DE3725923A1 - Converter system having an intermediate-circuit DC voltage which is obtained by means of a rectifier - Google Patents

Converter system having an intermediate-circuit DC voltage which is obtained by means of a rectifier

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Abstract

The invention relates to a converter system, especially for controlling long-stator, three-phase linear motors of electric railways, having an intermediate-circuit DC voltage which is obtained by means of a rectifier, from which invertors are supplied which produce a variable-voltage and variable-frequency multi-phase supply, voltage control being carried out by pulsed operation of the invertor at low motor frequencies, and by summation of individual voltage elements at relatively high motor frequencies. In order to avoid the previously normal gaps in the propulsion force and braking force without using output transformers, making available an output voltage which is low in harmonics and ensuring an adequate motor voltage during starting by increasing the substation output voltage, it is proposed that operation without any transformers be carried out at all frequencies via a multi-point invertor having high-power semiconductors (16) which can be cut off, during which operation a plurality of DC voltage elements (+/M; M/-) can be connected in series on the input side and during which a voltage adjustment, especially in the range of high motor frequencies, can be achieved by variation of the individual intermediate-circuit voltages via the rectifiers (14, 14'), the invertor (16) being operated predominantly at full load, with the same wave form of the output voltage. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Umrichtersystem, insbesondere zur Steuerung von Langstator-Drehstrom-Linearmotoren elektrischer Bahnen, wie es im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher definiert ist.The invention relates to a converter system, in particular for Control of long-stator three-phase linear motors of electrical trains, such as it is further defined in the preamble of claim 1.

Durch die Druckschrift des Konsortiums Magnetbahn Transrapid zur Antriebs­ ausrüstung der Transrapid-Versuchsanlage Emsland (TVE) "Stromversorgung/ Streckenschaltanlage/Steuerung und Regelung" AEG-TELEFUNKEN-BBC-Siemens ist eine Anordnung vergleichlich Fig. 1 bekannt, bei der zur Energieversorgung des Antriebs die vom Landesnetz 1 (110 kV) gelieferte Leistung herunter­ gespannt in einer Umrichteranlage umgeformt wird. Hierzu z.B. der Beitrag von Parsch und Cießow "Die Antriebsausrüstung des Transrapid 06 mit eisen­ behafteten synchronen Langstatormotor" auf S. 5, Bild 4. Die Umrichter­ anlage besteht des weiteren aus im Unterwerk befindlichen Hochspannungs­ transformator 2 (110/20 kV) und Stromrichtertransformator 3, einen Drehstromgleich­ richter 4, einem Gleichspannungszwischenkreis 5 konstanter Spannung, Wechsel­ richtern 6 und Ausgangstransformatoren 7. Dabei dienen die Gleichrichte 4 der Sicherstellung einer konstanten Zwischenkreisspannung und die Wechsel­ richter 6 der Bereitstellung eines frequenz- und spannungsvariablen Dreh­ stromsystems.Through the publication of the Transrapid Magnetic Railway Consortium for the drive equipment of the Transrapid test facility in Emsland (TVE) "Power supply / Line Switchgear / Control and Regulation" AEG-TELEFUNKEN-BBC-Siemens, an arrangement comparable to FIG. 1 is known in which the drive is supplied with energy the power supplied by the state network 1 (110 kV) is transformed down in a converter system. For example, see the contribution by Parsch and Cießow "The drive equipment of the Transrapid 06 with iron-based synchronous long stator motor" on p. 5, Figure 4. The converter system also consists of high-voltage transformer 2 (110/20 kV) and converter transformer 3 located in the substation , A three-phase rectifier 4 , a DC intermediate circuit 5 constant voltage, alternating converters 6 and output transformers 7 . The rectifiers 4 serve to ensure a constant DC link voltage and the inverter 6 to provide a frequency and voltage variable three-phase system.

