WO1998024173A1 - System for operating industrial plants in the megawatt range - Google Patents

System for operating industrial plants in the megawatt range Download PDF

Info

Publication number
WO1998024173A1
WO1998024173A1 PCT/DE1997/002693 DE9702693W WO9824173A1 WO 1998024173 A1 WO1998024173 A1 WO 1998024173A1 DE 9702693 W DE9702693 W DE 9702693W WO 9824173 A1 WO9824173 A1 WO 9824173A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
drive system
bridge
supply network
bridge circuits
voltage
Prior art date
Application number
PCT/DE1997/002693
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Rolf-Dieter Klug
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Publication of WO1998024173A1 publication Critical patent/WO1998024173A1/en
Priority to FI991085A priority Critical patent/FI991085A0/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/145—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/155—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H02M7/19—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only arranged for operation in series, e.g. for voltage multiplication
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/40—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
    • H02M5/42—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/44—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
    • H02M5/443—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M5/45—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H02M5/4505—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only having a rectifier with controlled elements

Definitions

  • the invention relates to a drive system in the megawatt range for industrial plants, in particular for plants in the basic materials industry, with at least one electric motor and at least one converter via which the electric motor is connected to an AC power supply network.
  • the object of the invention is therefore to minimize the switching power loss in converters, in particular with self-guided bridge circuits in the megawatt range, while at the same time minimizing the harmonic content. It is desirable to achieve a finer gradation of the switching frequencies than that which results from the use of odd multiples of the fundamental oscillation. It is also desirable to make the converter as small and inexpensive as possible.
  • a drive system in the megawatt range for industrial plants in particular for plants in the basic materials industry, with at least one electric motor and at least two bridge circuits, which are part of at least one converter, via which the electric motor with one
  • the AC power supply network is connected, solved, the bridge circuits having power semiconductors which are ignited with a certain switching frequency and / or extinguished, ie switched, the switching frequency of at least one bridge circuit being equal to the fundamental oscillation or a multiple of the basic oscillation of the AC voltage of the energy supply network and the switching frequency of at least one further bridge circuit is equal to another multiple of the basic oscillation of the AC voltage of the energy supply network and the switching frequencies of the bridge circuits are changed between them.
  • the switching frequencies for the inverters switching losses occur on average over time according to the mean value of the switching frequency, and not switching losses according to the highest switching frequency. In this way, the power semiconductors are subjected to less thermal stress.
  • the harmonics content in the output variables current and voltage results in accordance with the average value that would result if the two bridge circuits were operated with the average value of the switching frequencies.
  • output variables ie current and voltage
  • the switching frequencies of the bridge circuit are changed between them at regular or approximately regular intervals. Due to the regular change of the switching frequencies for the converters, in particular in short periods of time, switching losses occur in a short time average according to the average value of the switching frequency, so that a short-term thermal overload can also be avoided.
  • the switching frequencies of the bridge circuit are changed between them after a basic oscillation period or a multiple of the basic oscillation period, the change after a basic oscillation period having proven to be particularly advantageous.
  • the switching frequencies of the bridge circuit are alternated between them as a function of their thermal load, the thermal load being advantageously monitored by measurement or by calculation. This measure prevents peaks in thermal stress.
  • the switching frequencies of the bridge circuit are alternated between them in such a way that each bridge circuit is operated on average, in particular over a short period, with approximately the same switching frequencies. This measure is advantageously suitable for keeping the thermal loads on the bridge circuits constant even over a short time period.
  • the switching frequency of at least one bridge circuit is equal to an odd multiple, in particular equal to three times and / or five times, the fundamental oscillation of the AC voltage of the energy supply network.
  • the bridge circuit of the drive system according to the invention is also particularly suitable for power compensation, in which case it is in particular not used in conjunction with an electric motor.
  • FIG. 1 shows basic principles of the drive system according to the invention, IG 2a, b, c, d, e each a three-phase circuit with current addition, IG 2f, g each a three-phase circuit with voltage addition, IG 2h a three-phase circuit with torque addition, IG 3a self-guided bridge circuit with voltage intermediate circuit bridge in two-point circuit, IG 3b self-guided bridge circuit with voltage intermediate circuit bridge in three-point circuit, IG 3c self-commutated DC bridge IG 4a, b, c voltage intermediate circuits in two-point scarf ⁇ tung, IG 4d, e, f voltage intermediate circuits in three-point circuit, IG 4g, h, i current intermediate circuits, IG 5 two Pul ⁇ mu ⁇ ter for a Phase module of a DC link bridge in three-point connection, IG 6 two pulse patterns for the alternating use of pulse numbers,
  • Reference numeral 1 shows the basic principle of the drive system according to the invention.
  • Reference numeral 1 designates a three-phase circuit, reference numerals 2 and 3 bridge circuits and reference numeral 4 a direct current circuit.
  • FIGS. 2a to 2h show possible embodiments of the three-phase circuit 1 according to FIG. 1.
  • FIGS. 2a to 2e denote Three-phase circuits with current addition
  • FIG. 2g and 2f three-phase circuits with voltage addition
  • FIG. 2h a three-phase circuit with torque addition.
  • the three-phase circuits according to FIGS. 2a and 2b each have an energy supply network and two transformers 13, 14, 15, 16, via which the
