BESCHREIBUNG

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Leistungselektronik. Sie geht aus von einem Verfahren zum Berieb einer Direktumrichterschaltung sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.

Stand der Technik

Direktumrichterschaltungen, insbesondere Matrixumrichter, hatten in der Vergangenheit eher akademische Bedeutung. Heute jedoch gewinnen Direktumrichterschaltungen vor allem für Industrielle Anwendungen an Bedeutung, da mittels einer Direktumrichterschaltung ohne aufwendigen Gleichspannungszwischenkreis oder Gleichstromzwischenkreis eine Eingangsspannung bzw. ein Eingangsstrom einer ersten Amplitude und einer ersten Frequenz direkt in eine Ausgangsspannung bzw. in einen Ausgangsstrom einer zweiten Amplitude und einer zweiten Frequenz umgewandelt werden kann. Eine solche Direktumrichterschaltung ist beispielsweise in der US 6,900,998 B2 angegeben. Darin weist die Direktumrichterschaltung n=3 Eingangsphasenanschlüsse und p=3 Ausgangsphasenanschlüsse, d.h. die Direktumrichterschaltung der US 6,900,998 B2 ist eingangseitig und ausgangsseitig dreiphasig ausgebildet. Die Direktumrichterschaltung der US 6,900,998 B2 umfasst weiterhin neun Phasenbausteine mit jeweils einer zweipoligen Schaltzellen zum Schalten einer positiven und einer negativen Spannung zwischen den Polen, wobei jeder Ausgangsphasenanschluss mit jedem Ein- gangsphasenanschluss jeweils unmittelbar über eine Schaltzelle seriell verbunden ist. Eine solche Schaltzelle weist ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter mit gesteuerter unidirektio- naler Stromführungsrichtung und einen kapazitiven Energiespeicher auf.

Problematisch bei einer Direktumrichterschaltung nach der US 6,900,998 B2 ist, dass die Spannung an jedem Zweig, d.h. an jedem Phasenbaustein nicht derart eingestellt werden kann, dass ein kontinuierlicher Stromfluss durch die Schaltzellen erzielt werden kann, wodurch keine aktive Stromeinstellung durch den jeweiligen Zweig möglich ist. Dadurch ist mit der Direktumrichterschaltung der US 6,900,998 B2 kein oder nur ein sehr eingeschränkter Austausch elektrischer Energie zwischen einzelnen Zweigen möglich. Soll die Direktumrichterschaltung aber in der Lage sein, eine grosse elektrische Energiemenge zu übertragen, so sind die Kapazitäten der Schaltzellen der US 6,900,998 B2 entsprechend gross zu Dimensionieren, woraus ein enormer Platzbedarf einer solchen Direktumrichterschaltung und erhebliche Kosten resultieren. Systeme, aufgebaut mit derartigen Direktumrichterschaltungen werden dadurch ebenfalls einen entsprechend grossen Platzbedarf aufweisen und entsprechend teuer sein.

Energieschwankungen an den einzelnen Phasenbausteinen führen zu Spannungsschwankungen an den kapazitiven Energiespeichern in den zugehörigen Schaltzellen. Für einen sicheren und stabilen Betrieb und um eine günstige Realisierung der Direktumrichterschaltung zu ermöglichen muss aber die Amplitude dieser Energieschwankung am Phasenbaustein begrenzt und minimiert werden können, um die maximale Spannung an jedem einzelnen kapazitiven Energiespeicher der zugehörigen Schaltzelle des Phasenbausteins mit einem möglichst kleinen kapazitiven Energiespeicher auf einen gewünschten Wert begrenzen zu können.

In„A Methodology for Developing ^" Chainlink ^" Converters", EPE 8. September 2009 ist eine Direktumrichterschaltung angegeben, bei der jeder Phasenbaustein eine Induktivität seriell zu der Serienschaltung der Schaltzellen aufweist.

In der WO 2008/067788 A1 ist ein Verfahren für den Betrieb einer Umrichterschaltung nach der WO 2007/023064 A1 angegeben, die den Energiegehalt der Schaltzellen regeln. Das in der WO

2008/067788 A1 beschriebene Verfahren gilt nur für Ausführungen der Umrichterschaltung nach der WO 2007/023064 A1 , die drei Phasen eines Systems mit zwei Phasen eines anderen Systems verbinden, wobei die Ströme in den Anschlussklemmen der Direktumrichterschaltung immer Null sind. In„On Dynamics and Voltage Control of Modular Multilevel Converter", EPE 8. September 2009 ist ein Verfahren für den Betrieb einer Umrichterschaltung angegeben, bei dem die Symmetrierung der Phasenbausteine mit Hilfe einer eigens dafür vorgesehenen Regelung erfolgt.