Die Wechselrichter 6 sind paarweise in zwei Gruppen I und II aufgeteilt und werden abwechselnd zur Speisung der Motorwicklung 8 in den Streckenab­ schnitten eingesetzt. Der dem jeweiligen Ort des Fahrzeuges entsprechende Motorabschnitt wird über dreiphasige Hochspannungs-Vakuumschütze 9 mit dem jeweiligen Streckenkabel 10 oder 11 verbunden. Die hier eingesetzte Schal­ tung, die Motorabschnitte abwechselnd aus zwei Streckenkabeln zu speisen (Bocksprungverfahren) ermöglicht es, die Schubkraft beim Überfahren eines Abschnittswechsels aufrecht zu erhalten und gleichzeitig die Umschaltung der Vakuumschütze leistungslos vorzunehmen.The inverters 6 are divided in pairs into two groups I and II and are used alternately to feed the motor winding 8 in the sections. The motor section corresponding to the respective location of the vehicle is connected to the respective section cable 10 or 11 via three-phase high-voltage vacuum contactors 9 . The circuitry used here to feed the motor sections alternately from two section cables (trestle procedure) makes it possible to maintain the thrust when driving over a section change and at the same time to switch the vacuum contactors without power.

Durch die Regelung des Antriebs werden Zugkraft und Geschwindigkeit des Fahrzeugs beeinflußt: Der Strom in der Statorwicklung wird so eingestellt, daß die richtige Amplitude und Phasenlage für die gewünschte Antriebs- oder Bremskraft vorliegt. Zur Regelung des synchronen Langstatormotors wird eine Information über die Pollage des Motors, d.h. eine genaue Infor­ mation über den Fahrzeugort benötigt. Dies erfolgt mit Hilfe einer induk­ tiven Pollagemessung. Sie besteht aus einem Mittelfrequenzsender am Fahr­ zeug und einer gekreuzten Meßwicklung 12 am Fahrweg. Zur Abführung der vom Fahrzeug bei Bremsbetrieb ins Unterwerk zurückgespeisten Bremsenergie sind noch Bremssteller und Bremswiderstände vorgesehen (nicht dargestellt).By regulating the drive, the tensile force and speed of the vehicle are influenced: the current in the stator winding is set so that the correct amplitude and phase position is available for the desired drive or braking force. In order to regulate the synchronous long stator motor, information about the pole position of the motor, ie precise information about the vehicle location, is required. This is done with the help of an inductive poll position measurement. It consists of a medium frequency transmitter on the vehicle and a crossed measuring winding 12 on the track. Brake actuators and braking resistors (not shown) are also provided to dissipate the braking energy fed back into the substation by the vehicle during braking operation.

Beim Betrieb des Fahrzeuges gibt es - abhängig von der Fahrgeschwindigkeit oder Motorfrequenz - zwei Betriebsbereiche: Direkteinspeisung: Hier speisen die Wechselrichter direkt in Strecke und Motor ein (vgl. Fig. 2a). Transformatoreinspeisung: Hier sind zwischen Wechselrichter und Strecke Transformatoren 7 zur Spannungserhöhung eingeschaltet (vgl. Fig. 2b).During operation of the vehicle there are - depending on the traveling speed or motor frequency - two regions of operation: direct feed: Here, the inverters feed directly in line and motor (cf. Fig. 2a.). Transformer feed: Here, transformers 7 are switched on between the inverter and the line to increase the voltage (see FIG. 2b).

Der Direktbetrieb dient der Anfahrt (f = 0 bis 60 Hz). Hierbei sind vier Drehstromtransformatoren mit primärseitiger Mittelanzapfung vorgesehen, die jeweils von je zwei parallel geschalteten, ein Paar bildenden Drehstromwechsel­ richtern 6 gespeist werden. Bei höheren Fahrgeschwindigkeiten (f = 60 bis 250 Hz) wird auf Transformatorbetrieb umgeschaltet.The direct mode serves the approach ( f = 0 to 60 Hz). Here, four three-phase transformers with primary-side center tapping are provided, each of which are powered by two parallel-connected, pair-forming three-phase alternators 6 . At higher driving speeds ( f = 60 to 250 Hz), the system switches to transformer operation.