  • Bridge circuits 2 and 3 according to FIG. 1 are supplied with energy from the energy supply networks 10 and 11. This example is carried out safely in FIG. 7 (see reference numerals 60, 61 and 62). A similar architecture is shown in FIG. 2c, the transformers being replaced by chokes 17 and 18.
  • Reference numeral 12 denotes a power supply network.
  • the three-phase circuit 1 according to FIG. 1 has an electric motor 19, 20 and chokes 21, 22, 23, 24.
  • the dro ⁇ eln 23,24 in FIG 2e are inductively coupled.
  • FIGS. 2f and 2g show three-phase circuits with voltage addition, the three-phase circuit in FIG. 2f having a network 25 and a transformer 55 with an open secondary winding.
  • the three-phase circuit according to FIG. 2g has a motor 26 with an open winding.
  • FIG. 2h shows a three-phase circuit with three-phase addition, the three-phase circuit having an electric motor 27 with two separate winding systems.
  • FIGS. 3a, b, c show bridge circuits which are possible embodiments of the bridge circuits 2 and 3 according to FIG. 1.
  • 3 a shows a self-guided bridge circuit with a voltage intermediate bridge in a two-point circuit.
  • 3b a self-guided bridge circuit with Spanmmgszwi ⁇ chenkrei ⁇ - bridge in three-point circuit and 3c a self-guided current link bridge.
  • Reference numerals 32, 33, 34 and 37 denote power semiconductors of the bridge circuits.
  • 4a to 4i show DC circuits according to reference number 4 from FIG. 1.
  • FIG. 4a to 4c show voltage circuits in two-point circuit
  • FIG. 4d to 4f voltage intermediate circuits in three-point circuit
  • FIG. 4g to 4i current intermediate circuits Reference numerals 43, 44, 46, 51, 84, 85, 86, 87, 89, 110, 111, 112, 113, 114 denote capacitors and reference numerals 52, 53, 54, 55, 56, 127 inductors.
  • Reference symbols 40, 41, 42, 80, 81, 82, 83, 47, 48, 49, 50, 126 denote further circuit elements. If, for example, the three-phase circuit 1 according to FIG. 1 is designed in accordance with the examples according to FIG. 2a, b, c or 2f, the further circuit elements 40, 41, 42, 44, 80, 81, 82, 43, 47, 48, 49, 50,126 each have two bridge circuits and a three-phase motor.
  • phase module 115 shows two pulse patterns for a phase module 115 of a voltage link bridge in a three-point circuit.
  • reference numeral 120 designates the three-phase side and reference numeral 121 the direct current side.
  • the pulse patterns 122, 123 in FIG. 5 show conventional pulse patterns.
  • the phase module 115 is e.g. switched with either the pulse pattern 122 or the pulse pattern 123.
  • pulse pattern 122 corresponds to a switching frequency which is equal to the fundamental oscillation of the AC voltage supply network
  • pulse pattern 123 corresponds to a switching frequency which is equal to three times the fundamental oscillation of the AC voltage network.
  • Pulse pattern 124 shows, for example, the pulse pattern for bridge circuit 2 according to FIG. 1 and pulse pattern 125 da ⁇ pulse pattern for bridge circuit 3 according to FIG. 1.
  • the switching frequencies for switching the semiconductors of the bridge circuits are changed after a period of the fundamental oscillation of the AC voltage of the power supply network has elapsed.
  • the bridge circuits are alternately with a switching frequency according to the fundamental oscillation of the AC voltage of the energy giever ⁇ orgung ⁇ netze ⁇ and triple the basic oscillation of the AC voltage of the energy supply network.
  • the two bridges can alternately with a switching frequency according to three and five times that
  • the bridge circuits are operated alternately with a switching frequency according to the basic oscillation and three times the basic oscillation of the alternating voltage of the energy supply network.
  • the bridge circuits are operated with a switching frequency in accordance with three times the basic oscillation of the AC voltage of the energy supply network.
  • the bridge circuits are operated alternately with a switching frequency in accordance with three times the basic oscillation and five times the basic oscillation of the AC voltage of the energy supply network.
  • the bridge circuits with a Wennfre ⁇ be the AC voltage of the operated Energythesesnetze ⁇ sequence according to five times the fundamental frequency.
  • the bridge circuits are operated alternately with a switching frequency according to the fundamental oscillation and twice the basic oscillation of the alternating voltage supply .
  • three bridge circuits can also be achieved, two bridge circuits with a switching frequency according to the fundamental oscillation of the AC voltage of the energy supply network and one Bridge circuit is operated according to three times the basic oscillation of the alternating voltage of the energy supply network and, according to the invention, the switching frequency is changed through all three bridges, in particular periodically.
  • a first converter 74 and a second converter 75 are each connected on the output side to one side 71 and 72 of the open three-phase winding of the three-phase motor 73.
  • this arrangement achieves a particularly advantageous operating behavior since, provided the pulse method is appropriately coordinated, a largely sinusoidal current profile in the motor with a low harmonic content is achieved even at a low switching frequency of the GTO thyristors.
  • the first converter 74 is connected to the energy supply network 60 via an optional network-side additional inductance 63 and a first transformer 61, for example in a star / delta connection.
  • the second converter 75 is connected to the power supply network 60 via an optional line-side additional inductance 64 and a second transformer 62, advantageously offset electrically by 30 ° with respect to the first transformer 61 (for example in a star / star connection).
  • This arrangement leads to particularly favorable network reactions on the network, in particular if, as in the present example, the converters consist of partial converters in three-point connection. In this case, the fundamental oscillation of the self-commutated line converters leads to a sinusoidal current profile with a very low harmonic content.
  • the two converters 74 and 75 each have partial converters 66 and 65 on the network side and partial converters 69 and 70 on the machine side, which are each connected via a DC intermediate circuit 67 and 68, respectively.
  • the two DC voltage intermediate circuits 67 and 68 are electrically separated from one another.
  • all partial converters 66, 65, 69, 70 are designed in a three-point circuit, preferably with RC-GTO' ⁇ .
  • FIG. 8 shows a converter 95, 96, 97, 98 according to the invention in a rolling mill.
  • the rolling stock 103 is rolled in the rolling stands 104, 105, 106, 107, which are driven by electric motors 99, 100, 101, 102.
  • the motors 99, 100, 101, 102 are fed via a transformer 91, 92, 93, 94 and a converter 95, 96, 97, 98 according to the invention through a power supply network 90.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Ac-Ac Conversion (AREA)

