DE2423601B2

DE2423601B2 - PROCEDURE AND CIRCUIT ARRANGEMENT FOR CONTROLLING THE CONTROLLABLE MAIN VALVES OF TWO INVERTERS

Info

Publication number: DE2423601B2
Application number: DE19742423601
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dr.-Ing. 8520 Erlangen Forstbauer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-05-15
Filing date: 1974-05-15
Publication date: 1977-08-04
Also published as: AT332936B; SE7505521L; DE2423601A1; CH585484A5; DE2423601C3; ATA183375A; JPS50160724A; JPS5524347B2; SE405432B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ansteuerung der steuerbaren Hauptventile zweier Wechselrichter der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for controlling the controllable main valves of two Inverter of the type mentioned in the preamble of claim 1. The invention further relates to a circuit arrangement for performing this method.

Für die Steuerung der Gesamtausgangsspannung zweier einphasiger Wechselrichter, die an eine gemeinsame Gleichspannungsquelle angeschlossen sind, ist ein Verfahren bekannt, das nach dem ΡΗήΐφ ---deselektronischen Drehtransformators arbeitet (Siemens-Zeitschrift, Oktober 1964, Heft 10, Seiten 775-781, insbesondere Bild 7 auf Seite 779). Bei diesem Verfahren, das auch als Schwenkverfahren bezeichnet wird, ergibt die Zusammensetzung der Ausgangsspannungen beider Wechselrichter über zwei sekundär in Reihe geschaltete Transformatoren eine Gesamtausgangsspannung, die dem Betrag nach durch zeitliche Verschiebung der Steuerimpulse für den ersten Wechselrichter gegenüber den Steuerimpulsen für den zweiten Wechselrichter veränderbar ist. Die Ausgangsspannungen beider Wechselrichter besitzen gleiche Amplitude und Frequenz. Sie zeigen einen rechteckigen Zeitverlauf mit einem positiven und einem negativen Spannungsimpuls der Breite 180" 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 connected to a common DC voltage source are connected, a method is known that according to the ΡΗήΐφ --- deselectronic Rotary transformer works (Siemens magazine, October 1964, issue 10, pages 775-781, especially Fig. 7 on page 779). In this process, which is also known as the pivoting process results in the composition of the output voltages of both inverters over two secondary in Transformers connected in series produce a total output voltage, which is determined in terms of amount by time Shifting the control pulses for the first inverter compared to the control pulses for the second inverter is changeable. The output voltages of both inverters have the same Amplitude and frequency. They show a rectangular time course with a positive and a negative Voltage pulse of width 180 "per period. A shift in the control pulses for the first The inverter causes a phase shift between the two output voltages. The rectangular one The total output voltage approximates the sinusoidal shape. But it has a number of harmonics lower atomic number. For many applications, e.g. B. with the uninterruptible power supply, this is undesirable, especially when feeding a data processing system. Furthermore, the Control speed limited. It corresponds approximately to a 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). Nach diesem Prinzip erzeugt einA single inverter can be controlled according to the pulse width modulation principle (Siemens-Zeitschrift, 45 [1971], issue 3, pages 154 to 161). According to this principle, a

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. |ecle Ausgangsspannung kann weitgehend der Sinusform angenähert werden; sie besitzt außer einem Grundschwingungsanteil jedoch noch zwangsläufig Oberschwingungen verschiedener Frequenzen. Solche Spannungsoberschwingungen sind z. B. bei Betrieb einer Drehstrommaschine unerwünscht, da sie Strpmoberschwingungen 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. 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.three-phase pulse inverter between its output terminals a three-phase symmetrical AC voltage system, whose fundamental oscillation has a specified frequency and a controllable amplitude Has. The three output voltages each show a rectangular time curve with a number of positive ones and negative voltage pulses per period. | ecle output voltage can be largely sinusoidal be approximated; In addition to a fundamental component, however, it inevitably also has harmonics different frequencies. Such voltage harmonics are z. B. when operating a Three-phase machine undesirable because they have Strpmoberschwachsen that the three-phase machine additionally burden. The choice of the number and position of the individual voltage pulses and the modulation its width is therefore carried out so that the harmonic content of the output voltage as possible is low. Remaining harmonics should have high frequencies so that the harmonic currents can be kept small by the leakage reactances present in the three-phase machine. A high fundamental oscillation content of the output voltage can be achieved if you z. B. the pulse widths varies proportionally to the instantaneous values of the fundamental oscillations. With this modulation method Lower harmonics are generally not completely avoided if the individual output voltages should be controllable.

Weiterhin ist ein Verfahren zur Ansteuerung der steuerbaren Hauptventile zweier Wechselrichter bekannt, deren Eingänge an eine gemeinsame Gleichspannungsquelle angeschlossen sind (DT-OS 17 63 530). Die Ausgangsspannungen der beiden Wechselrichter sind transformatorisch zu einer Gesamtausgangsspannung zusammengesetzt. Die Ansteuerung der steuerbaren Hauptventile wird so vorgenommen, daß die beiden Ausgangsspannungen einen rechteckförmigen Verlauf besitzen. Die erste Ausgangsspannung besteht pro Periode aus einem positiven und einem negativen Spannungsabschnitt, die beide die gleiche symmetrische Form besitzen und kleiner als 180° el. sind. Dabei enthält jeder Spannungsabschnitt einen Grundimpuls, der im wesentlichen die gesamte Amplituden-Zeit-Fläche der Phasenspannung einnimmt, und mindestens zwei zeitlich aufeinanderfolgende und symmetrisch zum Grundimpuls angeordnete Zusatzimpulse mit gleicher Amplitude, die wesentlich kleiner ist als diejenige des Grundimpulses. Bei diesem bekannten Verfahren werden Oberschwingungen der dritten Ordnungszahl und ihre Vielfachen eliminiert. Mit Hilfe der Zusatzimpulse können auch Oberschwingungen der fünften und siebten Ordnungszahl eliminiert werden, sowie Oberschwingungen der 17„ 19, 29., 31 Ordnungszahl. BeiFurthermore, a method for controlling the controllable main valves of two inverters is known, whose inputs are connected to a common DC voltage source (DT-OS 17 63 530). the The output voltages of the two inverters are transformed into a total output voltage composed. The control of the controllable main valves is carried out in such a way that the two Output voltages have a rectangular shape. The first output voltage is per Period of a positive and a negative voltage section, both of which are the same symmetrical Have shape and are smaller than 180 ° el. Each voltage section contains a basic pulse that is im takes up essentially the entire amplitude-time area of the phase voltage, and at least two in time successive and symmetrical to the basic pulse arranged additional pulses with the same amplitude, which is much smaller than that of the basic pulse. In this known method Harmonics of the third ordinal number and their multiples are eliminated. With the help of the additional impulses Harmonics of the fifth and seventh ordinal numbers can also be eliminated, as well as harmonics the 17 “19, 29th, 31 ordinal number. at

einer Betragsänderung der Grundschwingung verändert sich jedoch das Oberschwingungsspektrum, da die vollständige Eliminierung der Oberwellen mit den Ordnungszahlen 5, 7, 17, 19, 29, 31 ... nur bei einem bestimmten Verhältnis der Amplitude des Grundimpulses zur Amplitude der Zusatzimpulse möglich ist.however, a change in the amount of the fundamental changes the harmonic spectrum, since the complete elimination of harmonics with ordinal numbers 5, 7, 17, 19, 29, 31 ... only for one certain ratio of the amplitude of the basic pulse to the amplitude of the additional pulses is possible.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei dem im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Verfahren dafür zu sorgen, daß das Oberschwingungsspektrum der Gesamtausgangsspannung hinsichtlich Zahl und Art der Ordnungszahlen der Oberschwingungen bei einer Betragsänderung der Grundschwingung konstant gehalten wird. Die steuerbare Gesamtausgangsspannung soll nur Oberschwingungen ab einer bestimmten hohen Ordnungszahl aufweisen; die Ordnungszahlen dieser Oberschwingungen sollen sich aber im Steuerbereich nicht ändern,The present invention is based on the object in which the preamble of claim 1 to ensure that the harmonic spectrum of the total output voltage with regard to the number and type of ordinal numbers of the harmonics when the amount of the Fundamental oscillation is kept constant. The controllable total output voltage should only have harmonics from a certain high atomic number; the ordinal numbers of these harmonics but should not change in the tax area,

insbesondere sollen beim Durchfahren des Steuerbereichs keine Oberschwingungen mit neuer Ordnungszahl hinzutreten. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer hierfür geeigneten Schaltungsanordnung.In particular, no harmonics with a new ordinal number should occur when driving through the control area. Another object of the invention consists in the creation of a suitable circuit arrangement.

,ο Die erstgenannte Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst., ο The former task is supported by the im Characteristics of claim 1 specified features solved.

Bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Gesamtausgangsspannung unabhängig von der Geis samtbreite der Lücken immer zwölfpulsig. In der Gesamtausgangsspannung sind neben der Grundschwingung nur Oberschwingungen der Ordnungszahl η = (12 ρ ± 1) mit ρ = 1, 2, 3 .... also nur Oberschwingungen der Ordnungszahlen n- 11, 13, 23, 25 ...In this method according to the invention, the total output voltage is always twelve pulses regardless of the total width of the gaps. In addition to the fundamental, only harmonics of the ordinal number η = (12 ρ ± 1) with ρ = 1, 2, 3 ... so only harmonics of the ordinal numbers n- 11, 13, 23, 25 ... are included in the total output voltage.

vorhanden. Beim Steuern der Gesamtausgangsspannung durch eine Änderung der Gesamtbreite der Lücken ändert sich zwar die Form der Gesamtausgangsspannung, nicht aber die Anzahl und die Ordnungszahlen der Oberschwingungen.available. When controlling the total output voltage by changing the total width of the The shape of the total output voltage changes, but not the number and the gaps Ordinal numbers of the harmonics.

Falls die Gesamtausgangsspannung noch weiter sinusförmig anzunähern ist, wird ein Filter zwischen die Wechselrichteranordnung und die Last geschaltet. Das Filter muß für die Oberschwingung mit der niedrigsten Ordnungszahl ausgelegt werden. Da beim erfindungsgemäßen Verfahren Oberschwingungen unterhalb der Ordnungszahl /J=Il nicht auftreten, kann dieses Filter klein gehalten und kostengünstig aufgebaut werden. Auch das dynamische Verhalten des Filters wird günstig beeinflußt.If the total output voltage has to be approximated even more sinusoidally, a filter is inserted between the Inverter arrangement and the load switched. The filter must be for the lowest harmonic Ordinal number can be interpreted. Since in the method according to the invention harmonics below the Ordinal number / J = Il cannot occur, this filter can can be kept small and built inexpensively. The dynamic behavior of the filter is also favorable influenced.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt so durchgeführt, daß die Lücken in den Spannungsabschnitten der ersten Ausgangsspannung dieselbe einstellbare Gesamtbreite besitzen wie die Lücken in den Spannungsabschnitten der zweiten Ausgangsspannung.The method according to the invention is preferably carried out in such a way that the gaps in the tension sections of the first output voltage have the same adjustable total width as the gaps in the Voltage sections of the second output voltage.