Hier dienen die Einzeltransformatoren 7 im herkömmlichen Sinne einer Abwärtstransformierung, die jedoch durch sekundärseitige Reihen­ schaltung für die Streckeneinspeisung über die Primärspannung hinaus an­ hebbar ist. Dazu sind vergleichlich Fig. 2b die Sekundärwicklungen 7 b von z.B. vier Ausgangstransformatoren 7 in Reihe geschaltet. Die Transforma­ toren dienen einerseits in Verbindung mit der Reihenschaltung der vier Sekundärwicklungen der Erhöhung der Wechselrichterausgangsspannung, zur Ermöglichung einer Spannungssteuerung im oberen Frequenzbereich und an­ dererseits durch phasenmäßigen Versatz einer stufenförmigen - ober­ schwingungsreduzierten - Ausgangsspannung. Die Wechselrichter werden da­ bei in Vollaussteuerung, d.h. ohne Pulsen betrieben; die Spannungssteue­ rung erfolgt durch sogenanntes Phasenschwenken.Here, the individual transformers 7 serve in the conventional sense of a step-down transformation, which, however, can be raised by secondary-side series connection for the line feed beyond the primary voltage. For this purpose, vergleichlich Fig. 2b, the secondary windings 7b of, for example four output transformer 7 connected in series. The transformers serve, on the one hand, in conjunction with the series connection of the four secondary windings to increase the inverter output voltage, to enable voltage control in the upper frequency range and, on the other hand, due to the phase offset of a step-shaped - upper vibration-reduced - output voltage. The inverters are operated at full level, ie without pulses; the voltage control takes place by so-called phase swiveling.

Im Direktbetrieb ist nur ein Wechselrichter-Paar eingeschaltet, die ande­ ren werden nicht angesteuert. Die Primärwicklung 7 a des aktiven Transfor­ mators wirkt nur als Stromteilerdrossel, wobei in die Strecke über die Mittelanzapfung eingespeist wird. Die Sekundärwicklungen sind abgeschal­ tet. Das aktive Wechselrichterpaar arbeitet zur Spannungssteuerung im Pulsbetrieb (vgl. Fig. 2a).In direct operation, only one pair of inverters is switched on, the others are not controlled. The primary winding 7 a of the active transformer only acts as a current divider choke, feeding into the line via the center tap. The secondary windings are switched off. The active pair of inverters works for voltage control in pulse mode (cf. FIG. 2a).

Die Umschaltung der beiden Speisezustände erfolgt nach Sperrung der Wechselrichterpaare leistungslos über Schütze. Dabei wird die Schub- bzw. Bremskraft des Fahrzeuges für ca. 1 Sekunde unterbrochen.The two food states are switched after the Inverter pairs without power via contactors. The thrust or Braking force of the vehicle interrupted for approx. 1 second.

Nicht nur die Schubkraftunterbrechung ist unerwünscht. Insbesondere bei Direktbetrieb wird nur eine maximale Motorspannung von ca. 1,1 kV je Phase erreicht, wodurch auch nur niedrige Anfahrbeschleunigungen bei unterwerks­ fernen Schaltabschnitten erreicht wird.It is not only the interruption in thrust that is undesirable. Especially at Direct operation only has a maximum motor voltage of approx.1.1 kV per phase achieved, which means that only low acceleration at substations far switching sections is reached.

Hier setzt die Erfindung ein mit der Aufgabe, ohne Einsatz von Ausgangs­ transformatoren die Schub- und Bremskraftlücken zu vermeiden, eine ober­ schwingungsarme Ausgangsspannung zur Verfügung zu stellen und durch Erhöhung der Unterwerksausgangsspannung eine ausreichende Motorspannung bei der Anfahrt sicherzustellen. Dabei wird von günstigeren Wechselrichterschaltungen mit abschaltbaren Hochleistungshalb­ leitern ausgegangen.Here, the invention sets in with the task without using output transformers to avoid the thrust and braking force gaps, an upper to provide low-vibration output voltage and by increasing the substation output voltage one ensure sufficient motor voltage when starting. Here is from cheaper inverter circuits with high performance half that can be switched off headed out.

Die gestellte Aufgabe wird nach der Erfindung gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.The object is achieved according to the invention according to the characterizing Features of claim 1 solved. Further advantageous configurations can be found in the subclaims.