Abstract

A system for operating industrial plants in the megawatt range, in particular primary industry installations, has at least one electromotor and at least two bridge circuits which form a part of at least one frequency converter that connects the electromor to an alternating voltage energy supply network. The bridge circuits have power semiconductors which are turned on and/or off, i.e. switched at a particular switching frequency. The switching frequency of at least one bridge circuit equals the fundamental component or a multiple of the fundamental component of the alternating voltage of the energy supply network and the switching frequency of at least another bridge circuit equals another multiple of the fundamental frequency of the alternating voltage of the energy supply network, the switching frequencies of the bridge circuits alternating between these two.

Description

Beschreibungdescription
Antriebssystem im Megawattbereich für IndustrieanlagenDrive system in the megawatt range for industrial plants
Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem im Megawattbereich für Industrieanlagen, insbesondere für Anlagen der Grundstoffindustrie mit zumindest einem Elektromotor und zumindest einem Umrichter über den der Elektromotor mit einem Wechsel- spannungsenergieversorgungsnetz verbunden ist .The invention relates to a drive system in the megawatt range for industrial plants, in particular for plants in the basic materials industry, with at least one electric motor and at least one converter via which the electric motor is connected to an AC power supply network.
Im hohen Leistungsbereich - ab einigen Megawatt - werden selbstgeführte Brückenschaltungen in Umrichtern, wie z.B. Zwischenkreiεwechselrichter, wie sie z.B. bei Walzwerksantrieben zum Einsatz kommen, mit relativ niedriger Schaltfre- quenz betrieben, um die thermische Verlustleistung in Grenzen zu halten. Dabei ist unter Schaltfrequenz die Frequenz zu verstehen, mit der die Leistungshalbleiter des Umrichters gezündet und/oder gelöscht werden. Grundsätzlich besteht die Forderung selbstgeführte Brückenschaltungen eines Umrichters mit möglichst hoher Frequenz zu schalten, um den Oberschwingungsanteil im Strom und damit den Klirrfaktor zu verringern. Auf der anderen Seite führt eine hohe Schaltfrequenz zu hohen Verlustleistungen in den Leistungshalbleitern des Umrichters und damit zu hoher thermischer Beanspruchung der Leistungs- halbleiter. Diese thermische Beanspruchung ist für Umrichter in einem hohen Leistungsbereich, d.h. ab einigen Megawatt besonders kritisch, so daß Umrichter in diesem Leistungsbereich mit geringen Frequenzen geschaltet werden. Da jedoch die erreichbare Qualität der Klemmenspannung bzw. des Ausgangs- Stroms bezüglich Oberschwingungen stark von der Schaltfrequenz abhängt, führt dieses Vorgehen zu einem niedrigen Qualitätsniveau der Klemmenspannung bzw. des Ausgangsstroms. Aus verschiedenen Gründen ist es im übrigen vorteilhaft, als mittlere Halbleiterschaltfrequenz nur ganzzahlige ungerade Vielfache der Grundschwingungsfrequenz zu verwenden, und dasIn the high power range - from a few megawatts - self-commutated bridge circuits in converters, such as intermediate circuit inverters, such as those used in rolling mill drives, are operated with a relatively low switching frequency in order to keep the thermal power loss within limits. Switching frequency is to be understood as the frequency with which the power semiconductors of the converter are ignited and / or extinguished. Basically, there is a requirement to switch self-commutated bridge circuits of a converter with the highest possible frequency in order to reduce the harmonic content in the current and thus reduce the distortion factor. On the other hand, a high switching frequency leads to high power losses in the power semiconductors of the converter and thus to high thermal stress on the power semiconductors. This thermal stress is particularly critical for inverters in a high power range, ie from a few megawatts, so that inverters in this power range are switched at low frequencies. However, since the achievable quality of the terminal voltage or the output current with regard to harmonics depends strongly on the switching frequency, this procedure leads to a low quality level of the terminal voltage or the output current. For various reasons, it is also advantageous to use only integer odd numbers as the mean semiconductor switching frequency To use multiples of the fundamental frequency, and that
Schaltmuster mit der Grundschwingung zu synchronisieren.To synchronize switching patterns with the fundamental vibration.
Aufgrund der starken Stufigkeit bei der Wahl zwischen Grund- schwingungstaktung, d.h. mit einer Schaltfrequenz die gleich der Grundschwingung der Wechselspannung des Energieversorgungsnetzes ist, dreifach Taktung, d.h. Schalten mit dem Dreifachen der Grundfrequenz der Wechselspannung des Energieversorgungsnetzes, und Fünffachtaktung, d.h. Schalten mit dem Fünffachen der Grundfrequenz der Wechselspannung des Energieversorgungsnetzes, ist eine gleichzeitige Optimierung der Schaltverluste einerseits (möglichst niedrige Schaltfrequenz) und der Oberschwingungen andererseits (möglichst hohe Schaltfrequenz) oft nicht möglich.Due to the high level of choice when choosing between fundamental oscillation, i.e. with a switching frequency that is equal to the fundamental oscillation of the AC voltage of the power supply network, triple clocking, i.e. Switching with three times the basic frequency of the AC voltage of the power supply network, and five times the clocking, i.e. Switching with five times the basic frequency of the AC voltage of the power supply network, a simultaneous optimization of the switching losses on the one hand (switching frequency as low as possible) and the harmonics on the other hand (switching frequency as high as possible) is often not possible.
Aufgabe der Erfindung ist demzufolge eine Minimierung der Schaltverlustleistung bei Umrichtern, insbesondere mit selbstgeführten Brückenschaltungen im Megawattbereich bei gleichzeitiger Minimierung des Oberschwindungsgehaltes . Es ist dabei wünschenswert, eine feinere Abstufung der Schalt- frequenzen als die, die sich durch die Verwendung ungradzah- liger Vielfacher der Grundschwingung ergibt, zu erzielen. Dabei ist es ferner wünschenswert, die Umrichter möglichst klein und kostengünstig auszuführen.The object of the invention is therefore to minimize the switching power loss in converters, in particular with self-guided bridge circuits in the megawatt range, while at the same time minimizing the harmonic content. It is desirable to achieve a finer gradation of the switching frequencies than that which results from the use of odd multiples of the fundamental oscillation. It is also desirable to make the converter as small and inexpensive as possible.