Die Höhe der Spannungsabschnitte der ersten Ausgangsspannung ist um den Faktor (2 + j/3) größer als die Höhe der Spannungsabschnitte der zweiten Ausgangsspannung. Um diese unterschiedlichen Amplituden zu erzeugen, könnten prinzipiell getrennte Gleichspannungsquellen mit um diesen Faktor unterschiedlicher Gleichspannung zur Speisung der beiden Wechselrichter herangezogen werden.The height of the voltage sections of the first output voltage is greater than by a factor of (2 + j / 3) the level of the voltage sections of the second output voltage. To these different amplitudes to generate, could in principle separate DC voltage sources with different by this factor DC voltage can be used to feed the two inverters.

Es ist jedoch vorteilhafter, die Eingänge beider Wechselrichter an dieselbe Gleichspannungsquelle, dieHowever, it is more advantageous to connect the inputs of both inverters to the same DC voltage source

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

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 the manipulated variable in a control loop that is used for regulation the total output voltage is provided.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, bei der Herstellung der Steuerimpulse für beideIn the method according to the invention, it is possible when producing the control pulses for both

do Wechselrichter mit einem einzigen Synchronisiersignal auszukommen. Eine Weiterbildung des Verfahrens zeichnet sich demgemäß dadurch aus, daß die Schnittpunkte einer periodischen Synchronisierspannung mit einer einstellbaren Steuergleichspannungdo inverters with a single synchronization signal get along. A further development of the method is accordingly characterized in that the Intersections of a periodic synchronization voltage with an adjustable DC control voltage

(15 bestimmt werden und daß die Steuersignale für die Hauptventile beider Wechselrichter in Abhängigkeit von diesen Schnittpunkten gebildet werden. Als Synchronisierspannung kann vorzugsweise eine sym-(15 can be determined and that the control signals for the Main valves of both inverters are formed depending on these intersections. as Synchronizing voltage can preferably be a sym-

metrische Sägezahnspannung vorgesehen sein.metric sawtooth voltage can be provided.

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 Schaltimpulsen die Zündsignale für die Hauptventile der beiden Wechselrichter bildet.A possible circuit arrangement for carrying out the method is thereby according to the invention characterized in that a common control device is provided for both inverters, the one Voltage comparator for comparing an adjustable DC control voltage with a periodic one Synchronization voltage and for generating output signals when the voltage is equal, the one Contains shift register for the formation of mutually offset switching pulses, and the one logical Contains logic circuit, which by logically combining the output signals with the switching pulses forms the ignition signals for the main valves of the two inverters.

Insbesondere sollte hierbei zur Erzeugung des periodischen Synchronisiersignals ein symmetrischer Sägezahngenerator vorgesehen sein.In particular, a symmetrical one should be used to generate the periodic synchronization signal Sawtooth generator may be provided.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigtEmbodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the figures. It shows

F i g. 1 eine Wechelsrichteranordnung mit zwei einphasigen Wechselrichtern zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,F i g. 1 shows an inverter arrangement with two single-phase inverters for implementing the method according to the invention,

F i g. 2 verschiedene Zeitdiagramme für die Wechselrichteranordnung nach F i g, 1,F i g. 2 different timing diagrams for the inverter arrangement according to F i g, 1,

Fig.3 eine Wechselrichteranordnung mit zwei dreiphasigen Wechselrichtern zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,3 shows an inverter arrangement with two three-phase inverters for carrying out the method according to the invention,

F i g. 4 verschiedene Zeitdiagramme für die Wechselrichteranordnung nach F i g. 3,F i g. 4 different timing diagrams for the inverter arrangement according to FIG. 3,

Fig.5 weitere Zeitdiagramme für die Wechselrichteranordnung nach F i g. 3,Fig. 5 further timing diagrams for the inverter arrangement according to FIG. 3,

Fig.6 den Verlauf von Grundschwingung und Oberschwingungen sowie des Klirrfaktors der Gesamtausgangsspannung der Wechselrichteranordnung nach F i g. 3 als Funktion des Steuerwinkels,Fig. 6 shows the course of the fundamental and harmonics as well as the distortion factor of the total output voltage the inverter arrangement according to FIG. 3 as a function of the steering angle,

Fig.7 eine Schaltungsanordnung für die Wechselrichtersteuerung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Blockdarstellung,7 shows a circuit arrangement for the inverter control for carrying out the method according to the invention in a block diagram,

Fig.8 den zeitlichen Verlauf von Signalen der Schaltungsanordnung nach F i g. 7 und8 shows the time course of signals from Circuit arrangement according to FIG. 7 and

Fig.9 den zeitlichen Verlauf weiterer Signale der Schaltungsanordnung nach F i g. 7.9 shows the time course of further signals of the circuit arrangement according to FIG. 7th

In Fig. 1 ist eine Wechselrichteranordnung dargestellt, bei der ein erster und ein zweiter einphasiger Wechselrichter w 1 bzw. vv2 eingangsseitig an eine gemeinsame Gleichspannungsquelle b angeschlossen sind. Die Gleichspannungsquelle b liefert eine eingeprägte Gleichspannung u<t, 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 sein. Die Gleichspannungsquelle b ist durch einen fiktiven Mittelpunkt N in zwei Teilspannungsquellen b 1 und b 2 gleicher Teilspannung Ud/2 unterteilt. 1 shows an inverter arrangement in which a first and a second single-phase inverter w 1 and vv2 are connected on the input side to a common direct voltage source b . The direct voltage source b supplies an impressed direct voltage u <t, which can also be variable. In addition to a battery, a controllable rectifier with a choke coil and a smoothing capacitor, optionally also with a buffer battery in the output circuit, can be provided as the DC voltage source b. The direct voltage source b is divided by a fictitious center point N into two partial voltage sources b 1 and b 2 of the same partial voltage Ud / 2 .

Jeder Wechselrichter w\ und tv2 umfaßt hier in bekannter Welse vier steuerbare Hauptventile nil, η 12, /ι 14, η 15 bzw. π 21, η 22, η 24, η 25 mit gegenparallel geschalteter Rücklaufdlodo d 1 bzw. t/2 in Brückenschaltung, Als Hauptventite η 1 bzw. η 2 können insbesondere Thyristoren eingesetzt werden. Mittel zur Zwangskommutierung (Selbstführung) der beiden Wechselrichter wi, w2 sind vorhanden, jedoch nicht eingezeichnet. Die Ausgänge beider Wechselrichter w 1 und w 2 sind an die Primärwicklungen von Ausgangstransformatoren M bzw. ti von unterschiedlichem Übersetzungsverhältnis angeschlossen, Die Sekundärwicklungen beider Ausgangstransformatoren 11 und 12 sind an einem Verbindungspunkt B miteinander in Reihe geschaltet. Die beiden Ausgangstransformatoren 11 und i2 bilden zusammen eine Übertragerschaltung, in der die Ausgangsspannungen U(A, B)und U(B₁ Qbeider Wechselrichter wi bzw. w2zu einer Gesamtausgangsspannung U(A, C) zusammengesetzt werden, die zwischen den Ausgangsklemmen A und Cabgegriffen wird. Die Gesamtausgangsspannung U(A, CJversorgt z. B. ein Each inverter w \ and tv2 here includes four controllable main valves nil, η 12, / ι 14, η 15 and π 21, η 22, η 24, η 25 with counter-parallel return flow d 1 or t / 2 in Bridge circuit, thyristors in particular can be used as main valves η 1 or η 2. Means for forced commutation (self- guidance) of the two inverters wi, w2 are available, but not shown. The outputs of both inverters w 1 and w 2 are connected to the primary windings of output transformers M and ti of different transformation ratios. The secondary windings of both output transformers 1 1 and 12 are connected in series with one another at a connection point B. The two output transformers 1 1 and i2 together form a transformer circuit in which the output voltages U (A, B) and U (B ₁ Qboth inverters wi and w2 are combined to form a total output voltage U (A, C) , which is between the output terminals A and The total output voltage U (A, CJ supplies e.g. a

ίο 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.ίο AC mains or a consumer L, which has an inductive and an ohmic load component. As a consumer L can, for. B. a data processing system or a number of three-phase motors can be provided.

is Fig.2 zeigt untereinander eine Winkel- oder Zeitachse ωί, die sich über eine volle Periode der Gesamtausgangsspannung U(A, C), also von 0° bis 360° erstreckt, die Ausgangsspannung U(A₁B) des ersten Wechselrichters wi, die Ausgangswechselspannung U(B, C)des zweiten Wechselrichters w2 und schließlich die daraus transformatorisch zusammengesetzte Gesamtausgangsspannung U(A, C). 2 shows an angular or time axis ωί, 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 1} B) of the first inverter wi, the alternating output voltage U (B, C) of the second inverter w2 and finally the total output voltage U (A, C) composed therefrom in a transformer.

Aus Fig.2 ist ersichtlich, daß die erste Ausgangsspannung U(A, B) pro Periode aus einem positiven Spannungsimpuls, der von 30° bis 150° el. reicht, und aus einem negativen Spannungsimpuls, der von 210° bis 330° el. reicht, besteht. Der positive Spannungsimpuls besitzt vier Lücken gleicher einstellbarer Gesamtbreite α. Er wird dadurch in fünf rechteckförmige Teilimpiilse 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 225°, 255°, 285° und 315° el. symmetrisch angeordnet. Auch der negative Spannungsimpuls ist also in fünf Teilimpulse unterteilt. Die Lücken weisen alle dieselbe einstellbare Gesamtbreite α auf. Die Höhe aller zehn Teilimpulse pro Periode ist gleich groß.From FIG. 2 it can be seen that the first output voltage U (A, B) per period consists of a positive voltage pulse, which ranges from 30 ° to 150 ° el., And a negative voltage pulse, which ranges from 210 ° to 330 ° el. is enough. The positive voltage pulse has four gaps of the same adjustable total width α. It is thereby divided into five rectangular sub-shapes of adjustable width. 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 arranged symmetrically at 225 °, 255 °, 285 ° and 315 ° el. The negative voltage pulse is also divided into five partial pulses. The gaps all have the same adjustable overall width α. The height of all ten partial pulses per period is the same.