Es zeigenShow it

Fig. 1, 2a und 2b bekannte beschriebene Umrichtereinrichtungen Fig. 1, 2a and 2b known Umrichtereinrichtungen described

Fig. 3 das Prinzip des neuen Umrichtersystems unter Verwendung eines Dreipunktwechselrichters Fig. 3 shows the principle of the new converter system using a three-point inverter

Fig. 4 die Schaltung eines Dreipunktwechselrichters Fig. 4 shows the circuit of a three-point inverter

Fig. 5 Kurvenverlauf der Ausgangsspannung eines Drei­ punktwechselrichters Fig. 5 curve of the output voltage of a three-point inverter

Fig. 6 Schema eines Fünfpunktwechselrichters Fig. 6 Scheme of a five-point inverter

Fig. 7 Kurvenverlauf der Ausgangsspannung eines Fünf­ punktwechselrichters Fig. 7 curve of the output voltage of a five-point inverter

Fig. 8 prinzipielle Schubkraft- und Geschwindigkeits­ verläufe in Gegenüberstellung. Fig. 8 basic thrust and speed curves in comparison.

Zu den Fig. 1, 2a und 2b ist schon Stellung genommen worden.To FIGS. 1, 2a and 2b position has been taken already.

In Fig. 3 ist mit 16 ein Dreipunktwechselrichter dargestellt, der von zwei Gleichrichtern 14, 14′ gespeist wird, die wiederum von einem Gleichrich­ tertransformator entsprechend Bezugszeichen 3 in Fig, 1 versorgt werden. Die beiden Gleichrichter 14 und 14′ sind ausgangsseitig in Reihe geschal­ tet. Außer einem + und einem - Ausgang ist ein in jeder Richtung mit Wirk­ leistung belastbarer Mittel- oder Teilspannungsabgriff M vorgesehen. Es sind so zwei in Reihe schaltbare Gleichspannungsnetze oder Teilspannungen vorhanden. Spannungsverstellung wird speziell im Bereich hoher Motorfre­ quenzen durch Variation der einzelnen Teilspannungen erzielt. Der Wechselrichter arbeitet hierbei in Vollaussteuerung. Die drei Abgriffe sind an die Eingänge des Wechselrichters 16 geführt. Die Ausgänge des Wechselrichters sind mit RST bezeichnet. Mit 17 und 17′ sind zwei Glättungskondensatoren dargestellt. Jedem Teilzwischenkreis ist ein Brems­ steller 18 bzw. 18′ zuschaltbar, der bei Bremsbetrieb (generatorischem Betrieb) die anfallende Bremsenergie auf Bremswiderstände 19, 19′ schaltet.In Fig. 3, 16 is a three-point inverter, which is fed by two rectifiers 14 , 14 ', which in turn are supplied by a rectifier transformer according to reference numeral 3 in Fig. 1 . The two rectifiers 14 and 14 'are switched in series on the output side. In addition to a + and a - output, a medium or partial voltage tap M that can be loaded with active power in each direction is provided. There are two direct voltage networks or partial voltages that can be connected in series. Voltage adjustment is achieved especially in the area of high motor frequencies by varying the individual partial voltages. The inverter works in full control. The three taps are led to the inputs of the inverter 16 . The outputs of the inverter are labeled RST . With 17 and 17 'two smoothing capacitors are shown. Each intermediate circuit is a brake actuator 18 or 18 'switchable, which switches the braking energy to brake resistors 19 , 19 ' during braking operation (generator operation).

Der Fig. 4 ist die innere Schaltung eines Dreipunktwechselrichters entnehm­ bar. Erkennbar sind (pro Phase) die Hauptthyristoren 20, 21, 23, 24 sowie die Kopplungs- und Freilaufdioden 22, 25, 26, 27. Mit +, -, M sind wieder die drei Einspeisepunkte und mit 17, 17′ die beiden - hier nur einmal vor­ handenen - Glättungskondensatoren erkennbar. Solche Dreipunktwechselrich­ ter sind an sich bekannt. Neu ist die Art der Anwendung für den vorliegen­ den Zweck. Durch besondere Reihenfolge in der Ansteuerung der GTO-Thyri­ storen ist es möglich, daß die Ventile nur mit der Spannung einer der in Reihe geschalteten Glättungskondensatoren 17 bzw. 17′ oder auch mit der doppelten Spannung beaufschlagt werden. Fig. 4 is the internal circuit of a three-point inverter removed bar. The main thyristors 20 , 21 , 23 , 24 and the coupling and free-wheeling diodes 22 , 25 , 26 , 27 can be seen (per phase). With +, -, M again the three feed points and with 17, 17 ' the two - here only present - smoothing capacitors. Such three-point inverter ter are known per se. What is new is the type of application for the present purpose. Due to a special sequence in the control of the GTO-Thyri, it is possible that the valves are only acted upon with the voltage of one of the smoothing capacitors 17 or 17 'connected in series or with double the voltage.