Das Problem wird erfindungsgemäß durch ein Antriebssystem im Megawatt-Bereich für Industrieanlagen, insbesondere für Anlagen der Grundstoffindustrie, mit zumindest einem Elektromotor und zumindest zwei Brückenschaltungen, die Teil zumindest ei- nes Umrichters sind, über den der Elektromotor mit einemAccording to the invention, the problem is solved by a drive system in the megawatt range for industrial plants, in particular for plants in the basic materials industry, with at least one electric motor and at least two bridge circuits, which are part of at least one converter, via which the electric motor with one
Wechselspannungs-Energieversorgungnetz verbunden ist, gelöst, wobei die Brückenschaltungen Leistungshalbleiter aufweisen, die mit einer bestimmten Schaltfrequenz gezündet und/oder gelöscht, d.h. geschaltet, werden, wobei die Schaltfrequenz zu- mindest einer Brückenschaltung gleich der Grundschwingung oder einem Vielfachen der Grundschwingung der Wechselspannung des Energieversorgungsnetzes und die Schaltfrequenz zumindest einer weiteren Brückenschaltung gleich einem anderen Vielfachen der Grundschwingung der Wechselspannung des Energiever- sorgungsnetzes ist und wobei die Schaltfrequenzen der Brük- kenschaltungen zwischen diesen gewechselt werden. Durch den Wechsel der Schaltfrequenzen für die Umrichter entstehen im zeitlichen Mittel Schaltverluste gemäß dem Mittelwert der Schaltfrequenz, und nicht Schaltverluste gemäß der höchsten Schaltfrequenz. Auf diese Weise werden die Leistungshalbleiter geringer thermisch belastet. Auf der anderen Seite ergibt sich bei entsprechender Schaltungsanordnung in den Ausgangsgrößen Strom bzw. Spannung ein Oberschwingungsgehalt gemäß dem Mittelwert der sich ergeben würde, wenn die beiden Brük- kenschaltungen mit dem Mittelwert der Schaltfrequenzen betrieben werden würden. Auf diese Weise können Ausgangsgrößen, d.h. Strom und Spannung, wie mit der Verwendung von Schalt- frequenzen, die ein gradzahliges oder ein nicht ganzzahliges Vielfaches der Grundschwingung sind, erzielt werden.AC power supply network is connected, solved, the bridge circuits having power semiconductors which are ignited with a certain switching frequency and / or extinguished, ie switched, the switching frequency of at least one bridge circuit being equal to the fundamental oscillation or a multiple of the basic oscillation of the AC voltage of the energy supply network and the switching frequency of at least one further bridge circuit is equal to another multiple of the basic oscillation of the AC voltage of the energy supply network and the switching frequencies of the bridge circuits are changed between them. By changing the switching frequencies for the inverters, switching losses occur on average over time according to the mean value of the switching frequency, and not switching losses according to the highest switching frequency. In this way, the power semiconductors are subjected to less thermal stress. On the other hand, with a corresponding circuit arrangement, the harmonics content in the output variables current and voltage results in accordance with the average value that would result if the two bridge circuits were operated with the average value of the switching frequencies. In this way, output variables, ie current and voltage, can be achieved, as with the use of switching frequencies that are an even or a non-integer multiple of the fundamental.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Schaltfrequenzen der Brückenschaltung zwischen diesen in regelmäßigen oder annähernd regelmäßigen Abständen gewechselt . Durch den regelmäßigen Wechsel der Schaltfrequenzen für die Umrichter, insbesondere in kurzen Zeitabschnitten, entstehen im kurzen zeitlichen Mittel Schaltverluste gemäß dem Mittelwert der Schaltfrequenz, so daß auch eine kurzzeitige thermische Überlastung vermieden werden kann.In an advantageous embodiment of the invention, the switching frequencies of the bridge circuit are changed between them at regular or approximately regular intervals. Due to the regular change of the switching frequencies for the converters, in particular in short periods of time, switching losses occur in a short time average according to the average value of the switching frequency, so that a short-term thermal overload can also be avoided.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Schaltfrequenzen der Brückenεchaltung zwischen diesen nach Ablauf einer Grundschwingungsperiode oder einem Vielfachen der Grundschwingungsperiode gewechselt, wobei sich das Wechseln nach Ablauf einer Grundschwingungsperiode als besonders vorteilhaft erwiesen hat. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Schaltfrequenzen der Bruckenschaltung zwischen diesen m Abhängigkeit ihrer thermischen Belastung gewech- seit, wobei die thermische Belastung vorteilhafter Weise durch Messung oder durch Berechnung überwacht wird. Mittels dieser Maßnahme können Spitzen thermischer Belastung verhindert werden.In a further advantageous embodiment of the invention, the switching frequencies of the bridge circuit are changed between them after a basic oscillation period or a multiple of the basic oscillation period, the change after a basic oscillation period having proven to be particularly advantageous. In a further advantageous embodiment of the invention, the switching frequencies of the bridge circuit are alternated between them as a function of their thermal load, the thermal load being advantageously monitored by measurement or by calculation. This measure prevents peaks in thermal stress.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Schaltfrequenzen der Bruckenschaltung zwischen diesen derart abgewechselt, daß lede Bruckenschaltung im Mittel, insbesondere im Mittel über einen kurzen Zeitraum mit annähernd den gleichen Schaltfrequenzen betrieben wird. Diese Maßnahme ist in vorteilhafter Weise geeignet, die thermischen Belastungen der Bruckenschaltungen auch im zeitlich kurzen Mittel konstant zu halten.In a further advantageous embodiment of the invention, the switching frequencies of the bridge circuit are alternated between them in such a way that each bridge circuit is operated on average, in particular over a short period, with approximately the same switching frequencies. This measure is advantageously suitable for keeping the thermal loads on the bridge circuits constant even over a short time period.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Schaltfrequenz zumindest einer Bruckenschaltung gleich einem ungradzahligen Vielfachen, insbesondere gleich einem Dreifachen und/oder dem Fünffachen, der Grundschwingung der Wechselspannung des Energieversorgungsnetzes .In a further advantageous embodiment of the invention, the switching frequency of at least one bridge circuit is equal to an odd multiple, in particular equal to three times and / or five times, the fundamental oscillation of the AC voltage of the energy supply network.
Die Bruckenschaltung des erfmdungsgemaßen Antriebssystems ist auch besonders für Blmdleistungskompensation geeignet, wobei sie in diesem Fall insbesondere nicht m Verbindung mit einem Elektromotor verwendet wird.The bridge circuit of the drive system according to the invention is also particularly suitable for power compensation, in which case it is in particular not used in conjunction with an electric motor.
