nach Figur 3 werden die drei Ausgangswechselspannungen U(U2, V2), U(V2, W2) und U(U2, W2) gemeinsam geregelt. Eine solche Regelung ist angebracht, wenn eine symmetrische Last vorliegt. Ist das nicht der Fall, so kann eine einphasige Regelung vorgenommen werden. Dazu sind drei Wechselrichteranordnungen nach Figur 1 jeweils mit einem Spannungsregelkreis zu versehen. Dabei wird die Mittelsymmetrie der Grundschwingung bei Einhaltung der Zwölfpulsigkeit der Phasenspannung beibehalten.In the inverter arrangement according to Figure 3, the three output AC voltages U (U2, V2), U (V2, W2) and U (U2, W2) regulated together. One such scheme is appropriate when there is a symmetrical load. If this is not the case, then it can a single-phase regulation can be made. There are three inverter arrangements for this to be provided according to Figure 1 each with a voltage control circuit. The mean symmetry becomes of the fundamental oscillation while maintaining the twelve-pulse phase voltage.

In Figur 7 ist in schematischer Darstellung ein Ausführungs beispiel eines Steuergerätes C veranschaulicht. Es dient zur Bildung von Zündsignalen z11 bis z16 sowie z21 bis z26 für die Hauptventile der beiden Wechselrichter w1 bzw. w2 bei gemeinsamer dreiphasiger Spannungsregelung. In den Figuren 8 und 9 ist der zeitliche Verlauf der Signale, die bei diesem Steuergerät a auftreten, dargestellt. Die Figuren 7 bis 9 werden im folgenden gemeinsam betrachtet.In Figure 7, an embodiment is a schematic representation a control unit C illustrates. It is used to generate ignition signals z11 to z16 and z21 to z26 for the main valves of the two inverters w1 or w2 with common three-phase voltage regulation. In Figures 8 and 9 is the Time course of the signals that occur in this control unit a shown. Figures 7 to 9 are considered together below.

Nach Figur 7 wird die Frequenzsteuerspannung Uf einem Spannungs-Frequenz-Wandler F zugeführt, der zwei zueinander inverse rechteckförmige Ausgangssignale d und e (vgl. Figur 8) abgibt. Die Frequenz dieser Ausgangssignale d und e ist gleich dem Zwölffachen der Grundschwingung der Gesamtausgangsspannung. Beide Ausgangssignale d und e werden in einen Sägezahngenerator G gegeben, der als periodische Synchronisierungsspannung eine symmetrische Sägezahnspannung uz liefert. Die Sägezahnspannung uz wird dann einem Eingangs eines Spannungsvergleichsgliedes H zugeführt. Der andere Eingang dieses Spannungsvergleichsgliedes H ist durch die Steuergleichspannung uc beaufschlagt. Die beiden Eingangsspannungen uz und uc werden miteinander verglichen. Das Spannungsvergleichsglied H, das bevorzugt noch eine Einrichtung zur Aussteuerbegrenzung besitzt, liefert zwei zueinander inverse pulsförmige Ausgangssignale a und b. Jeweils bei Spannungsgleichheit der Spannungen u, z und u c besitzen diese beiden Ausgangssignale a und b eine inverse Umschaltflanke (H L H). Beide Ausgangssignale a und b sind einer logischen Verknüpfungsschaltung L zugeleitet.According to Figure 7, the frequency control voltage Uf is a voltage-frequency converter F supplied, the two mutually inverse rectangular output signals d and e (see FIG. 8) delivers. The frequency of these output signals d and e is equal to that Twelve times the fundamental of the total output voltage. Both output signals d and e are fed into a sawtooth generator G, which is used as a periodic synchronization voltage supplies a symmetrical sawtooth voltage uz. The sawtooth voltage uz then becomes an input of a voltage comparator H is supplied. The other entrance this voltage comparator H is acted upon by the DC control voltage uc. The two input voltages uz and uc are compared with one another. The voltage comparator H, which preferably also has a device for modulation limitation, supplies two mutually inverse pulse-shaped output signals a and b. In each case when the voltage is equal of the voltages u, z and u c, these two output signals a and b have an inverse Switching edge (H L H). Both output signals a and b are a logic combination circuit L forwarded.