Steuert man z.B. für eine Phase R und positiver Halbwelle z.B. zunächst nur Ventil 20 an und 21 noch nicht, dann kommt (vgl. Fig. 4) unter der Annahme Phase S ist auf "-" geschaltet folgender Stromverlauf zustande: M, 22, 20, R, Last L 1, S. D.h. es liegt an L die halbe Spannung. Wird auch Ventil 21 angesteuert, dann geht der Stromverlauf vom + aus und die volle Spannung (Stufensprung) liegt an. In gleicher Weise wird dann in Rück­ wärtsrichtung richtig gelöscht und der Vorgang für die negative Halbwelle wiederholt. über die Gleichrichter 14, 14′ können die Teilspannungen vari­ abel und damit jeder Spannungszwischenwert an der Last L eingestellt werden.If, for example, for a phase R and a positive half-wave, for example, only valve 20 is actuated and 21 is not yet activated, then (see FIG. 4), assuming phase S , the following current profile is switched to "-": M , 22 , 20 , R , load L 1 , S. Ie half of the voltage is due to L. If valve 21 is also activated, the current flow starts from + and the full voltage (step change) is present. In the same way, the backward direction is then correctly deleted and the process is repeated for the negative half-wave. Via the rectifier 14 , 14 ', the partial voltages can be varied and thus any intermediate voltage value can be set at the load L.

Fig. 5 zeigt die erzielbare Spannungskurvenform bei Vollaussteuerung eines Dreipunktwechselrichters. Bei einer Unterteilung der Gleichspannungsein­ speisung - wie geschildert auf zwei in Reihe geschaltete Speisesysteme (Dreipunktwechselrichter) - läßt sich der Oberschwingungsgehalt der Aus­ gangsspannung gegenüber einen "normalen" Wechselrichter verringern. Durch weitere Unterteilung der Einspeisung (Fünfpunktwechselrichter) entsprechend Fig. 6 läßt sich die Ausgangsspannung mit vier Stufen erzielen vgl. Fig. 7. Mit dieser Kurvenform lassen sich noch weitergehend die durch Kapazitäten der Streckenverschaltung hervorgerufenen Oberschwingungsströme in Grenzen halten. Auch Schaltungen mit noch höherwertigen Mehrpunktwechselrichtern sind denkbar. Fig. 5 shows the achievable voltage waveform at full load of a three-level inverter. With a subdivision of the DC voltage supply - as described on two series-connected supply systems (three-point inverters) - the harmonic content of the output voltage can be reduced compared to a "normal" inverter. By further subdividing the feed (five-point inverter) according to FIG. 6, the output voltage can be achieved with four stages cf. Fig. 7. With this curve shape, the harmonic currents caused by the capacitance of the line connection can be kept within limits. Circuits with even higher quality multi-point inverters are also conceivable.

Bei der Erfindung erfolgt somit anders als bislang die erforderliche Spannungseinstellung entsprechend den Motoranforderungen weitgehend durch die speisenden Gleichrichter. Die Wechselrichter arbeiten vorwiegend in Vollaussteuerung bei gleicher Kurvenform der Ausgangsspannung. Lediglich im unteren Frequenz- bzw. Spannungsbereich (< 10 Hz) wird noch ein Puls­ betrieb der Wechselrichter erforderlich sein, um störende Stromober­ schwingungen zu vermeiden. Die Anzahl der im Wechselrichter direkt in Reihe zu schaltenden GTO-Thyristoren hängt von der Wahl der Stufenzahl ab. Das erfindungsgemäße Umrichtersystem ist vollkompatibel mit den gebräuchlichen Stromeinspeiseverfahren, wie Bocksprung- oder Wechselschrittverfahren. In the case of the invention, therefore, the required procedure is different from that previously Voltage setting largely according to the motor requirements the feeding rectifiers. The inverters mainly work in Full control with the same curve shape of the output voltage. Only in the lower frequency or voltage range (<10 Hz) there is still a pulse Operation of the inverter may be necessary to avoid disturbing current to avoid vibrations. The number of in series in the inverter GTO thyristors to be switched depend on the choice of the number of stages. The The converter system according to the invention is fully compatible with the conventional ones Electricity feed-in processes, such as leapfrog or alternating step processes.  