Weitere Vorteile und erfinderische Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, anhand der Zeichnungen und m Verbindung mit den Unteranspru- chen. Im einzelnen zeigen: FIG 1 Grundprinzipien des erfmdungsgemaßen An- triebssystems, IG 2a,b,c,d,e je eine Drehstromschaltung mit Stromaddition, IG 2f,g je eine Drehstromschaltung mit Spannungsaddition, IG 2h eine Drehstromschaltung mit Drehmomentadditi- on, IG 3a selbstgeführte Brückenschaltung mit Span- nungszwischenkreisbrücke in Zweipunktschaltung, IG 3b selbstgeführte Brückenschaltung mit Span- nungszwischenkreisbrücke in Dreipunktschal- tung, IG 3c selbstgeführte Stromzwischenkreisbrücke, IG 4a,b,c Spannungszwischenkreise in Zweipunktschal¬ tung, IG 4d,e,f Spannungszwischenkreise in Dreipunktschaltung, IG 4g,h,i Stromzwischenkreise, IG 5 zwei Pulεmuεter für einen Phasenbaustein einer Spannungszwischenkreisbrücke in Drei- punktSchaltung, IG 6 zwei Pulsmuster für den abwechselnden Einsatz von Pulszahlen, IG 7 eine Umrichteranordnung zur beidseitigenFurther advantages and inventive details emerge from the following description of exemplary embodiments, using the drawings and m connection with the subclaims. 1 shows basic principles of the drive system according to the invention, IG 2a, b, c, d, e each a three-phase circuit with current addition, IG 2f, g each a three-phase circuit with voltage addition, IG 2h a three-phase circuit with torque addition, IG 3a self-guided bridge circuit with voltage intermediate circuit bridge in two-point circuit, IG 3b self-guided bridge circuit with voltage intermediate circuit bridge in three-point circuit, IG 3c self-commutated DC bridge IG 4a, b, c voltage intermediate circuits in two-point scarf ¬ tung, IG 4d, e, f voltage intermediate circuits in three-point circuit, IG 4g, h, i current intermediate circuits, IG 5 two Pulεmuεter for a Phase module of a DC link bridge in three-point connection, IG 6 two pulse patterns for the alternating use of pulse numbers, IG 7 a converter arrangement for both sides
Speisung eines Drehstrommotorε mit offener Wicklung mit Teilumrichter in Dreipunktschaltung, IG 8 den Einsatz eines erfindungsgemäßen Antriebssystems in einem Walzwerk.Feeding a three-phase motor with open winding with partial converter in three-point connection, IG 8 the use of a drive system according to the invention in a rolling mill.
FIG 1 zeigt das Grundprinzip des erfindungεgemäßen Antriebssystems. Dabei bezeichnen Bezugszeichen 1 eine Drehεtrom- εchaltung, Bezugszeichen 2 und 3 Brückenεchaltungen und Be- zugεzeichen 4 eine Gleichεtromεchaltung.1 shows the basic principle of the drive system according to the invention. Reference numeral 1 designates a three-phase circuit, reference numerals 2 and 3 bridge circuits and reference numeral 4 a direct current circuit.
FIG 2a bis 2h zeigen mögliche Au führungεformen der Dreh- εtromεchaltung 1 gemäß FIG 1. Dabei bezeichnen FIG 2a biε 2e Drehstromschaltungen mit Stromaddition, FIG 2g und 2f Dreh- εtromεchaltungen mit Spannungsaddition und FIG 2h eine Drehstromschaltung mit Drehmomentaddition. Die Drehstromschaltungen gemäß FIG 2a und 2b weisen je ein Energieversorgungsnetz und je zwei Transformatoren 13,14,15,16 auf, über die dieFIGS. 2a to 2h show possible embodiments of the three-phase circuit 1 according to FIG. 1. In this case, FIGS. 2a to 2e denote Three-phase circuits with current addition, FIG. 2g and 2f three-phase circuits with voltage addition and FIG. 2h a three-phase circuit with torque addition. The three-phase circuits according to FIGS. 2a and 2b each have an energy supply network and two transformers 13, 14, 15, 16, via which the
Brückenschaltungen 2 und 3 gemäß FIG 1 aus den Energieversorgungsnetzen 10 und 11 mit Energie versorgt werden. Dieseε Beiεpiel ist in FIG 7 sicher ausgeführt (vgl. Bezugszeichen 60,61 und 62) . Eine ähnliche Architektur zeigt FIG 2c, wobei die Transformatoren durch Drosseln 17 und 18 ersetzt sind.Bridge circuits 2 and 3 according to FIG. 1 are supplied with energy from the energy supply networks 10 and 11. This example is carried out safely in FIG. 7 (see reference numerals 60, 61 and 62). A similar architecture is shown in FIG. 2c, the transformers being replaced by chokes 17 and 18.
Bezugszeichen 12 bezeichnet ein Energieversorgungsnetz. Gemäß dem Beispiel aus FIG 2d weist die Drehstromschaltung 1 gemäß FIG 1 je einen Elektromotor 19,20 sowie Drosseln 21,22,23,24 auf. Die Droεεeln 23,24 in FIG 2e sind induktiv verkoppelt. FIG 2f und 2g zeigen Drehstromschaltungen mit Spannungsaddition, wobei die Drehstromschaltung in FIG 2f ein Netz 25 und einen Transformator 55 mit offener Sekundärwicklung aufweist. Die Drehstromschaltung gemäß FIG 2g weist einen Motor 26 mit offener Wicklung auf. Dieses Beispiel ist in FIG 7 näher auε- geführt. FIG 2h zeigt eine Drehstromschaltung mit Drehstromaddition, wobei die Drehstromschaltung einen Elektromotor 27 mit zwei getrennten Wicklungssyεtemen aufweist .Reference numeral 12 denotes a power supply network. According to the example from FIG. 2d, the three-phase circuit 1 according to FIG. 1 has an electric motor 19, 20 and chokes 21, 22, 23, 24. The droεεeln 23,24 in FIG 2e are inductively coupled. FIGS. 2f and 2g show three-phase circuits with voltage addition, the three-phase circuit in FIG. 2f having a network 25 and a transformer 55 with an open secondary winding. The three-phase circuit according to FIG. 2g has a motor 26 with an open winding. This example is shown in more detail in FIG. 2h shows a three-phase circuit with three-phase addition, the three-phase circuit having an electric motor 27 with two separate winding systems.
FIG 3a,b,c zeigen Brückenschaltungen, die mögliche Ausfüh- rungsformen der Brückenschaltungen 2 und 3 gemäß FIG 1 sind. FIG 3a zeigt eine selbεtgeführte Brückenschaltung mit Span- nungεzwiεchenkreiεbrücke in Zweipunktεchaltung. FIG 3b eine εelbstgeführte Brückenschaltung mit Spanmmgszwiεchenkreiε- brücke in Dreipunktschaltung und FIG 3c eine selbstgeführte Stromzwischenkreisbrücke. Dabei bezeichnen BezugszeichenFIGS. 3a, b, c show bridge circuits which are possible embodiments of the bridge circuits 2 and 3 according to FIG. 1. 3 a shows a self-guided bridge circuit with a voltage intermediate bridge in a two-point circuit. 3b a self-guided bridge circuit with Spanmmgszwiεchenkreiε- bridge in three-point circuit and 3c a self-guided current link bridge. Designate reference numerals