Darstellung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zum Betrieb einer Direktumrichterschaltung anzugeben, mittels welchem geringe Energieschwankungen an Phasenbausteinen erreicht werden können. Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung anzugeben, mit der das erfin- dungsgemässe Verfahren in besonders einfacher Weise durchgeführt werden kann.

Diese Aufgaben werden durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 5 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung angegeben.

Die Direktumrichterschaltung weist mindestens zwei Phasenbausteine auf und dient der Verbindung von Phasen eines ersten Strom- oder Spannungssystems mit Phasen eines zweiten Strom- oder Spannungssystems. Weiterhin umfasst jeder Phasenbaustein mehrere zweipolige seriell zueinander geschaltete Schaltzellen und jede Schaltzelle weist ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter mit gesteuerter unidirektionaler Stromführungsrichtung und einen kapazitiven Energiespeicher auf. Verfahrensmässig werden die Leistungshalbleiterschalter der Schaltzellen des zugehörigen Phasenbausteins mittels eines Ansteuersignais angesteuert. Nach der Erfindung weist nun jeder Phasenbaustein eine Induktivität seriell zu der Serienschaltung der Schaltzellen auf und für jeden Phasenbaustein wird das Ansteuersignal aus der Differenz eines Referenzsignal bezüglich der Spannung über dem Phasenbaustein und eines Spannungssignals über der Induktivität gebildet, wobei das Spannungssignal über der Induktivität aus einem Referenzsignal bezüglich des Stromes durch den Phasenbaustein gebildet wird. Das Referenzsignal bezüglich des Stromes durch den Phasenbaustein wiederum wird aus einem Mittelwert oder Augenblickswert einer Phasenleistung einer an den Phasenbaustein angeschlossenen Phase des ersten Strom- oder Spannungssystems, aus einem Mittelwert oder Augenblickswert einer Phasenleistung einer an den Phasenbaustein angeschlossenen Phase des zweiten Strom- oder Spannungssystems, aus der Summe der Augenblickswerte oder der Mittelwerte der Phasenleistungen der Phasen des ersten Strom- oder Spannungssystems und aus der Summe der Augenblickswerte oder der Mittelwerte der Phasenleistungen der Phasen des zweiten Strom- oder Spannungssystems gebildet. Dadurch, dass in die Bildung des Ansteuersignais schlussendlich der Mittelwert oder Augenblickswert der Phasenleistung der an den Phasenbaustein angeschlossenen Phase des ersten Strom- oder Spannungssystems, der Mittelwert oder Augenblickswert der Phasenleistung der an den Phasenbaustein angeschlossenen Phase des zweiten Strom- oder Spannungssystems, die Summe der Augenblickswerte oder der Mittelwerte der Phasenleistungen der Phasen des ersten Strom- oder Spannungssystems und die Summe der Augenblickswerte oder der Mittelwerte der Phasenleistungen der Phasen des zweiten Strom- oder Spannungssystems eingeht, kann vorteilhaft eine Verteilung aller Phasenströme und Ströme des kapazitiven Energiespeichers auf die Phasenbausteine erreicht werden, so dass eine geringe Amplitude der Energieschwankungen an Phasenbausteinen erreicht werden kann, wodurch ein sicherer und stabiler Betrieb der Direktumrichterschaltung erreicht werden kann und die kapazitiven Energiespeicher der Schaltzellen klein dimensioniert werden können und damit platzsparend und kostengünstig sind.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Betrieb der Direktumrichterschaltung weist eine der Erzeugung des Ansteuersignais dienenden Ansteuerschaltung für jeden Phasenbaustein auf, welche Ansteuerschaltung mit den Leistungshalbleiterschaltern der Schaltzellen des Phasenbausteins verbunden ist. Bezüglich eines jeden Phasenbausteins ist der Ansteuerschaltung zur Bildung des Ansteuersignais die Differenz aus dem Referenzsignal bezüglich der Spannung über dem Phasenbaustein und aus dem Spannungssignal über der Induktivität zugeführt. Zudem ist für sämtliche Phasenbausteine eine gemeinsame erste Berechnungseinheit zur Bildung des Spannungssignals über der Induktivität aus dem Referenzsignal bezüglich des Stromes durch den Phasenbaustein vorgesehen. Für sämtliche Phasenbausteine ist ferner eine gemeinsame zweite Berechnungseinheit zur Bildung des Referenzsignals bezüglich des Stromes durch den Phasenbaustein aus dem Mittelwert oder Augenblickswert der Phasenleistung der an den Phasenbaustein angeschlossenen Phase des ersten Strom- oder Spannungssystems, aus dem Mittelwert oder Augenblickswert der Phasenleistung der an den Phasenbaustein angeschlossenen Phase des zweiten Strom- oder Spannungssystems, aus der Summe der Augenblickswerte oder der Mittelwerte der Phasenleistungen der Phasen des ersten Strom- oder Spannungssystems und aus der Summe der Augenblickswerte oder der Mittelwerte der Phasenleistungen der Phasen des zweiten Strom- oder Spannungssystems vorgesehen.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Betrieb der Direktumrichterschaltung ist somit sehr einfach und kostengünstig realisierbar, da der Schaltungsaufwand äusserst gering gehalten werden kann und zudem nur eine geringe Anzahl an Bauelementen für den Aufbau benötigt wird. Mittels dieser Vorrichtung ist das erfindungsgemässe Verfahren somit besonders einfach durchführbar. Diese und weitere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung offensichtlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:

Fig. 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens zum Betrieb einer Direktumrichterschaltung und

Fig. 2 eine Ausführungsform eines Direktumrichters.

Die in der Zeichnung verwendeten Bezugszeichen und deren Bedeutung sind in der Bezugszeichenliste zusammengefasst aufgelistet. Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die beschriebenen Ausführungsformen stehen beispielhaft für den Erfindungsgegenstand und haben keine beschränkende Wirkung.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens zum Betrieb einer Direktumrichterschaltung, wobei in Fig. 1 der Übersichtlichkeit halber nur ein Phasenbaustein 1 der Direktumrichterschaltung gezeigt ist. Die Direktumrichterschaltung gemäss Fig. 1 weist allgemein mindestens zwei Phasenbausteine 1 auf, wobei jeder Phasenbaustein 1 der Verbindung von Phasen U, V, W eines ersten Strom- oder Spannungssystems mit Phasen R, S, T eines zweiten Strom- oder Spannungssystems dient. Bezüglich Fig. 1 wird angenommen, dass das erste Strom- oder Spannungssystem drei Phasen U, V, W und das zweite Stromoder Spannungssystems ebenfalls drei Phasen R, S, T aufweist, wobei bezüglich der Systeme natürlich eine beliebige Phasenanzahl denkbar ist. Jeder Phasenbaustein 1 umfasst mehrere zweipolige seriell zueinander geschaltete Schaltzellen 2, wobei jede Schaltzelle 2 ansteuerbare bidirektionale Leistungshalbleiterschalter mit gesteuerter unidirektionaler Stromführungsrichtung und einen kapazitiven Energiespeicher aufweist. Der jeweilige ansteuerbare Leistungshalbleiterschalter ist insbesondere als Abschaltthyristor (GTO - Gate Turn-Off Thyristor) oder als integrierter Thyristor mit kommu- tierter Ansteuerelektrode (IGCT - Integrated Gate Commutated Thyristor) mit jeweils einer antiparallel geschalteten Diode ausgebildet. Es ist aber auch denkbar, einen ansteuerbaren Leistungshalbleiterschalter beispielsweise als Leistungs-MOSFET mit zusätzlich antiparallel geschalteter Diode oder als Bipolartransistor mit isoliert angeordneter Gateelektrode (IGBT) mit zusätzlich antiparallel geschalteter Diode auszubilden. In Fig. 2 ist beispielhaft eine Ausführungsform eines Direktumrichters mit den vorstehend beschriebenen Phasenbausteinen gezeigt.