Neben der Einsparung der Ausgangstransformatoren von erheblichem Gewicht (zusammen z.B. um 80 t) und der nicht unerheblichen Kosten, wird auch die Erstellung in den Unterwerken vereinfacht. Ganz besonders im Vordergrund steht jedoch die Vermeidung von Schubkraft- und Bremskraftlücken, wie sie bisher nicht umgehbar waren.In addition to saving the output transformers of considerable weight (together e.g. around 80 t) and the not inconsiderable costs, the will Creation in the substations simplified. Especially in the foreground However, there is the avoidance of thrust and braking force gaps as they do were previously unavoidable.

Fig. 8 zeigt in Gegenüberstellung prinzipielle Schubkraft- und Geschwin­ digkeitsverläufe. Dabei beziehen sich die beiden oberen Kurven auf die Geschwindigkeit, die unteren auf die Schubkraft, wobei das erfindungsge­ mäße System jeweils in Vollstrich und das alte gestrichelt dargestellt ist. Deutlich erkennbar ist die beim bekannten Umrechnersystem wegen des Um­ schaltens von Direktspeisung auf Transformatorbetrieb vorhandene Schub­ kraftlücke (ca. 1 Sekunde lang). Eine ähnliche Unterbrechung tritt auch beim Bremsbetrieb auf. Die in Fig. 8 darüber zugehörige Geschwindigkeit V verharrt beim bekannten Umrichtersystem deshalb für diese Zeit (Be­ schleunigung Null) und steigt erst nach Wiedereinsetzen der Schubkraft F weiter an. Demgegenüber bleibt beim erfindungsgemäßen Umrichtersystem die Schubkraft F konstant und die Geschwindigkeit kann kontinuierlich mit gleichmäßiger Beschleunigung ansteigen. Fig. 8 shows a comparison of the basic shear force and speed developments. The two upper curves relate to the speed, the lower to the thrust, with the system according to the invention being shown in full lines and the old one in dashed lines. The thrust force gap in the known converter system due to the switchover from direct supply to transformer operation is clearly recognizable (approx. 1 second). A similar interruption also occurs when braking. The speed V associated therewith in FIG. 8 remains in the known converter system for this time (acceleration zero) and only increases further after the thrust force F is reinstated. In contrast, the thrust force F remains constant in the converter system according to the invention and the speed can increase continuously with uniform acceleration.

Dadurch, daß die GTO-Wechselrichter im Kommutierungsaugenblick wesent­ lich geringere Überspannungen als herkömmliche Thyristor-Wechselrichter erzeugen und auch der Blindspannungsabfall vorgeschalteter Transformatoren nicht mehr berücksichtigt zu werden braucht, läßt sich die Unterwerks­ spannung bei gleicher Grenzbeanspruchung der Kabel erheblich steigern (z.B. um 20%). Die Schaltabschnittslängen lassen sich hierdurch um etwa 50% erhöhen, d.h. die Streckenlängen können mehr als verdoppelt werden. Dies bringt entscheidende wirtschaftliche Vorteile entweder in einer ge­ ringeren Anzahl zu installierender Unterwerke oder in weniger Schaltstellen längs der Strecke. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Umrichter­ systems ist die Möglichkeit, die volle Ausgangsspannung U auch bei Ge­ schwindigkeiten unterhalb 100 km/h (ca. 50 Hz) zur Verfügung stellen zu können. Dies war bisher mit Ausgangstransformatoren nicht der Fall und führte bei Anfahrten in Unterwerksferne zu bedenklich reduzierten Motor­ strömen. Diese Vorteile wiegen den gewissen Mehraufwand an Gleichrichter­ einspeisung mehr als auf.Because the GTO inverters generate significantly lower overvoltages than conventional thyristor inverters at the moment of commutation and the reactive voltage drop of upstream transformers no longer needs to be taken into account, the substation voltage can be increased considerably (e.g. by 20%) for the same limit stress on the cables. . As a result, the switching section lengths can be increased by about 50%, ie the route lengths can be more than doubled. This brings decisive economic advantages either in a smaller number of substations to be installed or in fewer switching points along the route. Another advantage of the converter system according to the invention is the possibility of being able to provide the full output voltage U even at speeds below 100 km / h (approx. 50 Hz). This was previously not the case with output transformers and led to a dangerously reduced motor current when approaching the substation. These advantages more than outweigh the certain additional effort for rectifier feed.