Die Gesamtbreite <x läßt sich beim positiven und negativen Spannungsimpuls im Bereich zwischen 0° und 30° el. einstellen. Die Gesamtbreite α bezeichnet somit das Doppelte des Steuerwinkels a/2. Im Fall λ - 0° erhält man zwei nicht unterteilte Spannungsimpulse, im Fall κ - 30° zehn einzelne Nadelimpulsc verschwin-The total width <x can be set in the range between 0 ° and 30 ° electrical for the positive and negative voltage pulse. The total width α thus denotes twice the control angle a / 2. In the case of λ - 0 ° one obtains two undivided voltage pulses, in the case of κ - 30 ° ten individual needle pulses c vanish.

dender Breite. Durch eine Veränderung der Gesamtbreite ix in den angegebenen Grenzen läßt sich der Mittelwert der Grundschwingung der Ausgangsspannung U(A, Beerendem.
Es soll noch einmal hervorgehoben werden, daß die Hauptventile η 11, η 12, η 14, η 15 des ersten Wechselrichters w 1 in der Weise gezündet werden, daß sich die in F i g. 2 dargestellte Ausgangsspannung U(A, £^crgibt Das ist nach verschiedenen Zündimpulsmustern möglich. Bevorzugte Zündimpulsmuster für den Wechselns richter w\ sind in Fig.4 in Diagrammen 2 und 3 dargestellt. Um eine lastunabhängige Ausgangsspun· nung U(A, B) zu erhalten, muß dabei nachoinandei durch gleichzeitige Zündung und Löschung dei Hauptventile nil bzw. π 14 sowie η 12 bzw. η 15 da; the width. By changing the overall width ix within the specified limits, the mean value of the fundamental oscillation of the output voltage U (A, Beerendem.
It should be emphasized once again that the main valves η 11, η 12, η 14, η 15 of the first inverter w 1 are ignited in such a way that the in FIG. Output voltage 2 shown U (A, £ ^ crgibt This is possible according to various Zündimpulsmustern. Preferred Zündimpulsmuster for changing judge w \ are shown in Figure 4 in Charts 2 and 3. In order to load independent Ausgangsspun · voltage U (A, B) obtained, must nachoinandei by simultaneous ignition and extinguishing dei main valves nil or π 14 and η 12 or η 15 da;

do Potential an den beiden prlmärseitlgen Anschlußklem men des Transformators < 1 stets definiert sein.do potential at the two terminals on the primary side of the transformer <1 must always be defined.

Die vier steuerbaren Hauptventile η 21, η 22, π 24 Λ 25 des zweiten Wechselrichters tv 2 werden se angesteuert, daß sich der In FI g. 2 dargestellte zeitlich«The four controllable main valves η 21, η 22, π 24 Λ 25 of the second inverter tv 2 will be se controlled that the In FI g. 2 shown temporally «

ds Verlauf der zweiten Ausgangsspannung U(B₁ C) ergibt Diese zweite Ausgangsspannung U(B, C) besteht prc Periode aus vier positiven und vier negativen Span nungslmpulsen. Alle diese Spannungsimpulse habetThe course of the second output voltage U (B ₁ C) results in This second output voltage U (B, C) consists of four positive and four negative voltage pulses per period. Have all of these voltage pulses

dieselbe Breite von 30° el. und sind rechteckig. Die vier positiven Spannungsimpulse liegen symmetrisch bei 15°, 165°, 225° und 315° 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 α. Diese Gesamtbreite « ist bei den Lücken ebenfalls gemeinsam einstellbar, vorzugsweise zusammen mit der Gesamtbreite der Lücken der ersten Ausgangsspannung U(A, B). the same width of 30 ° el. and are rectangular. The four positive voltage pulses lie symmetrically at 15 °, 165 °, 225 ° and 315 ° el. The four negative voltage pulses lie symmetrically at 45 °, 135 °, 195 ° and 345 ° el Gaps of the already mentioned total width α. This total width can also be set jointly for the gaps, preferably together with the total width of the gaps of the first output voltage U (A, B).

Die Hauptventile π 21, π 22, π 24, π 25 des zweiten Wechselrichters w 2 werden also in der Weise gezündet, daß sich die in Fig.2 dargestellte Ausgangsspannung U(B₁ C) ergibt. Das ist wiederum nach verschiedenen Zündimpulsmustern möglich. Bevorzugte Zündimpulsmuster für den Wechselrichter w 2 sind in F i g. 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 η 21 bzw. η 24 sowie η 22 bzw. η 25 das Potential an den beiden primärseitigen Anschlußklemmen des Transformators / 2 stets definiert sein.The main valves π 21, π 22, π 24, π 25 of the second inverter w 2 are therefore ignited in such a way that the output voltage U (B ₁ C) shown in FIG. 2 results. This, in turn, is possible according to different ignition pulse patterns. Preferred ignition pulse patterns for the inverter w 2 are shown in FIG. 5 shown in diagrams 7 and 8. In order to obtain a load-independent output voltage U (B, C) , the potential at the two primary-side terminals of the transformer / 2 must always be defined one after the other by simultaneously igniting and extinguishing the main valves η 21 or η 24 and η 22 or η 25 .

Beim Vergleich der beiden Ausgangsspannungen U(A, B) und U(B, C) ist in F i g. 2 festzustellen, daß die Höhe der zehn Einzelimpulse der ersten Ausgangsspannung U(A, B) größer ist als die Höhe der sechszehn Einzelimpulse der zweiten Ausgangsspannung U(B, C). Der Vergrößerungsfaktor beträgt (2 + j/3). Dies wird im vorliegenden Fall dadurch erreicht, daß das Übersetzungsverhältnis Eingangsspannung zu Ausgangsspannung des Ausgangstranformators 12 um den genannten Faktor (2 + i/3). größer ist als das Übersetzungsverhältnis des Transformators /1.When comparing the two output voltages U (A, B) and U (B, C) , FIG. 2 determine 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 + j / 3). In the present case, this is achieved in that the transformation ratio of the input voltage to the output voltage of the output transformer 1 2 by the mentioned factor (2 + i / 3). is greater than the transformation ratio of the transformer / 1.

Das Ergebnis der transformatorischen Zusammensetzung der beiden Ausgangsspannungen U(A, B) und U(B, C) ist im letzten Diagramm der Fig. 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 30° el findet sich jetzt eine Lücke. Die Lücken zwischen alien Teilimpulsen haben dieselbe Gesamtbreite λ. Die Gesamtbreite <x aller zwölf Lücken pro Periode ist gleichmäßig und gleichförmig um denselben Betrag veränderbar. Der Steuerwinkel a/2 liegt im Bereich von 0° bis 15° el. Wird er verändert, so wird die Amplitude der Grundschwingung der Gesamtausgnngsspannung U(A. Qbetragsmüßig verändert.The result of the transformer composition of the two output voltages U (A, B) and U (B, C) is shown in the last diagram in FIG. The resulting total output voltage U (A, C) is largely approximated to the sinusoidal shape. It consists of fourteen individual partial pulses with a rectangular, mostly step-shaped course. There is now a gap every 30 ° el. The gaps between all partial pulses have the same total width λ. The total width <x of all twelve gaps per period can be changed uniformly and uniformly by the same amount. The control angle a / 2 lies in the range from 0 ° to 15 ° el. If it is changed, the amplitude of the fundamental oscillation of the total output voltage U (A. Q is changed in terms of amount.

Eine Analyse des Kurvenverlaufs ergibt, daß die zwölfpulsige Gesamtausgangsspannung U(A, C) neben der Grundschwingung nur Oberschwingungen der 11., 13., 23-, 25. ... Ordnung besitzt. Oberschwingungen einer so hohen Ordnungszahl werden in den meisten Anwendungsfällen nicht als störend empfunden. Bei einer Änderung des Steuerwinkels a/2 ändern sich nur die Amplitude der Grundschwingung und die Amplitude dieser Oberschwingungen. Bs treten dabei jedoch im gesamten Bereich des Steuerwinkels «/2 keine Oberschwingungen einer anderen Ordnungszahl hinzu. Öle Anzahl der Ordnungszahlen 1st also im gesamten Steuerwinkelbereich konstant. An analysis of the curve shows that the twelve-pulse total output voltage U (A, C) only has harmonics of the 11th, 13th, 23rd, 25th ... order in addition to the fundamental. Harmonics of such a high atomic number are not perceived as disturbing in most applications. If the control angle a / 2 changes, only the amplitude of the fundamental oscillation and the amplitude of these harmonics change. In this case, however, there are no harmonics of a different ordinal number in the entire range of the control angle / 2. Oils number of ordinal numbers is therefore constant in the entire control angle range.

Zwischen der In Flg. 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. ... Oberschwingung der Gesamtausgangsspannung U(A, Between the In Flg. 1 and the load L , a filter arrangement (not shown) composed of inductances and capacitances or active filters can also be arranged, which measure the amount of the 11th, 13th, 23rd, 25th ... harmonics of the total output voltage U (A,

C) auf das notwendige Maß herabsetzen, z. B. so, daß der Oberschwingungsgehalt kleiner als 5% wird. C) reduce to the necessary level, e.g. B. so that the harmonic content is less than 5%.

F i g. 3 zeigt eine Wechselrichteranordnung, die zur Erzeugung einer zwölfpulsigen, dreiphasigen Gesamtausgangsspannung vorgesehen ist. Die Grundschwingung dieser Gesamtausgangsspannung ist dem Betrag nach steuerbar.F i g. 3 shows an inverter arrangement which is used for Generation of a twelve-pulse, three-phase total output voltage is provided. The fundamental oscillation of this total output voltage is the amount according to controllable.

Die Wechselrichteranordnung besteht aus einem ersten und einem zweiten dreiphasigen WechselrichterThe inverter arrangement consists of a first and a second three-phase inverter

ίο ui und u2, die beide eingangsseitig an derselben Gleichspannung u,/ liegen. Diese Gleichspannung £/</ wird wiederum von einer Gleichspannungsquelle b geliefert, die durch einen fiktiven Mittelpunkt M'in zwei Teilspannungsquellen b 1 und b 2 gleicher Teilspannungίο ui and u 2, both of which are connected to the same DC voltage u, / on the input side. This direct voltage £ / </ is in turn supplied by a direct voltage source b which, through a fictitious center point M ', is divided into two partial voltage sources b 1 and b 2 of the same partial voltage

is Ud/2 unterteilt ist. Jeder Wechselrichter ui und t/2 umfaßt in bekannter Weise sechs steuerbare Hauptventile η 11 bis π 16 bzw. /i21 bis π 26 in Drehstrombrükkenschaltung. Als Hauptventile nil bis η26 können wiederum insbesondere Thyristoren eingesetzt werden.is Ud / 2 is subdivided. Each inverter ui and t / 2 comprises in a known manner six controllable main valves η 11 to π 16 and / i21 to π 26 in a three-phase bridge circuit. In turn, thyristors in particular can be used as main valves nil to η 26.