Verfahrensmässig werden für jeden Phasenbaustein 1 die Leistungshalbleiterschalter der Schaltzellen 2 mittels eines Ansteuersignais S1 angesteuert. Das Ansteuersignal S1 ist für jede Schaltzelle 2 vorzugsweise zeitlich versetzt, so dass jede Schaltzelle 2 vorteilhaft zeitlich versetzt angesteuert werden kann. Erfindungsgemäss weist nun jeder Phasenbaustein 1 eine Induktivität LUR, LUS, LUT; L _V R, L _V s, L _V T; L _W R, LWS, LWT seriell zu der Serienschaltung der Schaltzellen auf und für jeden Phasenbaustein 1 wird das Ansteuersignal S1 aus der Differenz eines Referenzsignals V _re f,uR, V _re f,us, V _re f,uT, Vref.vR, V _re f,vs, V _re f,vT, V _ref ,wR, V _ref ,ws, V _ref ,wT bezüglich der Spannung UUR, UUS, UUT; U _V R, UVS, UVT; UWR, Uws, UWT über dem Phasenbaustein 1 und eines Spannungssignal V _L UR, V _L US, V _L UT, V _L VR, V _L VS, V _L VT, VLWR, VLWS, V _L WT über der Induktivität L _UR , L _us , L _UT ; L _VR , L _vs , L _VT ; L _W R, L _W S, L _W T gebildet, wobei das Spannungssignal V _LUR , V _LUS , V _LUT , V _LVR , V _LV s, V _LVT , V _LWR , V _LW s, V _LWT über der Induktivität LUR, Lus, U/n LVR, Lvs, LVT! LWR, LWS, LWT aus einem Referenzsignal i _re f,uR, iref.us, f.uT, f.vR, f.vs, f.vT, f.wR, f.ws, iref.wT bezüglich des Stromes IUR, ius, ίυτ; IVR, ivs, ίντ; IWR, iws, ίνντ durch den Phasenbaustein 1 gebildet wird. Das Referenzsignal V _ref ,uR, V _ref ,us, V _ref ,uT, V _REF , _V R, V _ref ,vs, V _REF , _V T, V _REF , _W R, V _ref , _W s, V _ref ,wT bezüglich der Spannung UUR, UUS, UUT! U _V R, U _V S, U _V T; U _W R, U _W S, U _W T über dem Phasenbaustein 1 wird vorzugsweise von einem übergeordneten Stromregler für die Phasenströme der Phasen U , V, W des ersten Strom- oder Spannungssystems und von einem übergeordneten Stromregler für die Phasenströme der Phasen R, S, T des zweiten Strom- oder Spannungssystems erzeugt. Desweiteren wird das Referenzsignal iref.uR, iref.us, f.uT, f,vR, f,vs, iref.vT, iref.wR, f.ws, f,wT bezüglich des Stromes IUR, ius, ίυτ! IVR, ivs, ίντ; IWR, iws, iwT durch den Phasenbaustein 1 aus einem Mittelwert P _U , P _V , P _W oder Augenblickswert Pu, Pv, Pw einer Phasenleistung einer an den Phasenbaustein 1 angeschlossenen Phase U , V, W des ersten Strom- oder Spannungssystems, aus einem Mittelwert P _R , P _s , P _T oder Augenblickswert

PR, PS, PT einer Phasenleistung einer an den Phasenbaustein 1 angeschlossenen Phase R, S, T des zweiten Strom- oder Spannungssystems, aus der Summe der Augenblickswerte Puvw oder der Mittelwerte PUVWM der Phasenleistungen der Phasen U , V, W des ersten Strom- oder Spannungssystems und aus der Summe der Augenblickswerte P _RS T oder der Mittelwerte PRSTM der Phasenleistungen der Phasen R, S, T des zweiten Strom- oder Spannungssystems gebildet.

Dadurch, dass in die Bildung des Ansteuersignais S1 schlussendlich der Mittelwert P _U , P _V , P _W oder Augenblickswert P _u , P _v , Pw der Phasenleistung der an den Phasenbaustein 1 angeschlossenen Pha- se U, V, W des ersten Strom- oder Spannungssystems, der Mittelwert P _R , P _s , P _T oder Augenblickswert P _R , P _S , PT der Phasenleistung der an den Phasenbaustein 1 angeschlossenen Phase R, S, T des zweiten Strom- oder Spannungssystems, die Summe der Augenblickswerte Puvw oder der Mittelwerte PUVWM der Phasenleistungen der Phasen U, V, W des ersten Strom- oder Spannungssystems und die Summe der Augenblickswerte P _RS T oder der Mittelwerte PRSTM der Phasenleistungen der Phasen R, S, T des zweiten Strom- oder Spannungssystems eingeht, kann mit Vorteil eine Verteilung aller Phasenströme und Ströme des kapazitiven Energiespeichers auf die Phasenbausteine 1 erreicht werden, so dass eine gewünschte geringe Amplitude der Energieschwankungen an Phasenbausteinen 1 erzielt werden kann, wodurch ein sicherer und stabiler Betrieb der Direktumrichterschaltung erreicht werden kann und die kapazitiven Energiespeicher der Schaltzellen 2 klein dimensioniert werden können und damit platzsparend und kostengünstig sind.