28,30 und 35 die Drehεtromεeite und Bezugεzeichen 29,31 und 36 die Gleichεtromseite. Bezugszeichen 32,33,34 und 37 bezeichnen Leistungshalbleiter der Brückenschaltungen. FIG 4a bis 4i zeigen Gleichstromkreiεe gemäß Bezugszeichen 4 aus FIG 1. Dabei zeigen FIG 4a bis 4c Spannungszwiεchenkreiεe in ZweipunktSchaltung, FIG 4d bis 4f Spannungszwischenkreiεe in Dreipunktεchaltung und FIG 4g bis 4i Stromzwischenkreise. Dabei bezeichnen Bezugszeichen 43,44,46,51,84,85,86,87,89, 110,111,112,113,114 Kondenεatoren und Bezugεzeichen 52,53,54, 55,56,127 Induktivitäten. Bezugεzeichen 40 , 41 , 42 , 80 , 81 , 82 , 83 , 47,48,49,50,126 bezeichnen weitere Schaltungselemente. Ist z.B. die Drehstromschaltung 1 gemäß FIG 1 entsprechend den Beispielen gemäß FIG 2a,b,c oder 2f ausgeführt, so können z.B. die weiteren Schaltungselemente 40,41,42,44,80,81,82,83, 47,48,49,50,126 je zwei Brückenschaltungen und einen Drehstrommotor aufweisen.28, 30 and 35 the rotary current side and reference symbols 29, 31 and 36 the direct current side. Reference numerals 32, 33, 34 and 37 denote power semiconductors of the bridge circuits. 4a to 4i show DC circuits according to reference number 4 from FIG. 1. FIG. 4a to 4c show voltage circuits in two-point circuit, FIG. 4d to 4f voltage intermediate circuits in three-point circuit and FIG. 4g to 4i current intermediate circuits. Reference numerals 43, 44, 46, 51, 84, 85, 86, 87, 89, 110, 111, 112, 113, 114 denote capacitors and reference numerals 52, 53, 54, 55, 56, 127 inductors. Reference symbols 40, 41, 42, 80, 81, 82, 83, 47, 48, 49, 50, 126 denote further circuit elements. If, for example, the three-phase circuit 1 according to FIG. 1 is designed in accordance with the examples according to FIG. 2a, b, c or 2f, the further circuit elements 40, 41, 42, 44, 80, 81, 82, 43, 47, 48, 49, 50,126 each have two bridge circuits and a three-phase motor.
FIG 5 zeigt zwei Pulsmuster für einen Phasenbaustein 115 einer Spannungszwischenkreisbrücke in Dreipunktschaltung. In bezug auf den Phasenbaustein 115 bezeichnet Bezugszeichen 120 die Drehstromseite und Bezugszeichen 121 die Gleichstromseite. Die Pulεmuεter 122,123 in FIG 5 zeigen herkömmliche Puls- muεter. Der Phasenbaustein 115 wird z.B. entweder mit dem Pulsmuster 122 oder dem Pulsmuster 123 geschaltet. Dabei ent- εpricht Pulsmuster 122 einer Schaltfrequenz, die gleich der Grundschwingung der Wechselspannungsenergieversorgungsnetzes ist, und Pulsmuster 123 einer Schaltfrequenz, die gleich dem Dreifachen der Grundschwingung des Wechselεpannungεnetzeε iεt .5 shows two pulse patterns for a phase module 115 of a voltage link bridge in a three-point circuit. With respect to the phase module 115, reference numeral 120 designates the three-phase side and reference numeral 121 the direct current side. The pulse patterns 122, 123 in FIG. 5 show conventional pulse patterns. The phase module 115 is e.g. switched with either the pulse pattern 122 or the pulse pattern 123. In this case, pulse pattern 122 corresponds to a switching frequency which is equal to the fundamental oscillation of the AC voltage supply network, and pulse pattern 123 corresponds to a switching frequency which is equal to three times the fundamental oscillation of the AC voltage network.
Dem gegenüber zeigt FIG 6 zwei Pulsmuεter für den abwechselnden Einsatz von Pulszahlen entsprechend der Erfindung. Pulsmuster 124 zeigt dabei z.B. das Pulsmuεter für Brückenschaltung 2 gemäß FIG 1 und Pulsmuεter 125 daε Pulεmuεter für Brückenschaltung 3 gemäß FIG 1. Dabei werden die Schaltfrequenzen zum Schalten der Halbleiter der Brückenschaltungen nach Verεtreichen einer Periode der Grundschwingung der Wech- selεpannung des Energieversorgungεnetzes gewechselt. Die Brückenεchaltungen werden wechselweise mit einer Schaltfre- quenz gemäß der Grundschwingung der Wechselspannung des Ener- gieverεorgungεnetzeε und dem Dreifachen der Grundεchwingung der WechselSpannung des Energieversorgungsnetzeε geεchaltet .6 shows two pulse patterns for the alternating use of pulse numbers according to the invention. Pulse pattern 124 shows, for example, the pulse pattern for bridge circuit 2 according to FIG. 1 and pulse pattern 125 daε pulse pattern for bridge circuit 3 according to FIG. 1. The switching frequencies for switching the semiconductors of the bridge circuits are changed after a period of the fundamental oscillation of the AC voltage of the power supply network has elapsed. The bridge circuits are alternately with a switching frequency according to the fundamental oscillation of the AC voltage of the energy gieverεorgungεnetzeε and triple the basic oscillation of the AC voltage of the energy supply network.
Entεprechend können die beiden Brücken auch wechselweise mit einer Schaltfrequenz gemäß dem Drei- und dem Fünffachen derAccordingly, the two bridges can alternately with a switching frequency according to three and five times that
Grundschwingung der Wechselεpannung des Energieverεorgungε- netzes betrieben werden.Basic oscillation of the AC voltage of the energy supply network can be operated.
Mit der Erfindung ist es möglich, den Oberschwingungεgehalt besonders flexibel einzustellen.With the invention it is possible to adjust the harmonic content particularly flexibly.
Iεt z.B. ein Oberεchwingungεgehalt gefordert, der εich bei einer Schaltfrequenz gemäß dem Zweifachen der Grundεchwingung der Wechεelεpannung deε Energieverεorgungεnetzes einstellen würde, so werden die Brückenschaltungen wechselweiεe mit ei- ner Schaltfrequenz gemäß der Grundεchwingung und dem Dreifachen der Grundschwingung der Wechselspannung des Energieversorgungsnetzes betrieben.E.g. If an oscillation content is required which would be set at a switching frequency according to twice the basic oscillation of the alternating voltage of the energy supply network, the bridge circuits are operated alternately with a switching frequency according to the basic oscillation and three times the basic oscillation of the alternating voltage of the energy supply network.
Ist z.B. ein Oberschwingungεgehalt gefordert, der sich bei einer Schaltfrequenz gemäß dem Dreifachen der Grundschwingung der Wechselspannung des Energieversorgungsnetzes einstellen würde, so werden die Brückenschaltungen mit einer Schaltfrequenz gemäß dem Dreifachen der Grundεchwingung der Wechεels- pannung des Energieversorgungεnetzeε betrieben.Is e.g. If a harmonic content is required, which would occur at a switching frequency in accordance with three times the basic oscillation of the AC voltage of the energy supply network, the bridge circuits are operated with a switching frequency in accordance with three times the basic oscillation of the AC voltage of the energy supply network.
Ist z.B. ein Oberεchwingungsgehalt gefordert, der sich bei einer Schaltfrequenz gemäß dem Vierfachen der Grundschwingung der Wechεelspannung des Energieverεorgungεnetzes einstellen würde, so werden die Brückenschaltungen wechεelweiεe mit ei- ner Schaltfrequenz gemäß dem Dreifachen der Grundεchwingung und dem Fünffachen der Grundεchwingung der Wechselspannung des Energieversorgungsnetzes betrieben.Is e.g. If a harmonic content is required which would occur at a switching frequency in accordance with four times the basic oscillation of the AC voltage of the energy supply network, the bridge circuits are operated alternately with a switching frequency in accordance with three times the basic oscillation and five times the basic oscillation of the AC voltage of the energy supply network.