μ Jedem der Hauptventile nil bis η 26 ist eine Rückarbeitsdiode d 1 bzw. d2 gegenparallel geschaltet.μ Each of the main valves nil to η 26 has a backworking diode d 1 or d2 connected in counter-parallel.

In beiden Wechselrichtern u 1 und υ 2 sind zusätzlichIn both inverters u 1 and υ 2 are additionally

noch an sich bekannte Kommutierungseinrichtungen vorgesehen, welche Löschkondensatoren und gegebenenfalls zusätzlich auch steuerbare Löschventile enthalten. Auf die Darstellung dieser Kommutierungseinrichtungen, die für die Funktion erforderlich sind, wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet. Die Kommutierungseinrichtungen sind so ausgebildet, daß die Hauptventiie 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 u 1 oben links gezeichneteCommutation devices known per se are also provided which contain quenching capacitors and optionally also controllable quenching valves. These commutation devices, which are required for the function, have not been shown for reasons of clarity. The commutation devices are designed in such a way that the main valves of the main branches of a line connected in series can be alternately ignited and extinguished as required without a commutation short circuit occurring. So it must z. B. the one drawn in the first inverter u 1 at the top left

.vs Hauptventil η 16 in einer Periode beliebig häufig löschbar sein, bevor das rechts daneben eingezeichnete, mit ihm in Reihe liegende Hauptventil /i 13 unmittelbar anschließend gezündet wird, und umgekehrt. Diesen Anforderungen genügen die bekannten Kommulierungseinrichtungen mit Einzcllöschung oder mit Gegcntaktlöschung (Siemens-Zeitschrift, 43 [1969], Heft 11, Seiten 888 bis 893), nicht jedoch mit Vcntilfolgelöschung oder mit Phasenlöschung..vs main valve η 16 can be erased as often as desired in a period before the main valve / i 13 drawn in series with it is ignited immediately afterwards, and vice versa. The known communication devices with single deletion or push-pull deletion (Siemens-Zeitschrift, 43 [1969], issue 11, pages 888 to 893) meet these requirements, but not with partial deletion or phase deletion.

Die drei Ausgänge Λ 1,51, Ti und /?2,S2, Γ2 jedesThe three outputs Λ 1.51, Ti and /? 2, S2, Γ2 each

■ts Wechselrichters u 1 bzw. u2 führen in eine Übcrtragerschaltung 7^ die zwei Transformatoren m 1 und m 2 enthält. In der Übertragerschaltung T werden die Ausgangsspannungen beider Wechselrichter 111 und u 2 zu einer Gcsamtausgangsspnnnung zusammengesetzt,■ ts inverter u 1 and u2 lead into a transfer circuit 7 ^ which contains two transformers m 1 and m 2 . In the transformer circuit T , the output voltages of both inverters 11 1 and u 2 are combined to form a total output voltage,

.so die an den Phasenklemmcn R, S, ^erscheint..so that appears at the phase terminals R, S, ^.

In F i g. 3 sind die beiden dreiphasigen Transformatoren m 1 und m 2 in der sogenannten Dz O-Schaltung ausgeführt. Anstelle dieser Dz O-Schalt:ung kann auch cine Dz 6-Schaltung verwendet werden. Insbesondere die Dz O-Schaltung hat den Vorzug, daß sio für eine gute Stromaufteilung auf der Primärseite bei Schieflast sorgt. Weiterhin 1st es auch möglich, eine Dy 5· oder eine Dy 11 -Schaltung einzusetzen. Allgemein gesprochen müssen am Ausgang beider Wechselrichter u\, u2 Transformatorschaltungen verwendet werden, die die Sekundärspannung gegenüber der Prim Urspannung um denselben Phasenwinkel drehen; weiterhin muß eine dieser Transformatorschaltungen einen auflösbaren Sternpunkt besitzen, damit sie an die andere Transfer- In Fig. 3, the two three-phase transformers m 1 and m 2 are designed in the so-called Dz O circuit . Instead of this Dz O circuit, a Dz 6 circuit can also be used. The Dz O circuit in particular has the advantage that it ensures good current distribution on the primary side when the load is unbalanced. Furthermore, it is also possible to use a Dy 5 or a Dy 11 circuit. Generally speaking, transformer circuits must be used at the output of both inverters u \, u2 , which rotate the secondary voltage with respect to the primary voltage by the same phase angle; Furthermore, one of these transformer circuits must have a resolvable star point so that it can be connected to the other transfer

matorschöltung angeschlossen werden kann.matorschöltung can be connected.

Aus FI g. 3 geht hervor, daß die beiden Transformatoren m I und m 2 Im wesentlichen gleichen Schaltungsaufbau besitzen. Die Primärwicklungen sind Im DreieckFrom FI g. 3 shows that the two transformers m I and m 2 have essentially the same circuit structure. The primary windings are in a triangle

709 B31/243709 B31 / 243

geschaltet. Sekundärseitig sind auf jedem Schenkel jeweils zwei Sekundärwicklungen angeordnet. Jeweils zwei Sekundärwicklungen benachbarter Schenkel sind in Reihe geschaltet. Die Sekundärseite Verbindung der beiden Transformatoren m 1 und m 2 ist so getroffen, daß die Reihenschaltung von zwei Sekundärwicklungen des einen Transformators m 1 oder m 2 mit der entsprechenden Reihenschaltung von zwei Sekundärwicklungen des anderen Transformators m 2 bzw. m 1 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 m 1 sind mit Ui, Vi, Wi und die Ausgangsklemmen des Transformators m2 sind mit t/2, V2, W2 bezeichnet. An den Ausgangsklemmen i/2, V2, V/2 des Transformators m2, die direkt zu den Phasenklemmen R, S bzw. T führen, und an der Sternpunktklemme M des Transformators m 1 steht ein dreiphasiges, symmetrisches Spannungssystem einschließlich der Sternspannungen zur Verfugung.switched. On the secondary side, two secondary windings are arranged on each leg. Two secondary windings on adjacent legs are connected in series. The secondary connection of the two transformers m 1 and m 2 is made so that the series connection of two secondary windings of one transformer m 1 or m 2 is connected in series with the corresponding series connection of two secondary windings of the other transformer m 2 or m 1. One end point of this overall series circuit is each connected to a star point terminal M, the other end point leads to one of the phase terminals R, S, T. The output terminals of transformer m 1 are marked with Ui, Vi, Wi and the output terminals of transformer m2 are marked with t / 2, V2, W2 . A three-phase, symmetrical voltage system including the star voltages is available at the output terminals i / 2, V2, V / 2 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 m 1.

Zum Zünden aller Hauptventile n\, η2 ist ein gemeinsames Steuergerät C vorgesehen. Der Übersichtlichkeit halber ist für jeden der beiden Wechselrichter ul, u2 nur eine einzige Verbindungsleitung zwischen einem Hauptventil η 16 bzw. η 26 und dem Steuergerät C eingezeichnet, über welche die Zündsignale ζ 16 bzw. ζ 26 gegeben werden. Falls steuerbare Löschventile in den Kommutierungseinrichtungen der Wechselrichter ul, υ2 vorhanden sind, gibt das Steuergerät Cauch Steuerimpulse an diese Löschventile ab.A common control unit C is provided to ignite all main valves n \, η2. For the sake of clarity, only a single connection line between a main valve η 16 or η 26 and the control unit C is shown for each of the two inverters ul, u2, via which the ignition signals ζ 16 or ζ 26 are given. If there are controllable extinguishing valves in the commutation devices of the inverters ul, υ2, the control device Cauch sends control pulses to these extinguishing valves.

Das Steuergerät bildet, wie später noch näher ausgeführt wird, ein periodisches analoges Synchronisiersignal, aus welchem in Abhängigkeit von einer von außen zugeführten Steuergleichspannung U₁. die Steuersignale gleichermaßen für die Hauptventile η U bis η 16 und für die Hauptventile π 21 bis π 26 hergeleitet werden. Die einzelnen Hauptventile nil bis π26 werden dabei pro Periode mehrfach gezündet und gelöscht. Die Frequenz beider Wechselrichter u 1 und ο 2 kann am Steuergerät Cgemeinsam mittels einer von außen zugeführten Frequenzsteuerspannung ui fest eingestellt oder in Abhängigkeit von anderen Größen geführt werden. Über die Steuergleichspannung u_ckann der Steuerwinkcl a/2 verändert und damit der Betrag der Gesamtausgangsspannung gestellt werden. Der Steuerwinkel <xl2 ist im allgemeinen proportional zur Steuergleichspannung u,> Die Steuergleichspannung u,· kann in Abhängigkeit von anderen Größen geführt oder — wie in Fig.3 dargestellt — in einem Regelkreis gebildet werden.As will be explained in more detail later, the control device forms a periodic analog synchronization signal, from which, depending on an externally supplied DC control voltage U ₁ . the control signals are derived equally for the main valves η U to η 16 and for the main valves π 21 to π 26. The individual main valves nil to π26 are ignited and extinguished several times per period. The frequency of the two inverters u 1 and ο 2 can be set on the control unit C jointly by means of an externally supplied frequency control voltage ui or can be controlled as a function of other variables. The control angle a / 2 can be changed via the DC control voltage u _c , and thus the amount of the total output voltage can be set. The control angle <xl2 is generally proportional to the DC control voltage u,> The DC control voltage u, · can be controlled as a function of other variables or - as shown in FIG. 3 - can be formed in a control loop.