Die Ausgangssignale d und e des Spannungs-Frequenz-Wandlers F werden nicht nur in den Sägezahngenerator G, sondernauch in ein Schieberegister N gegeben. Hier werden nacheinander Schaltimpulse cl bis c12 gebildet, die über zwölf getrennte Leitungen ebenfalls der logischen Verknüpfungsschaltung L zugeleitet werden. Die einzelnen Schaltimpulse cl bis c12, von denen pro Periode und pro Kanal nur einer gebildet wird, sind bei jeder Frequenz der Ausgangssignale d, e jeweils um 300 el gegeneinander versetzt. Ihre Länge beträgt 300 el.The output signals d and e of the voltage-frequency converter F are not only in the sawtooth generator G, but also in a shift register N. Switching pulses cl to c12 are formed here one after the other, over twelve separate ones Lines are also fed to the logic combination circuit L. the individual switching pulses cl to c12, of which only one per period and per channel is formed, at each frequency of the output signals d, e are each around 300 el offset against each other. Their length is 300 el.

Dem Schieberegister N sollte noch eine Setzschaltung P zugeordnet sein, mit der das Schieberegister N im Anlauf gesetzt werden kann.A setting circuit P should also be assigned to the shift register N with which the shift register N can be set at startup.

Die logische Verknüpfungsschaltung L besitzt eine Anzahl von UND- und ODER-Verknüpfungsgliedern, mit denen aus den eingegebenen Signalen a und b sowie aus den eingegebenen Schaltimpulsen cl bis c12 die Zündsignale z11 bis z16 für die Hauptventile n11 bis n16 des ersten Wechselrichters w1 sowie die Zündimpulse z21 bis z26 für die Hauptventile n21 bis n26 des zweiten Wechselrichters w2 gebildet werden. Der Aufbau dieser logischen Verknüpfungsschaltung L ist beliebig; sie muß nur infolge ihrer logischen Verknüpfungen in der Lage sein, die in Figur 9 dargestellten Zündsignale z11 bis z16 zu liefern.The logic combination circuit L has a number of AND and OR gates with which from the entered Signals a and b as well as the ignition signals z11 from the input switching pulses cl to c12 to z16 for the main valves n11 to n16 of the first inverter w1 as well as the Ignition pulses z21 to z26 for the main valves n21 to n26 of the second inverter w2 are formed. The structure of this logic combination circuit L is arbitrary; it only has to be capable of the one shown in figure as a result of its logical connections 9 to deliver ignition signals z11 to z16.

Eine genauere Betrachtung des zeitlichen Verlaufs z.B. der Zündsignale z11 und z14 in Figur 9 ergibt, daß sie zueinander invers sind. Das heißt, solange das Hauptventil n11 gezündet ist, ist das benachbarte Hauptventil n14 gesperrt, und umgekehrt. Die Zünd- und Löschzeitpunkte sind so gewählt, daß sich der im Diagramm 2 von Figur 4 gezeigte Verlauf der Wechselspannung U(R1, M') einstellt. Der Verlauf des Zündsignals z11 ergibt sich - dargestellt in Boolescher Schreibweise -aus folgender Verknüpfung: z11 = (bAc1)v(b^c2)vc3vc4v(bac5)v(bac6)v(anc7)v(aac8)v (aAc1 1 )v(aAcl 2) (1) Der Verlauf des Zündsignals z14 ergibt sich aus dem Negativem der Verknüpfung des Zündsignals z11.A closer look at the timing of the ignition signals, for example z11 and z14 in FIG. 9 show that they are inverse to one another. That is, as long as the main valve n11 is ignited, the adjacent main valve n14 is blocked, and vice versa. The ignition and extinguishing times are chosen so that the in the diagram 2 of Figure 4 sets the course of the alternating voltage U (R1, M '). The history of the ignition signal z11 results - shown in Boolean notation - from the following Link: z11 = (bAc1) v (b ^ c2) vc3vc4v (bac5) v (bac6) v (anc7) v (aac8) v (aAc1 1) v (aAcl 2) (1) The course of the ignition signal z14 results from the negative of the link of the ignition signal z11.

