DE2654734C3 - DC link converter for supplying three-phase hysteresis motors - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Zwischenkreisumrichter,bestehend aus einem netzseitigen Gleichrichter, einem Zwisdrankreis mit einer Glättungsdrosselund einem Stützkondensator und einem zwangskommutierten Wechselrichter mit eingept agter Ausgangsspannungzur Speisung schnellaufender Drthstrom-Hysteresemotoren. Umrichter der beschrieb nen Art sind durchdie ETZ-A Band 89 (1968), Heft 5, Seiten 108 bis 112, ansich bekannt; zur Speisung von Hysteresemoioren sieheDE-OS 21 32 179.The invention relates to an intermediate circuit converter,consisting of a line-side rectifier, a dual circuit with a smoothing chokeand a back-up capacitor and a forced commutated inverter with einept agter output voltagefor supplying high-speed rotary current hysteresis motors. Converters of the type described are throughETZ-A Volume 89 (1968), Issue 5, pages 108 to 112known oneself; for the supply of hysteresis emoior seeDE-OS 21 32 179.

Im Zusammenwirken von einem derartigen Zwischenkreisumrichter mit Hysteresemotoren treten Problemeauf. Hysteresemotoren sind schnellaufende Drehfeldmaschinen (Speisefrequenz z. B. 1000 Hz), diesowohl im synchronen als auch asynchronen Lauf unter Last betrieben werden können. Wegen der hohenDrehzahl besteht der Läufer aus einer Stahlscheibe, die vom Ständerdrehfeld mitgenommen wird. Der Läuferbesitzt im Synchronlauf ein ausgeprägtes remanentes Feld. Die Poiradspannung und die Ständerstreuspannungergänzen sich zur Klemmenspannung der Maschine. Während im Leerlauf beide Teilspannungenin Phase liegen, stellt sich bei Belastung des Motors zwischen Polrad- und Klemmenspannung der LastwinkelV} ein. Dieser wird mit zunehmender Last größer bis zu einem bestimmten Grenzwertunrcnr-Wird derGrenzwert #ο>«ν erreicht, verläßt der Motor densynchronen Betriebsbereich. Bei asynchronem Lauf bleibt der Lastwinkelΰαππ,erhalten. Der Motorentwickelt dabei ein Drehmoment von der Größe des Kippmoments, das bis auf den (geringfügigen) Einflußder Wirbelströme unabhängig vom Betrag des Schlupfes ist. Die schlupFproportionalen Läuferverluste tretenin Form von Ummagnctisierungs-(Hy.;terese-)Verlustenauf.Problems arise in the interaction of such an intermediate circuit converter with hysteresis motors. Hysteresis motors are high-speed induction machines (supply frequency e.g. 1000 Hz) that can be operated under load in both synchronous and asynchronous operation. Because of the high speed, the rotor consists of a steel disk that is carried along by the rotating field of the stator. The rotor has a pronounced retentive field in synchronous operation. The Poirad voltage and the stator stray voltage complement each other to form the terminal voltage of the machine. While both partial voltages are in phase when the motor is idling, the load angle V} is set between the pole wheel voltage and the terminal voltage when the motor is loaded. This increases with increasing load up to a certain limit valueunrcnr- If the limit value # ο> «ν is reached, the motor leaves the synchronous operating range. With asynchronous running, the loadangle ΰαππ is retained. The motor develops a torque of the magnitude of the overturning moment, which apart from the (minor) influence of the eddy currents is independent of the amount of slip. The slip-proportional rotor losses occur in the form of re-magnetization (hy.; Teresis) losses.

Der Hysteresemotor unterscheidet sich wesentlich von einer Asynchronmaschine durch die Fähigkeit derSelbsterregung bis zur Sättigung. Die dabei auftretende Klemmenspannung kann den zulässigen Wert beiweitern übersteigen. Das Auftreten eines solchenThe hysteresis motor differs significantly from an asynchronous machine in the ability ofSelf-excitement to saturation. The terminal voltage that occurs can be the permissible value atfurther exceed. The occurrence of such

Betriebszustandes muß daher verhindert werden.The operating state must therefore be prevented.

Wegen des hohen Aufwandes zur Verhinderung derBecause of the high effort required to prevent the

. Selbsterregung ist bisher der Hysteresemotor vielfach. So far, self-excitation has been the hysteresis motor in many ways

nicht zum Einsatz gekommen.not used.