Ist z.B. ein Oberschwingungεgehalt gefordert, der εich bei einer Schaltfrequenz gemäß dem Fünffachen der Grundschwingung der Wechεelεpannung des Energieversorgungsnetzeε einstellen würde, so werden die Brückenschaltungen mit einer Schaltfre¬ quenz gemäß dem Fünffachen der Grundschwingung der Wechsel- Spannung des Energieversorgungsnetzeε betrieben.If, for example, a harmonic content is required which is at a switching frequency in accordance with five times the basic oscillation the Wechεelεpannung would set the Energieversorgungsnetzeε, the bridge circuits with a Schaltfre ¬ be the AC voltage of the operated Energieversorgungsnetzeε sequence according to five times the fundamental frequency.
Iεt z.B. ein Oberεchwingungεgehalt gefordert, der εich bei einer Schaltfrequenz gemäß dem 1,5-fachen der Grundεchwingung der Wechεelεpannung deε Energieversorgungsnetzeε einεtellen würde, so werden die Brückenschaltungen wechεelweiεe mit ei- ner Schaltfrequenz gemäß der Grundεchwingung und dem Zweifachen der Grundεchwingung der Wechεelεpannung deε Energiever- sorgungsnetzes betrieben.E.g. If an oscillation content is required which would be set at a switching frequency corresponding to 1.5 times the basic oscillation of the AC voltage of the power supply network, the bridge circuits are operated alternately with a switching frequency according to the fundamental oscillation and twice the basic oscillation of the alternating voltage supply .
Bei der Forderung nach einem Oberεchwingungsgehalt der sich bei einer Schaltfrequenz gemäß dem 1,5-fachen der Grundschwingung der Wechselspannung des Energieversorgungsnetzes einstellen würde, kann auch mit drei Brückenschaltungen erreicht werden, wobei zwei Brückenschaltungen mit einer Schaltfrequenz gemäß der Grundschwingung der Wechselspannung des Energieversorgungεnetzes und eine Brückenschaltung gemäß dem Dreifachen der Grundschwingung der Wechselspannung des Energieversorgungsnetzeε betrieben wird und wobei entsprechend der Erfindung die Schaltfrequenz durch alle drei Brük- ken, insbesondere periodisch, durchgewechselt werden.In the case of a demand for an harmonic content which would occur at a switching frequency corresponding to 1.5 times the fundamental oscillation of the AC voltage of the energy supply network, three bridge circuits can also be achieved, two bridge circuits with a switching frequency according to the fundamental oscillation of the AC voltage of the energy supply network and one Bridge circuit is operated according to three times the basic oscillation of the alternating voltage of the energy supply network and, according to the invention, the switching frequency is changed through all three bridges, in particular periodically.
Bei der Anordnung in FIG 7 ist ein erster Umrichter 74 und ein zweiter Umrichter 75 ausgangsseitig jeweils mit einer Seite 71 und 72 der offenen dreiphasigen Wicklung deε Drehstrommotors 73 verbunden. Durch diese Anordnung wird neben einer Leistungsverdoppelung ein besonders vorteilhaftes Betriebsverhalten erreicht, da, entsprechend abgestimmtes Pulsverfahren vorausgesetzt, selbst bei niedriger Schaltfrequenz der GTO-Thyristoren ein weitgehend sinusförmigen Stromverlauf im Motor mit geringem Oberschwingungsgehalt erreicht wird. Netzseitig ist der erste Umrichter 74 über eine optionale netzseitige Zusatzinduktivität 63 und einen ersten Transformator 61 z.B. in Stern/Dreieckschaltung mit dem Energieversorgungsnetz 60 verbunden. Der zweite Umrichter 75 ist über eine optionale netzseitige Zusatzinduktivität 64 und einem zweiten Transformator 62 vorteilhafterweise um elektrisch 30° gegenüber dem ersten Tranεformator 61 versetzt (z.B. in Stern/ Sternεchaltung) mit dem Energieversorgungsnetz 60 verbunden. Durch diese Anordnung kommt es am Netz zu besonders günstigen Netzrückwirkungen, insbesondere wenn, wie im vorliegenden Beiεpiel, die Umrichter auε Teilumrichtern in Drei- punktεchaltung beεtehen. Eε kommt dabei εelbεt bei Grund- schwingungstaktung der selbstgeführten Netzstromrichter zu einem εinuεförmigen Stromverlauf mit εehr geringem Ober- schwingungsgehalt .In the arrangement in FIG. 7, a first converter 74 and a second converter 75 are each connected on the output side to one side 71 and 72 of the open three-phase winding of the three-phase motor 73. In addition to doubling the power, this arrangement achieves a particularly advantageous operating behavior since, provided the pulse method is appropriately coordinated, a largely sinusoidal current profile in the motor with a low harmonic content is achieved even at a low switching frequency of the GTO thyristors. On the network side, the first converter 74 is connected to the energy supply network 60 via an optional network-side additional inductance 63 and a first transformer 61, for example in a star / delta connection. The second converter 75 is connected to the power supply network 60 via an optional line-side additional inductance 64 and a second transformer 62, advantageously offset electrically by 30 ° with respect to the first transformer 61 (for example in a star / star connection). This arrangement leads to particularly favorable network reactions on the network, in particular if, as in the present example, the converters consist of partial converters in three-point connection. In this case, the fundamental oscillation of the self-commutated line converters leads to a sinusoidal current profile with a very low harmonic content.
Die beiden Umrichter 74 und 75 weiεen jeweilε netzseitige Teilumrichter 66 bzw.65 und maschinenseitige Teilumrichter 69 bzw.70 auf, die jeweils über einen Gleichspannungszwischen- kreiε 67 bzw.68 verbunden sind. Die beiden Gleichspannungszwischenkreise 67 bzw.68 sind voneinander elektrisch getrennt. Alle Teilumrichter 66,65,69,70 sind in diesem Beispiel in Dreipunktschaltung, vorzugεweiεe mit RC-GTO'ε, ausgeführt .The two converters 74 and 75 each have partial converters 66 and 65 on the network side and partial converters 69 and 70 on the machine side, which are each connected via a DC intermediate circuit 67 and 68, respectively. The two DC voltage intermediate circuits 67 and 68 are electrically separated from one another. In this example, all partial converters 66, 65, 69, 70 are designed in a three-point circuit, preferably with RC-GTO'ε.
FIG 8 zeigt einen erfindungsgemäßen Umrichter 95,96,97,98 in einem Walzwerk. Das Walzgut 103 wird in den Walzgerüεten 104,105,106,107, die von elektrischen Motoren 99,100,101,102 angetrieben werden, gewalzt. Die Motoren 99,100,101,102 wer- den über je einen Transformator 91,92,93,94 und je einen erfindungsgemäßen Umrichter 95,96,97,98 durch ein Energieversorgungsnetz 90 gespeist. 8 shows a converter 95, 96, 97, 98 according to the invention in a rolling mill. The rolling stock 103 is rolled in the rolling stands 104, 105, 106, 107, which are driven by electric motors 99, 100, 101, 102. The motors 99, 100, 101, 102 are fed via a transformer 91, 92, 93, 94 and a converter 95, 96, 97, 98 according to the invention through a power supply network 90.