Bei der in F i g. 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 uj und von Laststößen des Verbrauchers. Im Spannungsregelkreis wird zunächst mittels eines Spannungswandlers W der Istwert der Gesamtausgangsspannuntt zwischen den Phasenklemmen R, S₁ TerfoQt, Dieser Spannungsistwert u/wlrd mit einem Spannungssollwert u„ der durch einen als Potentiometer dargestellten Sollwertgeber P vorgegeben Ist, am Eingang eines Spannungsreglers V verglichen. Der Spannungsregler Vglbt in Abhängigkeit von der Regelabweichung die Steuergleichspnnnung u_c ab, welche dem Steuergerät C zugeführt wird. Somit wird der Steuerwinkel a/2 in Abhängigkeit von der Gleichspannung Ud geführt. Nach Auftreten eines von dem eingestellten Spannungssollwert u_s abweichenden Spannungsistwertes u,- wird die Gesamtausgangsspannung so lange über den Steuerwinkel a/2 nachgeregelt, bis der Spannungsistwert u, den Spannungssollwert u_s wieder erreicht hat. In the case of the in FIG. 3, the total output voltage can be calculated by means of a voltage control loop. at the output of the transformer circuit T keep constant. The total output voltage is therefore independent of fluctuations in the direct voltage uj and of load surges from the consumer. In the voltage control loop, the actual value of the total output voltage between the phase terminals R, S ₁ TerfoQt, This voltage actual value u / wlrd is first compared with a voltage setpoint u "which is specified by a setpoint generator P represented as a potentiometer at the input of a voltage regulator V by means of a voltage converter W. The voltage regulator Vglbt from the control DC voltage u _c , which is fed to the control unit C, as a function of the control deviation. The control angle a / 2 is thus controlled as a function of the DC voltage Ud . After the occurrence of an actual voltage value u, which deviates from the set voltage value u _s , the total output voltage is readjusted via the control angle a / 2 until the actual voltage value u has reached _{the set voltage value u s again.}

Die transformatorische Zusammensetzung der Gesamtausgangsspannung der Wechselrichteranordnung von F i g. 3 wird unter Zuhilfenahme der F i g. 4 und 5 erläutert. Die in den F i g. 4 und 5 gezeigten Spannungs-Zeit-Diagramme beziehen sich jeweils auf die oberhalb ebenfalls eingezeichnete Zeit- oder Phasenwinkelachse ωί. The transformer composition of the total output voltage of the inverter arrangement from FIG. 3 is illustrated with the aid of FIG. 4 and 5 explained. The in the F i g. The voltage-time diagrams shown in FIGS. 4 and 5 each relate to the time or phase angle axis ωί also drawn above.

Nach Fig.4 wird eine periodische Synchronisierspannung, im vorliegenden Fall beispielsweise eine symmetrische ■ Sägezahnspannung U₁, mit der schon erwähnten einstellbaren Steuergleichspannung u_c ver-According to FIG. 4, a periodic synchronizing voltage, in the present case for example a symmetrical sawtooth voltage U ₁ , is combined with the adjustable DC control _{voltage u c mentioned above.}

glichen. Die Sägezahnspannung u_z besitzt den Scheitelwert Uta und die zwölffache Frequenz der Grundschwingung der Gesamtausgangsspannung der Wechselrichteranordnung. Haben Sägezahnspannung u, und Steuergleichspannung u_c denselben Wert, was an den eingezeichneten Punkten im Kurvenverlauf des ersten Diagramms von Fig.4 der Fall ist, so wird in einem (nicht gezeigten) Spannungsvergleichsglied jeweils eine Schaltflanke gebildet. Das Spannungsvergleichsglied erzeugt eine (nicht gezeigte) Rechteckspannung, dieresembled. The sawtooth voltage u _z has the peak value Uta and twelve times the frequency of the fundamental oscillation of the total output voltage of the inverter arrangement. If the sawtooth voltage u and the DC control _{voltage u c have the} same value, which is the case at the points drawn in the curve of the first diagram of FIG. 4, a switching edge is formed in each case in a voltage comparator (not shown). The voltage comparator generates a (not shown) square wave voltage, the

z. B. eine abfallende Schaltflanke für den Winkelz. B. a falling switching edge for the angle

01 = 15° + q · 30° - a/2 und eine ansteigende Schaltflanke für den Winkel01 = 15 ° + q 30 ° - a / 2 and a rising switching edge for the angle

ßi = 15° + q · 30° + a/2 ßi = 15 ° + q 30 ° + a / 2

besitzt, wobei q = 0, 1, 2, 3 ... Man erhält somit eine Rechteckspannung mit der zwölffachen Frequenz der Grundschwingung der Gesamtausgangsspannung. Die Schaltflanken dieser Rechteckspannung liegen also ,)o symmetrisch zu den Winkelnwhere q = 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,) o symmetrical to the angles

ß2 - 15° + q ■ 30°. ß2 - 15 ° + q ■ 30 °.

Die Lücken an den Stellen jifj haben entsprechend der Größe der Sägezahnspannung μ_λ die sich im BereichThe gaps at the points jifj have corresponding to the size of the sawtooth voltage μ _λ in the area

.is von null Volt bis zum Scheitelwert u,_{H und umgekehrt, zeitlinear verändert, eine Gesamtbreite 2 · «/2, die im Bereich von 30° bis 0° el. liegt. Hat die Steucrgleichspannung U₁. z. B. die Höhe des Scheitelwerts ii„, angenommen, dann betrügt die Gesamtbreitc α - 0° el..is from zero volts to the peak value u, _{H and vice versa, changed linearly over time, a total width 2 · «/ 2, which lies in the range from 30 ° to 0 ° el. Has the DC control voltage U ₁ . z. B. the height of the peak value ii ", assumed, then the total width is α - 0 ° el.

Eine Verringerung der Steuergleichspannung bedeutet dann eine Vergrößerung der Gesamtbreite α und damit des Steuerwinkels a/2.A reduction in the DC control voltage then means an increase in the total width α and thus of the control angle a / 2.

Aus dieser (nicht gezeigten) Rechteckspannung werden durch eine geeignete elektronische Zähl- und This square-wave voltage (not shown) is converted into a suitable electronic counter and

Verteilschaltung die Steuerimpulse für die gesteuerten Hauptventile η 11 bis η 16 des Wechselrichters u 1 und für die gesteuerten Hauptventile π 21 bis η 26 des Wechselrichters (/2 gebildet. Die Steuerimpulsbildung wird so vorgenommen, daß an den Ausgängen Ri₁Si, Distribution circuit forms the control pulses for the controlled main valves η 11 to η 16 of the inverter u 1 and for the controlled main valves π 21 to η 26 of the inverter (/ 2. The control pulses are generated in such a way that the outputs Ri ₁ Si,

Tl des ersten Wechselrichters u 1 gegen den fiktiven Mittelpunkt Af der Gleichspannungsquelle b die Wechselspannungen U(R I₁ Af), U(S 1,M)bzw. U(Tl, Af)anllegen.Tl of the first inverter u 1 apply the alternating voltages U (R I ₁ Af), U (S 1, M) or U (Tl, Af) to the fictitious center point Af of the direct voltage source b.

Diese Wechselspannungen sind In ihrem zeitlichenThese alternating voltages are temporal Verlauf in den Diagrammen 2 und 4 (vgl. die umrandetenCourse in diagrams 2 and 4 (see the framed

arabischen Ziffern) der PIg.4 eingetragen. DieArabic numerals) of PIg.4. the

Wechselspannungen U(R 1, Af), U(Si, Af) und U(Ti, AC voltages U (R 1, Af), U (Si, Af) and U (Ti, Af) bestehen aus einer Anzahl von positiven undAf) consist of a number of positive and

negativen rechteckigen Spannungsimpulsen und zeigen jeweils denselben Aufbau. Sie sind aber gegeneinander jeweils um 120° el. verschoben. Zum Beispiel handelt es sich bei der Wechselspannung U(R 1, Af) pro Periode um einen positiven, von 0° bis 180° el. reichenden s Spannungsimpuls der Länge 180°, bei dem an den Stellen 15°, 45°, 135° und 165° el. vier negative Spannungsimpulse gleicher Höhe und Breite « symmetrisch eingefügt sind, und um einen negativen Spannungsimpuls der Länge 180°, bei dem an den Stellen |₀ 195°, 225°, 315° und 345° el. vier positive Spannungsimpulse gleicher Höhe und Breite α symmetrisch eingefügt sind. Die Breite der eingefügten Spannungsimpulse beträgt also jeweils κ und ist einstellbar. Die Wechselspannungen U(Sl, M) und U(Tl, M) zeigen pro Periode denselben, je um 120° verschobenen Aufbau. Die jeweils gezündeten Hauptventile sind rechts neben den Diagrammen angegeben.negative rectangular voltage pulses and each show the same structure. But they are each shifted by 120 ° el. For example, the alternating voltage U (R 1, Af) per period is a positive voltage pulse, ranging from 0 ° to 180 ° el., With a length of 180 °, at the points 15 °, 45 °, 135 ° and 165 ° el. four negative voltage pulses of equal height and width «are inserted symmetrically, and around a negative voltage pulse of length 180 °, in which at the points | ₀ 195 °, 225 °, 315 ° and 345 ° el. Four positive voltage pulses of the same height and width α are inserted symmetrically. The width of the inserted voltage pulses is therefore κ in each case and is adjustable. The alternating voltages U (Sl, M) and U (Tl, M) show the same structure per period, each shifted by 120 °. The main valves that are ignited are indicated to the right of the diagrams.

Aus der erwähnten (nicht gezeigten) Rechteckspannung werden auch durch geeignete elektronische Zähl- ao und Verteilschaltungen die Steuerimpulse für die Hauptventile «21 bis η 26 des zweiten Wechselrichters u 2 gebildet. Die Steuerimpulsbildung erfolgt derart, daß an den Ausgängen R 2, 52, 72 des zweiten Wechselrichters u 2 gegen den fiktiven Mittelpunkt Af 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 F i g. 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 Einzclspannungsimpulsen zusammengesetzt und gegeneinander jeweils um 120° el. verschoben sind. Zum Beispiel handelt es sich bei der Wechselspannung U (R 2, M) pro Periode um einen negativen Spannungsimpuls, der von 0° bis 30° el. reicht und bei dem an der Stelle 15° el. ein positiver Spannungsimpuls eingefügt ist, um einen positiven Spannungsimpuls, der von 30° bis 60° el. reicht, um einen negativen Spannungsimpuls, der von 60° bis 120° el. reicht, um einer; positiven Spannungsimpuls, der von .|o 120° bis 150° el. reicht, um einen negativen Spannungsimpuls, der von 150° bis 180° el. reicht, und bei dem an der Stelle 165° el. ein positiver Spannungsimpuls eingefügt ist, um einen positiven Spannungsimpuls, der von 180° bis 210° el. reicht und bei dem an der Stelle 195° el. ein negativer Spannungsimpuls eingefügt ist, um einen negativen Spannungsimpuls, der von 210° bis 240° el. reicht, um einen positiven Spannungsimpuls, der von 240° bis 300° el. reicht, um einen negativen Spannungsimpuls, der von 300° bis 330° el. reicht, und um einen so positiven Spannungsimpuls, der von 330° bis 360° el. reicht und bei dem on der Stelle 345° el. ein negativer Spannungsimpuls eingefügt ist. Die Breite der symmetrisch eingefügten positiven und negativen Spannungs- !impulse beträgt jeweils α und ist einstellbar. The control pulses for the main valves 21 to η 26 of the second inverter u 2 are also formed from the mentioned square wave voltage (not shown) by suitable electronic counting and distribution circuits. The control pulse is generated in such a way that the alternating voltages U (R2, M), U (S2, M) and U (T2, M ) and U (T2, M) at the outputs R 2, 52, 72 of the second inverter u 2 against the fictitious center Af of the direct voltage source b ) are present. These are shown in diagrams 7 through 9 of FIG. 5 registered. From this it can be seen that the individual alternating voltages U (R2, M), U (S2, M) and U (T2, M) are composed in the same way from individual voltage pulses and are each shifted from one another by 120 ° el. For example, the alternating voltage U (R 2, M) is one negative voltage pulse per period, which ranges from 0 ° to 30 ° el. And in which a positive voltage pulse is inserted at 15 ° el positive voltage pulse, which ranges from 30 ° to 60 ° el., to a negative voltage pulse, which ranges from 60 ° to 120 ° el., by one; positive voltage pulse, which ranges from. | o 120 ° to 150 ° el., to a negative voltage pulse, which ranges from 150 ° to 180 ° el., and in which a positive voltage pulse is inserted at 165 ° el a positive voltage pulse that ranges from 180 ° to 210 ° el. and in which a negative voltage pulse is inserted at 195 ° el., a negative voltage pulse that ranges from 210 ° to 240 ° el., a positive voltage pulse , which ranges from 240 ° to 300 ° el., to a negative voltage pulse, which ranges from 300 ° to 330 ° el., and to such a positive voltage pulse, which ranges from 330 ° to 360 ° el. and with the on the Digit 345 ° el. A negative voltage pulse is inserted. The width of the symmetrically inserted positive and negative voltage! Pulses is each α and is adjustable.