Der Verlauf des Zündsignals z12, der gegenüber dem Verlauf des Zündsignals z11 um 1200 el phasenverschoben ist, läßt sich durch folgende Verknüpfung darstellen: z12 = (a^c3)v(aac4)v(b^c5)v(bac6)vc7vc8v(bac9)v(bAc10)v (aac11)v(aac12) (2) Die Negation dieser Verknüpfung liefert den Verlauf des inversen Zündsignals z15. Die beiden Zündsignale z12 und z15 liefern eine Wechselspannung U(S1, M'), deren zeitlicher Verlauf im Diagramm 3 in Figur 4 dargestellt ist.The course of the ignition signal z12 compared to the course of the ignition signal z11 is phase shifted by 1200 el can be represented by the following link: z12 = (a ^ c3) v (aac4) v (b ^ c5) v (bac6) vc7vc8v (bac9) v (bAc10) v (aac11) v (aac12) (2) the Negation of this link supplies the profile of the inverse ignition signal z15. the both ignition signals z12 and z15 supply an alternating voltage U (S1, M '), whose time Course in diagram 3 in Figure 4 is shown.

Die beiden letzten Diagramme von Figur 9 zeigen den Verlauf der Zündsignale z15 und z16 für die beiden benachbarten Hauptventile n13 bzw. n16. Auch diese beiden Zündsignale z13 und z16 sind zueinander invers. Ihre Zünd- und Löschzeitpunkte sind so gewählt, daß sich der im Diagramm 4 von Figur 4 gezeigte Verlauf der Wechselspannung U(21, M') ergibt. Der Verlauf des Zündsignals zl3 ist gegenüber demjenigen des Zündsignals z12 um 1200 phasenverschoben. Er ergibt sich aus der folgenden Verknüpfung: z13 = (bAc1)v(bzc2)v(a^c3)v(ac4)v(a^c7)v(azc8)v(b^c9)v (boc10)vc11vc12. (3) Der Verlauf des Zündsignals z16 ergibt sich aus dem Negativen der Verknüpfung des Zündsignals z13.The last two diagrams in FIG. 9 show the course of the ignition signals z15 and z16 for the two adjacent main valves n13 and n16, respectively. These two too Ignition signals z13 and z16 are inverse to each other. Your ignition and Deletion times are chosen so that that shown in diagram 4 of FIG The course of the alternating voltage U (21, M ') results. The course of the ignition signal zl3 is phase shifted by 1200 compared to that of the ignition signal z12. He surrenders from the following link: z13 = (bAc1) v (bzc2) v (a ^ c3) v (ac4) v (a ^ c7) v (azc8) v (b ^ c9) v (boc10) vc11vc12. (3) The course of the ignition signal z16 results from the negative the linkage of the ignition signal z13.

Zusammenfassend ist also zu sagen, daß die logische Verknüpfungsschaltung logische Bauelemente enthält, die aus den eingegebenen Signalen a, b und Schaltimpulsen cl bis c12 gemäß den Verknüpfungen (1), (2) und (3) sowie dem Negativen dieser Verknüpfungen (1), (2) und (3) die Zündsignale z11 bis z16 für den ersten Wechselrichter wl bilden. Ganz entsprechend lassen sich aus den Diagrammen 7 bis 9 in Figur 5 auch die Zündsignale z21, z24 und z22, z25 sowie z23, z26 für die Hauptventile n21 bis n26 des zweiten Wechselrichters w2 aufzeichnen. Für diese Zündsignale z21 bis z26 lassen sich dann ebenfalls formelmäßige Verknüpfungen angeben, die ebenfalls durch logische Bauelemente, insbesondere UND- und ODER-Verknüpfungsglieder, realisiert werden können.In summary, it can be said that the logic combination circuit Contains logic components, which consist of the input signals a, b and switching pulses cl to c12 according to the links (1), (2) and (3) and the negative of these links (1), (2) and (3) form the ignition signals z11 to z16 for the first inverter wl. Correspondingly, the ignition signals can also be derived from diagrams 7 to 9 in FIG z21, z24 and z22, z25 as well as z23, z26 for the main valves n21 to n26 of the second Record inverter w2. For these ignition signals z21 to z26 can then also specify formulaic links, which are also based on logical components, in particular AND and OR logic elements can be realized.