Wie sich in der Praxis gezeigt hat, kommt es insbesondere auch beim Hochlauf des belastetenMotors bei Annäherung der Schlupffrequenz an die Resonanzfrequenz des im Zwischenkreis vorhandenenGlättungskreises, bestehend aus Glättungsdro&Äl undAs has been shown in practice, it also occurs in particular when the loaded one starts upMotor when the slip frequency approaches the resonance frequency of the one in the intermediate circuitSmoothing circle, consisting of Smoothing Dro & Äl and

ίο Stützkondensator zur Selbsterregung des Hysteresemotors.ίο Back-up capacitor for self-excitation of the hysteresis motor.

Es ist versucht worden, den Gleichstromzwischenkreisüber den Regler des netzseitigen Gleichrichters zu stabilisieren. Diese Lösung scheitert jedoch an denunterschiedlichen Betriebsfrequenzen von Gleich- und Wechselrichter; der Gleichrichter ist zu langsam.An attempt has been made to use the DC linkstabilize via the regulator of the line-side rectifier. However, this solution fails because of thedifferent operating frequencies of rectifier and inverter; the rectifier is too slow.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung für einen Zwischenkreisumrichter anzugeben,mit der der Ausgangs-Innenwiderstand des Gleichspannungszwischenkreisesüber einem breiten Frequenzbereich konstant gehalten wird, so daß bei allenDrehzahlen eine Selbsterregung des Hysteresemotors nicht auftritt.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung für einen Zwischenkreisumrichter der eingangs genannten Artdadurch gelöst, daß parallel zum Stützkondensator am Ausgang des Zwichcnkreises ein Saugkreis aus derReihenschaltung einer Induktivität, einer Kapazität und eines ohmschen Widerstandes angeschlossen ist undThe invention is based on the object of specifying a circuit for an intermediate circuit converter with which the internal output resistance of the DC voltage intermediate circuit is kept constant over a wide frequency range so that self-excitation of the hysteresis motor does not occur at all speeds.
According to the invention, this object is achieved for an intermediate circuit converter of the type mentioned at the outset in that, in parallel with the backup capacitor at the output of the intermediate circuit, a suction circuit consisting of an inductance, a capacitance and an ohmic resistor is connected and

so daß die Resonanzfrequenz des Saugkreises gleich der Resonanzfrequenz von Glättungsdrossel und Stützkondensator,der Schwingwiderstand des Saugkreises gleich der Hälfte des Schwingwiderstandes von Glättungsdrosselund Stützkondensators und die Dämpfung desso that the resonance frequency of the suction circuit is equal to the resonance frequency of the smoothing choke and the backup capacitor,the oscillation resistance of the suction circuit is equal to half the oscillation resistance of the smoothing throttleand back-up capacitor and the attenuation of the

!5 Saugkreises gleich eins ist! 5 suction circuit is equal to one

Mit geringem Aufwand wird wegen der angegebenen Bemessung von Resonanzfrequenz, Schwingwider.nandund Dämpfung des Saugkreises der vorhandene Resonanzpol der Ausgangsimpedanz des Zwischenkrcisesweit genug abgebaut, ohne daß neue Resonanzpole geschaffen werden. Der Hochlauf des Motors ist mithinohne die Gefahr der Selbsterregung möglich. Die Dämpfung des Saugkreises bringt keine zusätzlichenVerluste, solange die Selbsterregung infolge derWith little effort, due to the specified dimensioning of the resonance frequency, Schwingwider.nandand damping of the suction circuit the existing resonance pole of the output impedance of the intermediate circuitdegraded far enough without creating new resonance poles. The motor run-up is thereforepossible without the risk of self-excitement. The damping of the suction circuit does not bring any additionalLosses as long as the self-excitement as a result of the

Γ) Frequenzabstimmung der beiden Kreise sicher verhindertwird. Deswegen können auch die Elemente des Saugkreises relativ klein gehalten werden.Γ) Frequency coordination of the two circuits reliably preventedwill. Because of this, the elements of the suction circuit can also be kept relatively small.

Die Erfindung soll für ein Beispiel anhand der Zeichnungsfigur im folgenden näher beschriebenThe invention is to be described in more detail below for an example with reference to the drawing

Vi werden:Vi will be:

Die Zeichnungsfigur zeigt einen an ein dreiphasiges Netz angeschlossenen Zwischenkreisumrichter, dereinen schnellaufenden HysteresemotorMspeist. Der Zwischenkreisumrichter besteht aus einem Gleichrich-The figure shows an intermediate circuit converter connected to a three-phase network, which feedsa high-speed hysteresis motor M. The DC link converter consists of a rectifier