Sind die in den Diagrammen 2 bis 4 von PI g. 4 und in den Diagrammen 7 bis 9 von Pig.5 angegebenen Wechselspannungen positiv, sind die auf der Plusseite der Gleichspannungsquelle b liegenden Hauptventile η 13, η 12, η 11 bzw. η 23, η 22, η 21 gezündet; sind sie Ao negativ, so sind die auf der Minusseite liegenden Hauptventile η 16, π 15, η 14 bzw. η 26, η 23, />24 gezündet. An den angegebenen Stellen der Perlodendauer sind alle eingefügten Spannungsimpulse In ihrer Breite λ In einem Steuerwinkelbereich ^Are those in diagrams 2 to 4 of PI g. 4 and in the diagrams 7 to 9 of Pig.5 positive alternating voltages, the main valves η 13, η 12, η 11 and η 23, η 22, η 21 on the plus side of the direct voltage source b are ignited; if they are Ao negative, the main valves η 16, π 15, η 14 or η 26, η 23, /> 24 on the minus side are ignited. At the specified points of the period all inserted voltage pulses are in their width λ In a control angle range ^

0" ί 2 . λ/2 * 30^s el. durch die Steuergleichspannung u_c gleichmäßig und gleichsinnig verschiebbar. Der in den Fig.4 und beispielsweise dargestellte Fall gilt für einen Steuerwin kel «/2 = 7,5° el. 0 " ί 2. Λ / 2 * 30 ^s el. Displaceable evenly and in the same direction by the control DC voltage u _c . The case shown in FIG. 4 and for example applies to a control angle / 2 = 7.5 ° el.

Die als Leiterspannung gemessene Ausgangsspan nung zwischen den Ausgängen Al, 51 des erstei Wechselrichters u 1 ergibt sich als Differenz de Wechselspannungen U(R 1, Af) und U(Sl, M) in dei Diagrammen 2 bzw. 3 von F i g. 4. Diese Ausgangsspan nung U(Rl, Sl) ist in Fig.4 im Diagramm i eingetragen. Sie entspricht identisch dem Verlauf de ersten Ausgangsspannung U(A, B) von F i g. 2, is allerdings demgegenüber um 30° nach links phasenver schoben. Sie braucht im einzelnen nicht nochmak beschrieben zu werden. Entsprechend ergibt sich dit Ausgangsspannung U(Sl, Tl) des ersten Wechselrich ters u 1 als Differenz der Wechselspannungsverläufe U(Sl, Af) und U(Tl, M) in den Diagrammen 3 und A von Fig.4. Diese Ausgangsspannung U(Sl, Tl) ist im Diagramm 6 von F i g. 4 eingezeichnet. Sie ist gegenüber der Ausgangsspannung U(R 1,51) von Diagramm 5 um 120° nach rechts verschoben. Die beiden Ausgangsspannungen U(Rl, Sl) und U(Sl, Tl) erscheinen auch phasenrichtig an den Ausgangsklemmen Ul, Vl bzw. Kl, Wl des Transformators m I als Wechselspannungen U(Ul, Kl)bzw. £7(Kl, Wl). The output voltage measured as the line voltage between the outputs A1, 51 of the first inverter u 1 results as the difference between the AC voltages U (R 1, Af) and U (Sl, M) in diagrams 2 and 3 of FIG. 4. This output voltage U (Rl, Sl) is shown in Fig.4 in diagram i . It corresponds identically to the course of the first output voltage U (A, B) from FIG. 2, however, is shifted in phase by 30 ° to the left. It does not need to be described in detail again. Accordingly, the output voltage U (Sl, Tl) of the first inverter u 1 results as the difference between the alternating voltage curves U (Sl, Af) and U (Tl, M) in diagrams 3 and A of FIG. This output voltage U (Sl, Tl) is shown in diagram 6 of FIG. 4 drawn. It is shifted by 120 ° to the right compared to the output voltage U (R 1.51) of diagram 5. The two output voltages U (Rl, Sl) and U (Sl, Tl) also appear in the correct phase at the output terminals Ul, Vl or Kl, Wl of the transformer m I as alternating voltages U (Ul, Kl) or. £ 7 (Kl, Wl).

Die Ausgangsspannung U(R2, 52) des zweiten Wechselrichters u2 ergibt sich als Leiterspannung zwischen den Ausgängen R 2, 52 aus der Differenz der Wechselspannungen U(R 2, Af) und U(S2, M) in den Diagrammen 7 und 8 von F i g. 5. Diese Ausgangsspannung U(R2, 52) ist in Diagramm 10 von Fig. 5. eingetragen. Der zeitliche Verlauf entspricht genau der Ausgangsspannung U(B, C) von Fig.2, ist demgegenüber jedoch um 30° nach links phasenverschoben. Eine nähere Beschreibung dieser Ausgangsspannung U(R 2, 52) erübrigt sich somit.The output voltage U (R2, 52) of the second inverter u2 results as the line voltage between the outputs R 2, 52 from the difference between the alternating voltages U (R 2, Af) and U (S2, M) in diagrams 7 and 8 of F. i g. 5. This output voltage U (R2, 52) is entered in diagram 10 of FIG. The time course corresponds exactly to the output voltage U (B, C) of FIG. 2, but is phase shifted by 30 ° to the left. A more detailed description of this output voltage U (R 2, 52) is therefore unnecessary.

Die Ausgangsspannung LJ (S 2, 7*2) des zweiten Wechselrichters ο2, die in Fig. 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 F i g. 5, Die Ausgangsspannung U(S2, T2) ist gegenüber der anderen Ausgangsspannung U (R 2, S2) um 120° el. phasenverschoben.The output voltage LJ (S 2, 7 * 2) of the second inverter O2, which is entered in Fig. 5 in diagram 11, results accordingly as the difference between the alternating voltages U (S2, M) and U (T2, M) in the diagrams 8 and 9 of FIG. 5, The output voltage U (S2, T2) is phase shifted by 120 ° el. Compared to the other output voltage U (R 2, S2).

Die beiden Ausgangsspannungen U (R 2, 52) und U(S2, 72) erscheinen phasenrichtig an den Ausgangsklemmen L/2, V2 bzw. V2, W2 des Transformators m2, werwi dessen Sternpunkt — abweichend von der Darstellung in Fig.3 - kurzgeschlossen ist, als Wechsclspannungen U(U2, V2)bzw. U(V2, W2). The two output voltages U (R 2, 52) and U (S2, 72) appear in the correct phase at the output terminals L / 2, V2 and V2, W2 of the transformer m2, whose star point is short-circuited - in contrast to the illustration in Fig. 3 is, as alternating voltages U (U2, V2) or. U (V2, W2).

Verbindet man nun in der in Fig.3 dargestellten Weise die Sternpimktklemmcn des Transformators m2 mit den Ausgangsklemmen Ul, Vl bzw. IVl des Transformators m 1, dann addiert sich die Ausgangsspannung U(Rt₁Si) von Diagramm 3 in F i g. 4 zu der Ausgangsspannung U (R 2, 52) von Diagramm 10 in FI g, 5. Die Addition ergibt eine Gesamtausgangsspannung U(Ul, V2\ deren zeitlicher Verlauf für den Steuerwinkelλ/2 - 7,5° el.im Diagramm 12 von Fig. 5 dargestellt ist. Der Verlauf dieser Gesamtausgangsspan· nung U(U2, V2) entspricht der Gesamtausgangsspannung U(A, C) von Pig.2, ist jedoch gegenüber dieser um 30° nach links verschoben. Eine nochmalige Erläuterung erübrigt sich daher. If one now connects the Sternpimktklemmcn of the transformer m2 with the output terminals Ul, Vl or IVl of the transformer m 1 in the manner shown in FIG. 3, then the output voltage U (Rt ₁ Si) from diagram 3 in FIG. 4 to the output voltage U (R 2, 52) of diagram 10 in FI g, 5. The addition results in a total output voltage U (Ul, V2 \ whose time course for the control angle λ / 2 - 7.5 ° el. In diagram 12 of 5. The course of this total output voltage U (U2, V2) corresponds to the total output voltage U (A, C) of Pig.2, but is shifted by 30 ° to the left in relation to it.

Entsprechend addiert sich auch die Ausgangsspan· nung U(Si, Ti) von Diagramm 6 in Fig.4 zu der Ausgangsspannung U(S2, 72) von Diagramm 11 in PIg.S. Die Addition ergibt eine Gesamtausgangsspannung U(Vl₁ Wt), deren zeitlicher Verlauf für einenAccordingly, the output voltage U (Si, Ti) from diagram 6 in FIG. 4 is added to the output voltage U (S2, 72) from diagram 11 in PIg.S. The addition results in a total output voltage U (Vl ₁ Wt), the course of which over time for a

55

Steuerwinkel α/2 = 7,5 · el. im Diagramm 13 von F i g. 5 dargestellt ist. Diese Gesamtausgangsspannung U(V2, W2) ist gegenüber der Gesamtausg<ingsspannung U (U2, V2) um 120° phasenverschoben, zeigt aber sonst denselben zeitlichen Verlauf. Die (nicht dargestellte) Gesamtausgangsspannung U(U2, W2) zeigt ebenfalls denselben Verlauf, ist aber um weitere 120° phasenverschoben. Am Ausgang der Übertragerschaltung Terhält man somit ein symmetrisches dreiphasiges Wechselspannungssystem mit den drei Gesamtausgangsspan- ι ο nungen U(U2, V2), U(V2, W2)und U(U2, W2). Control angle α / 2 = 7.5 · el. In diagram 13 of FIG. 5 is shown. This total output voltage U (V2, W2) is phase shifted by 120 ° with respect to the total output voltage U (U2, V2) , but otherwise shows the same course over time. The total output voltage U (U2, W2) (not shown) also shows the same profile, but is phase-shifted by a further 120 °. A symmetrical three-phase AC voltage system with the three total output voltages U (U2, V2), U (V2, W2) and U (U2, W2) is thus obtained at the output of the transformer circuit.