9 Figuren 9 Patentansprüche9 Figures 9 claims

Claims

Claims 0 Method for controlling the controllable main valves two inverters, the inputs of which are preferably connected to a common DC voltage source connected and their output voltages transform into a total output voltage are composed, the control being made so that the two Output voltages have a rectangular profile, characterized in that that the first output voltage (U (A, B); U (R1, S1)) per period from a positive and a negative voltage pulse, the positive voltage pulse ranges from 300 to 1500el and symmetrically arranged at 45 °, 75 °, 105 ° and 135 ° el Has gaps of adjustable overall width (cG), and wherein the negative voltage pulse ranges from 2100 to 330 el and symmetrically arranged at 2250, 2550, 2850 and 315 el Gaps of the same adjustable total width (4 that the second output voltage (U (B, 0); U (R2, S2)) per period from four positive and four negative voltage pulses each with a width of 30 ° el with centrally arranged gaps of adjustable overall width (d), with the positive voltage pulses symmetrically at 150, 1650, 2250 and 315Oel and the negative voltage pulses symmetrically at 450, 1350, 1950 and 345 0el lie, and that the height of the voltage pulses of the first output voltage (U (A, B); U (R1, S1)) is greater than the height of the voltage pulses by the factor (2 + t7T) the second output voltage (U (B, C); U (R2, S2)).

2. The method according to claim 1, characterized in that the gaps the same in the voltage pulses of the first output voltage (U (A, B); U (Rl, S1)) have an adjustable total width (6L) like the gaps in the voltage pulses the second output voltage (U (B, 0); U (R2, S2)).

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the Total width () of the gaps is the manipulated variable in a control loop that is used for regulation the total output voltage (U (U2, V2), U (V2, W2), U (U2, W2)) is provided.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that that the intersections of a periodic synchronizing voltage with an adjustable one DC control voltage (uc) can be determined, and that the control signals for the main valves (n1, n2) of both inverters (w1, w2; ul, u2;) depending on these intersection points are formed.

5. The method according to claim 4, characterized in that the synchronizing voltage a symmetrical sawtooth voltage (uz) is provided, the frequency of which is twelve times as high the frequency of the fundamental oscillation of the total output voltage (U (U2 "V2), U (V2, 'n2), U (U2, W2)) is.

6. Circuit arrangement for performing the method according to claim 4, characterized in that for both inverters (ul, u2) a common Control unit (C) is provided, which has a voltage comparator (H) for comparison an adjustable DC control voltage (uc) with a periodic synchronization voltage (uz) and for generating output signals (a, b) when the voltage is equal, a shift register (N) for the formation of mutually offset switching pulses (c1, c12) contains iind which contains a logic combination circuit (L) Logical combination of the output signals (a, b) with the switching pulses (c1 to c12) the ignition signals (two to z16 and z21 to z26) for the main valves (zero to n16 and n21 to n26) of the two inverters (ul, u2) (Fig. 7).

7. Circuit arrangement according to claim 6, characterized in that a symmetrical sawtooth generator to generate the periodic synchronization signal (Uz) (G) is provided.

8. Circuit arrangement according to claim 7, characterized in that the sawtooth generator (G) is preceded by a voltage-frequency converter (F), to which a frequency control voltage (Uf) is applied.

9. Circuit arrangement according to claim 8, characterized in that the shift register (N) from the output signal (d, e) of the voltage-frequency converter (F) is fed.

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