Claims (6)

1. Umrichtersystem, insbesondere zur Steuerung von Langstator-Drehstrom- Linearmotoren elektrischer Bahnen, mit einer durch Gleichrichter ge­ wonnenen Zwischenkreisgleichspannung aus der Wechselrichter gespeist werden, die eine spannungs- und frequenzvariable Mehrphasenversorgung bereitstellen, wobei bei niederen Motorfrequenzen die Spannungs­ steuerung durch Pulsbetrieb des Wechselrichters und bei höheren Motor­ frequenzen durch Summation von einzelnen Teilspannungen erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß ein transformatorloser Be­ trieb bei allen Frequenzen über einen Mehrpunktwechselrichter mit ab­ schaltbaren Hochleistungshalbleitern (16) erfolgt, bei dem eingangs­ seitig mehrere Teilgleichspannungen (+/M; M/-) in Reihe schaltbar sind und bei dem eine Spannungsverstellung, speziell im Bereich hoher Motorfrequenzen durch Variation der einzelnen Zwischenkreisspannungen über die Gleichrichter (14, 14′) erzielbar ist, wobei der Wechsel­ richter (16) vorwiegend in Vollaussteuerung bei gleicher Kurvenform der Ausgangsspannung betrieben wird.1. converter system, in particular for controlling long-stator three-phase linear motors of electrical railways, are fed with a DC link voltage obtained by rectifier from the inverter, which provide a voltage and frequency-variable multiphase supply, the voltage control by pulse operation of the inverter and at low motor frequencies at higher motor frequencies by summation of individual partial voltages, characterized in that a transformerless operation at all frequencies via a multi-point inverter with switchable high-power semiconductors ( 16 ) takes place, in which several partial direct voltages (+ / M; M / -) in on the input side Series are switchable and in which a voltage adjustment, especially in the area of high motor frequencies by varying the individual intermediate circuit voltages via the rectifier ( 14 , 14 ') can be achieved, the inverter ( 16 ) predominantly in full control at g easier curve shape of the output voltage is operated. 2. Umrichtersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die verschiedenen Teilgleichspannungen aus separaten Gleichrichter­ stufen gebildet werden, die ausgangsseitig unter Bildung von wenigstens einem gemeinsamen Spannungsteilerabgriff an den Mehrpunktwechselrichter (16) herangeführt sind.2. Converter system according to claim 1, characterized in that the different partial DC voltages are formed from separate rectifier stages, which are brought out on the output side to form at least one common voltage divider tap on the multi-point inverter ( 16 ). 3. Umrichtersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß zwei Gleichrichterstufen (14, 14′) mit einem mittleren, in jeder Richtung mit Wirkleistung belastbaren Mittelspannungsteilerab­ griff (M) vorgesehen sind, die auf einen Dreipunktwechselrichter (16) speisen (Fig. 3).3. Converter system according to claim 1 or 2, characterized in that two rectifier stages ( 14 , 14 ') with a medium, in each direction loadable with active power medium voltage divider handle ( M ) are provided, which feed to a three-point inverter ( 16 ) ( Fig . 3). 4. Umrichtersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem jeweils einen Ausgang der Gleichrichterstufen (+ oder -) und dem zugeordneten gemeinsamen Spannungsteilerabgriff (M) je ein Glättungskondensator (17, 17′) parallel geschaltet ist.4. Converter system according to claim 3, characterized in that between each one output of the rectifier stages (+ or -) and the associated common voltage divider tap ( M ) each have a smoothing capacitor ( 17 , 17 ') is connected in parallel. 5. Umrichtersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vier Gleichrichterstufen mit zugeord­ neten Spannungsteilerabgriffen auf einen Fünfpunktwechselrichter speisen (Fig. 6).5. Converter system according to one of the preceding claims, characterized in that four rectifier stages with assigned voltage divider taps feed on a five-point inverter ( Fig. 6). 6. Umrichtersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß über die Art der Ansteuerung des Wechsel­ richters, eine gestufte Ausgangsspannungskurvenform erzielbar ist.6. Converter system according to one of the preceding claims, characterized characterized that about the type of control of the change richters, a stepped output voltage waveform can be achieved.
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