Im Diagramm 14 von F i g. 5 ist die im Diagramm 12 dargestellte Gesamtausgangsspannung U(U2, V2) für den Fall dargestellt, daß der Steuerwinkel «/2 = 0° el. beträgt. Auch diese Gesamtausgangsspannung ist weitgehend der Sinusform angenähert. Sie ist als Grundform anzusehen, aus der bei a/2 + 0° durch Einfügen von Lücken Gesamtausgangsspannungen mit geringerem Mittelwert entstehen.In diagram 14 of FIG. 5 shows the total output voltage U (U2, V2) shown in diagram 12 for the case that the control angle / 2 = 0 ° el. This total output voltage is also largely approximated to the sinusoidal shape. It is to be regarded as a basic form from which total output voltages with a lower mean value are created at a / 2 + 0 ° by inserting gaps.

Es war eingangs vorausgesetzt worden, daß beide Wechselrichter u 1, u 2 an derselben Gleichspannung Ud liegen. Aus dem Vergleich zwischen den Diagrammen 5 und 6 in F i g. 4 und den Diagrammen 10 und 11 in F i g. 5 ist ersichtlich, daß die Amplituden der Ausgangsspannungen U(Rt, Si) und U(Si, Ti) gegenüber den Amplituden der Ausgangsspannungen U (R 2, 52) und U (S 2, T2) größere Werte haben. Das wird durch das unterschiedliche Übersetzungsverhältnis der beiden Transformatoren m 1 und m 2 erreicht. Hat der Transformator m 1 das Übersetzungsverhältnis 1, dann muß der Transformator m 2 das Übersetzungsverhältnis (2 + 1/3) haben.It was initially assumed that both inverters u 1, u 2 are connected to the same direct voltage Ud . From the comparison between diagrams 5 and 6 in FIG. 4 and diagrams 10 and 11 in FIG. 5 it can be seen that the amplitudes of the output voltages U (Rt, Si) and U (Si, Ti) have greater values than the amplitudes of the output voltages U (R 2, 52) and U (S 2, T2). This is achieved through the different transformation ratios of the two transformers m 1 and m 2 . If the transformer m 1 has the transformation ratio 1, then the transformer m 2 must have the transformation ratio (2 + 1/3).

Aus den Diagrammen 12 und 13 der Fig.5 ist ersichtlich, daß die Gesamtausgangsspannung U (U 2, V2) bzw. U(V2, W2) einen zwölfpulsigen Spannungsverlauf hat. Dieser Spannungsverlauf enthält bei jedem Sleuerwinkel a/2 außer der Grundschwingung nur Oberschwingungen der Ordnungszahl /? = (12p± 1) mit p=l, 2, 3 ..., also Oberschwingungen der Ordnungszahl 11,13,23,25... usw.It can be seen from diagrams 12 and 13 in FIG. 5 that the total output voltage U (U 2, V2) or U (V2, W2) has a twelve-pulse voltage curve. At every sleuer angle a / 2, this voltage curve only contains harmonics of the ordinal number /? In addition to the fundamental oscillation. = (12p ± 1) with p = 1, 2, 3 ..., i.e. harmonics of the ordinal number 11,13,23,25 ... etc.

Wegen der hohen Pulsigkeit der Gesamtausgangsspannung U (U 2, V2), U(V2, W2) und U (U 2, W2) wird eine hohe Stellgeschwindigkeit erreicht. Mit anderen Worten: Tritt eine Störung auf, so kann diese Störung bereits durch Veränderung der Gesamtbreite α 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. Störungen können also mittels des Regelkreises sehr schnell ausgeregelt werden.Because of the high pulsation of the total output voltage U (U 2, V2), U (V2, W2) and U (U 2, W2) , a high adjustment speed is achieved. In other words: If a disturbance occurs, this disturbance can already be taken into account and reversed by changing the total width α of the next gap in the individual output voltages. So there is no need to wait for a full period to elapse. This results in a small statistical dead time for the controlled system. Disturbances can therefore be corrected very quickly by means of the control loop.

In Fig.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 η = 11, 13, 23, 25 und 35, der Verlauf des Klirrfaktors K und der Verlauf desIn Fig. 6, for the total output voltage U (U2.V2), U (V2, W2) or U (U2, W2) is the curve of the fundamental, the curve of the harmonic with the ordinal number η = 11, 13, 23, 25 and 35, the course of the distortion factor K and the course of the

Gesamteffektivwertes —^- als Funktion des Steuer-Total effective value - ^ - as a function of the control

winkeis a/2 aufgetragen. Daraus ist zu entnehmen, daß mit zunehmendem Steuerwinkel a/2 die Amplitude der Grundschwingung (n = 1) praktisch linear abnimmt. Weiterhin ist erkennbar, daß der Klirrfaktor K zwar mit zunehmendem Steuerwinkel a/2 insgesamt zunimmt, daß dabei aber außer den angegebenen keine weiteren Oberschwingungen auftreten. Dargestellt ist jedesmal der Effektivwert der Spannungen.
Bei der Wechselrichteranordnung nach F i g. 3 werden die drei Ausgangswechselspannungen U (U 2, 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 F i g. 1 jeweils mit einem Spannungsregelkreis zu versehen. Dabei wird die Mittelsymmetrie der Grundschwingung bei Einhaltung der Zwölfpulsigkeit der Phasenspannung beibehalten. winkeis a / 2 applied. From this it can be seen that with increasing control angle a / 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 a / 2, but that apart from the specified harmonics, no further harmonics occur. The rms value of the voltages is shown each time.
In the case of the inverter arrangement according to FIG. 3 the three output alternating voltages U (U 2, V2), U (V2, W2) and U (U2, W2) are regulated together. Such a regulation is appropriate when there is a symmetrical load. If this is not the case, a single-phase control can be carried out. For this purpose, three inverter arrangements according to FIG. 1 to be provided each with a voltage control circuit. The mean symmetry of the fundamental oscillation is retained while maintaining the twelve-pulse phase voltage.

In Fig.7 ist in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines Steuergerätes C veranschaulicht. Es dient zur Bildung von Zündsignalen ζ 11 bis ζ 16 sowie ζ21 bis ζ 26 für die Hauptventile der beiden Wechselrichter u 1 bzw. u 2 bei gemeinsamer dreiphasiger Spannungsregelung. In den Fig.8 und 9 ist der zeitliche Verlauf der Signale, die bei diesem Steuergerät C auftreten, dargestellt. Die F i g. 7 bis 9 werden im folgenden gemeinsam betrachtet.An exemplary embodiment of a control device C is illustrated in a schematic representation in FIG. It is used to generate ignition signals ζ 11 to ζ 16 and ζ21 to ζ 26 for the main valves of the two inverters u 1 and u 2 with common three-phase voltage regulation. In FIGS. 8 and 9, the time course of the signals that occur in this control unit C is shown. The F i g. 7 to 9 are considered together below.

Nach F i g. 7 wird die Frequenzsteuerspannung ur einem Spannungs-Frequenz-Wandler F zugeführt, der zwei zueinander inverse rechteckförmige Ausgangssignale d und e (vgl. F i g. 8) abgibt. Die Frequenz dieser Ausgangssignale ei und e ist gleich dem Zwölf fachen der Grundschwingung der Gesamtausgangsspannung. Beide Ausgangssignale d und e werden in einen Sägezahngenerator G gegeben, der als periodische Synchronisierungsspannung eine symmetrische Sägezahnspannung u_z liefert. Die Sägezahnspannung u_z wird dann einem Eingang eines Spannungsvergleichsgliedes H zugeführt. Der andere Eingang dieses Spannungsvergleichsgliedes H ist durch die Steuergleichspannung u_c beaufschlagt. Die beiden Eingangsspannungen u_zund u_c 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, L-* H). Beide Ausgangssignale a und b sind einer logischen Verknüpfungsschaltung L zugeleitet.According to FIG. 7, the frequency control voltage Ur is fed to a voltage-frequency converter F , which emits two mutually inverse square-wave output signals d and e (see FIG. 8). The frequency of these output signals ei and e is equal to twelve times the fundamental oscillation of the total output voltage. Both output signals d and e are fed into a sawtooth generator G , which supplies a symmetrical sawtooth voltage u _z as a periodic synchronization voltage. The sawtooth voltage u _z is then fed to an input of a voltage comparator H. The other input of this voltage comparator H is acted upon by the DC control voltage u _c. The two input voltages u _z and u _c are compared with one another. The voltage comparator H, which preferably also has a device for limiting the modulation, supplies two mutually inverse pulse-shaped output signals a and b. When the voltages u _z and u _{c are equal} , these two output signals a and b have an inverse switching edge (H- * L, L- * H). Both output signals a and b are fed to a logic combination circuit L.

Die Ausgangssignale d und e des Spannungs-Frequenz-Wandlers F werden nicht nur in den Sägezahngenerator G, sondern auch in ein Schieberegister N gegeben. Hier werden nacheinander Schaltimpulse c 1 bis c 12 gebildet, die über zwölf getrennte Leitungen ebenfalls der logischen Verknüpfungsschaltung L zugeleitet werden. Die einzelnen Schaltimpulse c 1 bis c 12, von denen pro Periode und pro Kanal nur einer gebildet wird, sind bei jeder Frequenz der Ausgangssignale d, e jeweils um 30° el. gegeneinander versetzt. Ihre Länge beträgt 30° el.The output signals d and e of the voltage-frequency converter F are not only sent to the sawtooth generator G, but also to a shift register N. Switching pulses c 1 to c 12 are formed here one after the other, which are also fed to the logic circuit L via twelve separate lines. The individual switching pulses c 1 to c 12, of which only one is formed per period and per channel, are offset from one another by 30 ° el at each frequency of the output signals d, e. Its length is 30 ° el.