Claims

Patentanεprüche Claims
1. Antriebεεyεtem im Megawatt-Bereich für Induεtrieanlagen, insbesondere für Anlagen der Grundstoffinduεtrie, mit zumindest einem Elektromotor und zumindest zwei1. Drive system in the megawatt range for industrial plants, in particular for basic industrial plants, with at least one electric motor and at least two
Brückenschaltungen, die Teil zumindest eines Umrichters sind, über den der Elektromotor mit einem Wechselspannungε-Energie- versorgungnetz verbunden ist, wobei die Brückenschaltungen Leistungshalbleiter aufweisen, die mit einer beεtimmten Schaltfrequenz gezündet und/oder gelöεcht, d.h. geschaltet, werden, wobei die Schaltfrequenz zumindest einer Brückenschaltung gleich der Grundεchwingung oder gleich einem Vielfachen der Grundεchwingung der Wechselspannung des Energieversorgungεnetzeε und die Schaltfrequenz zumindeεt einer weiteren Brückenschaltung gleich einem anderen Vielfachen der Grundschwingung der Wechselspannung des Energieversorgungsnetzes ist und wobei die Schaltfrequenzen der Brückenschaltungen während des Betriebes zwischen diesen gewechselt werden.Bridge circuits which are part of at least one converter via which the electric motor is connected to an AC voltage power supply network, the bridge circuits having power semiconductors which are ignited and / or deleted at a specific switching frequency, i.e. are switched, the switching frequency of at least one bridge circuit being equal to the basic oscillation or a multiple of the basic oscillation of the AC voltage of the energy supply network and the switching frequency of at least one further bridge circuit being equal to another multiple of the basic oscillation of the AC voltage of the energy supply network and the switching frequencies of the bridge circuits during operation to be switched between them.
2. Antriebssystem nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schaltfrequenzen der Brückenschaltungen zwischen diesen in regelmäßigen oder annähernd regelmäßigen Abständen gewechselt werden.2. Drive system according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the switching frequencies of the bridge circuits between these are changed at regular or approximately regular intervals.
3. Antriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schaltfrequenzen der Brückenschaltungen zwischen dieεen nach Ablauf einer Grundεchwingungsperiode oder einem Vielfachen der Grundschwingungεperiode gewechεelt werden.3. Drive system according to claim 1 or 2, so that the switching frequencies of the bridge circuits between them are changed after a basic oscillation period or a multiple of the basic oscillation period has elapsed.
4. Antriebssystem nach Anspruch 1,2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schaltfrequenzen der Brückenschaltungen zwischen dieεen in Abhängigkeit ihrer thermischen Belaεtung gewechεelt werden .4. Drive system according to claim 1, 2 or 3, characterized in that that the switching frequencies of the bridge circuits are changed between them depending on their thermal load.
5. Antriebεεyεtem nach Anspruch 1,2,3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schaltfrequenzen der Brückenschaltungen zwischen dieεen derart gewechεelt werden, daß jede Bruckenschaltung im Mittel, insbesondere im Mittel über einen kurzen Zeitraum, mit den gleichen oder annähernd den gleichen Schaltfrequenzen betrieben wird.5. Drive system according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that the switching frequencies of the bridge circuits between them are changed such that each bridge circuit is operated on average, in particular on average over a short period of time, with the same or approximately the same switching frequencies .
6. Antriebsεystem nach Anspruch 1,2,3,4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schaltfrequenz zumindest einer Bruckenschaltung gleich einem ungeradzahligen Vielfachen, insbesondere gleich dem 3 -fachen und/oder dem 5-fachen, der Grundschwingung der Wechεelεpannung deε Energieverεorgungsnetzes ist.6. Drive system according to claim 1, 2, 3, 4 or 5, so that the switching frequency of at least one bridge circuit is equal to an odd multiple, in particular equal to 3 times and / or 5 times, the fundamental oscillation of the alternating voltage of the power supply network.
7. Antriebsεyεtem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die abschaltbaren Leistungshalbleiter als GTO's, d.h. alε Gate Turn Off Thyristors, ausgebildet sind.7. Drive system according to one of claims 1 to 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the switchable power semiconductors as GTO's, i.e. as gate turn off thyristors.
8. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Umrichter abschaltbare Leistungεhalbleiter aufweiεt, die alε MCT's, d.h. alε MOS Controlled Thyristors, ausgebildet sind.8. Drive system according to one of claims 1 to 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the converter has power semiconductors which can be switched off and which are alε MCTs, i.e. alε MOS Controlled Thyristors are formed.
9. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Umrichter abεchaltbare Leiεtungεhalbleiter aufweist, die als Leistungstransiεtoren, inεbeεondere alε IGBT'ε, d.h. Insulated Gate Bipolar Transistors, ausgebildet εind. 9. Drive system according to one of claims 1 to 6, characterized in that the converter has switchable Leiεtungε semiconductors, which εind as power transistors, in particular special ε IGBT'ε, ie Insulated Gate Bipolar Transistors.
10. Antriebεεyεtem nach einem der Anεprüche 1 biε 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die abεchaltbaren Leistungshalbleiter rückwärts leitend ausgebildet sind.10. Drive system according to one of claims 1 to 9, that is, that the power semiconductors which can be switched off are designed to be reverse conducting.
11. Antriebεεyεtem nach einem der vorhergehenden Ansprüche , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Umrichter in bezug auf Dauerlast in einem Leiεtungεbereich von 1 biε 20 Megawatt, vorteilhafterweiεe von 2 biε 10 Megawatt, arbeitend auεgebildet iεt.11. Drive system according to one of the preceding claims, that the converter is designed to work in relation to continuous load in a power range from 1 to 20 megawatts, advantageously from 2 to 10 megawatts.
12. Antriebεεyεtem nach einem oder mehreren der vorhergehenden Anεprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Umrichter in bezug auf Stoßlaεt in einem Leiεtungεbereich von 2 bis 30 Megawatt, vorteilhafterweise von 4 biε 20 Megawatt, arbeitend auεgebildet iεt.12. Drive system according to one or more of the preceding claims, because the converter is designed to work in a power range from 2 to 30 megawatts, advantageously from 4 to 20 megawatts, in relation to surge power.
13. Antriebseinrichtung für Walzgerüste nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Elektromotor mit zwei Umrichtern in Tandemεchaltung, d.h. einer Schaltung, bei der der Elektromotor offene Wicklungen aufweiεt, die beidεeitig von Umrichtern geεpeist werden, verεchaltet ist.13. Drive device for roll stands according to one or more of claims 1 to 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the electric motor with two inverters in tandem circuit, i.e. a circuit in which the electric motor has open windings which are fed on both sides by converters.
14. Antriebsεyεtem nach einem der vorhergehenden Anεprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß eε alε Antriebεεyεtem in einer Walzstraße verwendet wird.14. Drive system according to one of the preceding claims, that because of that the drive system is used in a rolling mill.
15. Verfahren zum Walzen von Stahl, wobei ein Antriebsεyεtem gemäß einem der vorhergehenden Anεprüche verwendet wird. 15. A method for rolling steel, a drive system according to one of the preceding claims being used.
PCT/DE1997/002693 1996-11-26 1997-11-17 System for operating industrial plants in the megawatt range WO1998024173A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI991085A FI991085A0 (en) 1996-11-26 1999-05-11 Operating system for operating industrial plants in the megawatt range

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19648806.0 1996-11-26
DE1996148806 DE19648806A1 (en) 1996-11-26 1996-11-26 Drive system in the megawatt range for industrial plants

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1998024173A1 true WO1998024173A1 (en) 1998-06-04

Family

ID=7812721

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE1997/002693 WO1998024173A1 (en) 1996-11-26 1997-11-17 System for operating industrial plants in the megawatt range

Country Status (3)

Country Link
DE (1) DE19648806A1 (en)
FI (1) FI991085A0 (en)
WO (1) WO1998024173A1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4084220A (en) * 1976-03-09 1978-04-11 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Power converter
DE3536380A1 (en) * 1984-10-12 1986-04-24 Toshiba Kawasaki Kk CONVERTER AND METHOD FOR A CONVERTER

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04127877A (en) * 1990-09-17 1992-04-28 Hitachi Ltd Multiplex inverter, gate control method and circuit therefor
JP3352182B2 (en) * 1993-11-09 2002-12-03 三菱電機株式会社 Inverter device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4084220A (en) * 1976-03-09 1978-04-11 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Power converter
DE3536380A1 (en) * 1984-10-12 1986-04-24 Toshiba Kawasaki Kk CONVERTER AND METHOD FOR A CONVERTER

Also Published As

Publication number Publication date
DE19648806A1 (en) 1998-06-04
FI991085A (en) 1999-05-11
FI991085A0 (en) 1999-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1311058B1 (en) Frequency power converter
EP0832006B1 (en) High voltage power converter system
EP2255434B1 (en) Method for controlling a multi-phase power converter having distributed energy accumulator at low output frequencies
EP1759450B1 (en) Low harmonic multiphase converter circuit
DE10128152B4 (en) Ship propulsion system with reduced on-board distortion
EP0161527A1 (en) Inverter
DE19735742B4 (en) Over- and under-synchronous power converter cascade
DE3023698A1 (en) METHOD FOR COMMISSIONING ONE OF SEVERAL RANGE OF RECTIFIER GROUPS IN A HIGH VOLTAGE DC CURRENT TRANSMISSION SYSTEM
EP3531547B1 (en) Operating circuit for coupling of a synchronous machine with a voltage network and method for the operation of same
EP0730333A2 (en) Ship propulsion system
EP0743744A2 (en) Current converter
AT410184B (en) DRIVE DEVICE FOR ROLLING TOWERS
EP0193067B1 (en) Three-phase motor powered by a multiphase direct converter arrangement
EP0958650B1 (en) Driving mechanism for industrial installations, in particular for primary industry installations
WO1998024173A1 (en) System for operating industrial plants in the megawatt range
EP0967109B1 (en) Substation for power supply to two sections of an electrified railway network
EP0428035B1 (en) Three-phase cycloconverter
EP0263060A1 (en) Electrical asynchronous machine supplied by a pulsed converter having a short-circuited rotor
DE4021008C2 (en) Inverter arrangement with AC load
DE3231945C2 (en)
EP1480322B1 (en) Control method for a power converter
EP0053294B1 (en) Energy supply device for a passenger-train car
DE3725923A1 (en) Converter system having an intermediate-circuit DC voltage which is obtained by means of a rectifier
DE2738562A1 (en) CONVERTERS FOR SUPPLYING SYNCHRONOUS MACHINES
EP0366996B1 (en) Induction motor on single-phase network

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): CN FI

DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 991085

Country of ref document: FI