M terGRund einem Wechselrichter VVT? mit einem sieverbindenden Gleichspannungszwischenkreis. Der GleichrichterGRund der WechselrichterWRsind mitnicht näher dargestellten steuerbaren Halbleiterelementen bestückt. Der GleichrichterGRwird vorzugs-M terGR and an inverter VVT? with a DC voltage intermediate circuit connecting them. The rectifierGR and the inverterWR are equipped with controllable semiconductor elements, not shown in detail. The rectifierGR is preferred

yi weise in Anschnittsteuerung betrieben. Der zwangskommutierteWechselrichter schaltet in Phasenfolge Gleichstromblöcke in gewünschter, d. h. hoher Frequenzvon etwa 1000 Hz auf die Klemmen des MotorsM.yi operated in gate control. The forcibly commutated inverter switches DC blocks in phase sequence at the desired, ie high frequency of around 1000 Hz to the terminals of motorM.

■-,Der Gieichspannungszwischenkreis weist in bekannterWeise eine GlättungsdrosselL,und einen Stützkondensator C) auf.■ -, The Gieichspannungszwischenkreis has a smoothing inductorL, and a back-up capacitor C) in a known manner.

Um die Selbsterregung des HysteresemotorsMbeiTo the self-excitation of the hysteresis motorM at

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Annäherung der Schlupffrequenz cies Motors an die StützkondensatorC₀und GlättungsdrosselL₀;derApproach of the slip frequency of this motor to the backup capacitorC₀ and smoothing chokeL₀ ; the

Resonanzfrequenz Schwingwiderstand des SaugkreisesResonance frequency oscillation resistance of the suction circuit

L₀C₀L₀ C₀ι Z₁ =ι Z₁ =

C₁C₁

von Glättungsdrossel Lo und StützkondensatorCazu vermeiden, ist parallel zum StützkondensatorC₀ist etwa gleich der Hälfte des Schwingwiderstandeszwischen den AusgangsklemmenAundBdesof the smoothing choke Lo and the backup capacitorCa is parallel to the backup capacitorC₀ is approximately equal to half of the oscillation resistance between the output terminalsA andB of the

Gleichstromzwischenkreises ein zusätzlicher Saugkreis i«DC intermediate circuit an additional suction circuit i «

aus der Reihenschaltung einer InduktivitätL\,einesZ. =\*^⁰from the series connection of an inductanceL \, aZ. = \ *^⁰

ohmschen WiderstandesRund einer KapazitätQ° I C₀ohmic resistanceR and a capacitanceQ ° IC₀

vorgesehen.intended.

Die Resonanzfrequenz des Saugkreises von GlättungsdrosselL₀und StützkondensatorC₀undThe resonance frequency of the suction circuit of smoothing chokeL₀ and support capacitorC₀ and

15 die Dämpfung des Saugkreises15 the damping of the suction circuit

R \ r.R \ r.

I .I.

IL₁C₁IL₁ C₁Resonanzfrequenza.Resonance frequencya.KreisesCircleAA.austhe endRR.I^CiI^Ciistisgleich derequal to theHierzu 1For this 1Blau ZeichnungenBlue drawings22I L₁IL₁>o des> o des

Claims (1)

Translated fromGerman

Patentanspruch:Claim:Zwischenkreisumrichter, bestehend aus einem netzseitigen Gleichrichter, einem Zwischenkreis miteiner Glättungsdrossel und einem Stützkondensator und einem zwangskommutierten Wechselrichter miteingeprägter Ausgangsspannung zur Speisung schnellaufender Drehstrom-Hysteresemotoren,dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Stützkondensator am Ausgang des Zwischenkreisesein Saugkreis aus der Reihenschaltung einer Induktivität(L\),einer Kapazität(Q)und einesohmschen Widerstandes(R)angeschlossen ist und daß die Resonanzfrequenz des Saugkreises gleicheier Resonanzfrequenz von Glättungsdrossel und Stützkondensator, der Schwingwiderstand des Saugkreisesgleich der Hälfte des Schwingwiderstandes von Glättungsdrossel und Stützkondensator und dieDämpfung^! ?s Saugkreises gleich eins ist.DC link converter, consisting of a line-side rectifier, an intermediate circuit with a smoothing choke and a backup capacitor and a forced commutated inverter with impressed output voltage for supplying high-speed three-phase hysteresis motors, characterized in that, parallel to the backup capacitor at the output of the intermediate circuit, a suction circuit from the series connection of an inductance(L \), a capacitance(Q) and an ohmic resistor(R) is connected and that the resonance frequency of the suction circuit is equal to eier resonance frequency of the smoothing choke and the support capacitor, the oscillation resistance of the suction circuit is equal to half the oscillation resistance of the smoothing choke and support capacitor and the damping ^! ? s suction circuit is equal to one.