Dem Schieberegister N sollte noch eine Setzschaltung P zugeordnet sein, mit der das Schieberegister N im Anlauf gesetzt werden kann.The shift register N should also be assigned a setting circuit P 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 el bis el2 die Zündsignale ζ 11 bis ζ 16 für die Hauptventile nil bis η 16 des ersten Wechselrichters u 1 sowie die Zündimpulse ζ 21 bis ζ 26 für die Hauptventile η 21 bis π 26 des zweiten Wechselrichters u2 gebildet werden. Der Aufbau dieser logischen Verknüpfungsschaltung L ist beliebig; sie muß nur infolge ihrer logischen Verknüpfungen in der Lage sein, die in Fig.9 dargestellten Zündsignale ζ 11 bis ζ 16 zu liefern.The logic circuit L has a number of AND and OR gates with which the ignition signals ζ 11 to ζ 16 for the main valves nil to η 16 of the first inverter u from the input signals a and b and from the input switching pulses el to el2 1 and the ignition pulses ζ 21 to ζ 26 for the main valves η 21 to π 26 of the second inverter u2 are formed. The structure of this logic combination circuit L is arbitrary; it only has to be able to deliver the ignition signals ζ 11 to ζ 16 shown in FIG. 9 as a result of its logic operations.

toto

Eine genauere Betrachtung des zeitlichen Verlaufs, z. B. der Zündsignale ζ 11 und ζ 14 in F i g. 9, ergibt, daß sie zueinander invers sind. Das heißt, solange das Hauptventil nil gezündet ist ist das benachbarte Hauptventil η 14 gesperrt, und umgekehrt. Die Zünd- und Löschzeitpunkte sind so gewählt, daß sich der im Diagramm 2 von F i g. 4 gezeigte Verlauf der Wechselspannung U(Ri, M) einstellt. Der Verlauf des Zündsignals ζ 11 ergibt sich — dargestellt in Boolescher Schreibweise — aus folgender Verknüpfung:A closer look at the course over time, e.g. B. the ignition signals ζ 11 and ζ 14 in F i g. 9, shows that they are inverse to one another. That is, as long as the main valve nil is ignited, the adjacent main valve η 14 is blocked, and vice versa. The ignition and extinguishing times are chosen so that the in diagram 2 of FIG. 4 sets the course of the alternating voltage U (Ri, M) shown. The course of the ignition signal ζ 11 results - shown in Boolean notation - from the following link:

zll =zll =

el) νel) ν

el) ν c3 ν c4 ν (b/\ e5) ν c6) ν el) ν c3 ν c4 ν (b / \ e5) ν c6) ν

c7) ν («λ c8) νc7) ν («λ c8) ν

ell) ν (ολ c12). (D ell) ν (ολ c12). (D

Verlauf des Zündsignals ζ 11 um 120° el. phasenverschoben ist, läßt sich durch folgende Verknüpfung darstellen:The course of the ignition signal ζ 11 is phase-shifted by 120 ° el. Can be represented by the following link:

Der Verlauf des Zündsignals ζ 14 ergibt sich aus dem Negativem der Verknüpfung des Zündsignals ζ 11.
Der Verlauf des Zündsignals ζ 12, der gegenüber demThe course of the ignition signal ζ 14 results from the negative of the combination of the ignition signal ζ 11.
The course of the ignition signal ζ 12, which compared to the

zl2 = (αΛ c3) ν (αΛ c4) ν (&λ c5) v (6a c6) v c7 v c8 v (/ja c9) ν (Ζ?λ clO) ν (αΛ eil) ν (πλ el2).zl2 = (αΛ c3) ν (αΛ c4) ν (& λ c5) v (6a c6) v c7 v c8 v (/ ja c9) ν (Ζ? λ clO) ν (αΛ eil) ν (πλ el2).

beiden Zündsignale ζ 13 und ζ 16 sind zueinander invers. Ihre Zünd- und Löschzeitpunkte sind so gewählt, daß sich der im Diagramm 4 von F i g. 4 gezeigte Verlauf der Wechselspannung U(Ti, M) ergibt. Der Verlauf des Zündsignals ζ 13 ist gegenüber demjenigen des Zündsignals ζ 12 um 120° phasenverschoben. Er ergibt sich aus der folgenden Verknüpfung:the two ignition signals ζ 13 and ζ 16 are inverse to each other. Their ignition and extinguishing times are chosen so that the in diagram 4 of FIG. 4 shows the course of the alternating voltage U (Ti, M) . The course of the ignition signal ζ 13 is phase shifted by 120 ° compared to that of the ignition signal ζ 12. It results from the following link:

Die Negation dieser Verknüpfung liefert den Verlauf des inversen Zündsignals ζ 15. Die beiden Zündsignale ζ 12 und ζ 15 liefern eine Wechselspannung U(S 1, W), deren zeitlicher Verlauf im Diagramm 3 in F i g. 4 dargestellt ist.The negation of this link supplies the course of the inverse ignition signal ζ 15. The two ignition signals ζ 12 and ζ 15 supply an alternating voltage U (S 1, W), the time course of which is shown in diagram 3 in FIG. 4 is shown.

Die beiden letzten Diagramme von F i g. 9 zeigen den Verlauf der Zündsignale ζ 13 und ζ 16 für die beiden benachbarten Hauptventile η 13 bzw. η 16. Auch dieseThe last two diagrams in FIG. 9 show the course of the ignition signals ζ 13 and ζ 16 for the two adjacent main valves η 13 and η 16. These too

zl3 = (ί>Λ el) νzl3 = (ί> Λ el) ν

c2) νc2) ν

c3) νc3) ν

c4) ν (αΛ c7) ν (αΛ c8) ν (öa c9) νc4) ν (αΛ c7) ν (αΛ c8) ν (öa c9) ν

clO) ν ell ν cl2. (3)clO) ν ell ν cl2. (3)

Der Verlauf des Zündsignals ζ 16 ergibt sich aus dem Negativen der Verknüpfung des Zündsignals ζ 13.The course of the ignition signal ζ 16 results from the negative of the combination of the ignition signal ζ 13.

Zusammenfassend ist also zu sagen, daß die logische Verknüpfungsschaltung logische Bauelemente enthält, die aus den eingegebenen Signalen a, bund Schaltimpulsen c 1 bis c 12 gemäß den Verknüpfungen (1), (2) und (3) sowie dem Negativen dieser Verknüpfungen (1), (2) und (3) die Zündsignale ζIt bis ζ 16 für den ersten Wechselrichter ui bilden. Ganz entsprechend lassen sich aus den Diagrammen 7 bis 9 in F i g. 5 auch die Zündsignale ζ 21, ζ 24 und ζ 22, ζ 25 sowie ζ 23, ζ 26 für die Hauptventile π 21 bis η 26 des zweiten Wechselrichters u 2 aufzeichnen. Für diese Zündsignale ζ 21 bis ζ 26 lassen sich dann ebenfalls formelmäßige Verknüpfunger 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 that are derived from the input signals a, b and switching pulses c 1 to c 12 according to the operations (1), (2) and (3) as well as the negative of these operations (1) , (2) and (3) form the ignition signals ζIt to ζ 16 for the first inverter ui . Correspondingly, diagrams 7 to 9 in FIG. 5 also record the ignition signals 21, ζ 24 and ζ 22, ζ 25 and ζ 23, ζ 26 for the main valves π 21 to η 26 of the second inverter u 2 . For these ignition signals 21 to ζ 26, it is also possible to specify formula-based links, which can also be implemented by logical components, in particular AND and OR gates.

Hierzu 8 Blatt ZeichnungenIn addition 8 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

■ 1. Method for controlling the controllable main valves of two inverters whose inputs are connected to a preferably common DC voltage source and whose output voltages are transformed into a total output voltage, in which the controllable main valves are controlled in this way ₀ denotes that the output voltages of the two inverters each have a rectangular profile and that the first output voltage per period consists of a positive and a negative voltage section, both of which have the _{same symmetrical shape for 1 s} and are less than 180 ° el., Characterized that the positive voltage section extends from 30 ° el. to 150 ° el. and at 45 °, 75 °, 105 ° and 135 ° el. has symmetrically arranged gaps of adjustable _ao total width (oc) , that the negative voltage section of 210 ° el. to 330 ° el. and at 225 °, 255 °, 285 ° and 315 ° el. symmetrically arranged gaps of the same adjustable total width fo) that the second output voltage [U (B ₁ C); U (R 2, S2)] per period consists of four positive and four negative voltage sections each with a width of 30 ° el. With centrally arranged gaps of adjustable overall width, the positive voltage sections symmetrically at 15 °, 165 °, 225 ° and 315 ° el. And the 'negative voltage sections are symmetrically at 45 °, 135 °, 195 ° and 345 ° el., And that the height of the voltage sections of the first output voltage [U (A, B); U (R 1, S I)] is greater by a factor (2 + iß) than the level of the voltage sections of the second output voltage [U (B, C); U (R 2.52)].

2. The method according to claim I ₁ . characterized in that the gaps in the voltage sections of the first output voltage [U (A, B); U (R 1, 51)] have the same adjustable total width as the gaps in the voltage sections of the second output voltage [U (B, Q; U (R 2, S 2)].

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the total width (a.) Of the gaps is the manipulated variable in a control loop which is used to control the total output voltage [U (U 2, V2), U (V2, Wl), U. (U2, W 2)] is provided.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the intersections of a periodic synchronization voltage with an adjustable DC control voltage (u _c ) are determined and that the control signals for the main valves (n 1, η 2) of both inverters (w \, w2; u \, u2, u 2;) are formed as a function of these points of intersection.

5. The method according to claim 4, characterized in that a symmetrical sawtooth voltage (u ₂ ) is provided as the synchronization voltage, the frequency of which is twelve times the frequency of the (, 0 fundamental oscillation of the total output voltage [U (U2, V2), U (V2, W2) , U (U2, Wl)] .

6. Circuit arrangement for performing the method according to claim 4, characterized in that one for both inverters (ui, u2) . <\ s common control device (C) is provided, which contains a voltage comparator (H) for comparing an adjustable DC control voltage (u _c ) with a periodic synchronizing voltage (u _e ) and for generating output signals (a, b) when the voltage is the same Contains shift register (N) for the formation of mutually offset switching pulses (c 1 to c 12), and which contains a logic combination circuit (L) which, by logically combining the output signals (a, b) with the switching pulses (c 1 to c 12) forms the ignition signals (z 11 to ζ 16 and ζ21 to ζ26) for the main valves (n \\ to π 16 and η 21 to π 26) of the two inverters (ui, u 2) (Fig. 7).

7. Circuit arrangement according to claim 6, characterized in that a symmetrical sawtooth generator ^ is provided for generating the periodic synchronization signal (u,).

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 (ur) 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 ^ is fed.