Allgemein wird zur Bildung des Spannungssignals V _L XY über der Induktivität L _XY des zugehörigen Phasenbausteins 1 folgende Formel verwendet:

V|_XY ⁼ L _X Y ' ^~ Tri _r ef,XY HL

dt

wobei der Index XY allgemein die Verbindung einer Phase X des ersten Strom- oder Spannungssystems mit einer Phase Y des zweiten Strom- oder Spannungssystems angibt. Alternativ kann das Spannungssignal V _L XY über der Induktivität L _XY des zugehörigen Phasenbausteins 1 auch beispielsweise durch eine Rückführung gebildet werden:

V _LXY = K(i ref.XY " ίχγ) [1 < ], wobei K ein wählbarer Faktor ist.

Gemäss Fig. 1 sind die Leistungshalbleiterschalter einer jeden Schaltzelle 2 nach Art einer Brückenschaltung verschaltet, wobei der kapazitive Energiespeicher parallel zu der Brückenschaltung geschaltet ist. Alternativ wäre es auch denkbar, die Leistungshalbleiterschalter einer jeden Schaltzelle 2 nach Art einer Halbbrückenschaltung zu verschalten, wobei der kapazitive Energiespeicher dann parallel zu der Halbbrückenschaltung geschaltet ist.

Für jeden Phasenbaustein 1 wird das Referenzsignal i _ref ,uR, Wus, WUT, WVR, WVS, WVT, WWR, WWS, iref.wT bezüglich des Stromes IUR, ius, im-; K/R, ivs, ίντ; IWR, iws, ίνντ durch den Phasenbaustein 1 zusätzlich aus einem Phasenstrom iu, iv, iw der an den Phasenbaustein 1 angeschlossenen Phase U, V, W des ersten Strom- oder Spannungssystems und aus einem Phasenstrom i _R , i _s , ίτ der an den Phasenbaustein 1 angeschlossenen Phase R, S, T des zweiten Strom- oder Spannungssystems gebildet.

Allgemein wird das Referenzsignal i _re f,xY bezüglich des Stromes i _XY durch den Phasenbaustein 1 somit durch folgende Formel gebildet:

P _x . P _Y .

'ref.XY ⁼ p Ύ + p 'x [2a]> wobei allgemein der Index X eine Phase des ersten Strom- oder Spannungssystems, der Index Y eine Phase des zweiten Strom- oder Spannungssystems, P _x , P _Y die Mittelwerte der Phasenleistungen P _x , P _Y und P-iM die Summe der Mittelwerte der Phasenleistungen des ersten Strom- oder Spannungssystems und P ₂ M die Summe der Mittelwerte der Phasenleistungen des zweiten Strom- oder Spannungssystems sind.

Alternativ ist es auch denkbar, dass das Referenzsignal i _re f,xY bezüglich des Stromes i _XY durch den Phasenbaustein 1 durch folgende Formel gebildet:

P P

'ref.XY = -ρ^ · 'γ + -5 ^L - 'x Pb].

, r ₂

wobei allgemein erneut der Index X eine Phase des ersten Strom- oder Spannungssystems, der Index Y eine Phase des zweiten Strom- oder Spannungssystems, P _x , P _Y Augenblickswerte der Phasenleistungen und P-i die Summe der Augenblickswerte der Phasenleistungen des ersten Strom- oder Spannungssystems und P ₂ die Summe der Augenblickswerte der Phasenleistungen des zweiten Strom- oder Spannungssystems sind.

Vorzugsweise ist der jeweilige Phasenstrom iu, i _v , iw der an den Phasenbaustein 1 angeschlossenen Phase U, V, W des ersten Strom- oder Spannungssystems sowie der jeweilige Phasenstrom i _R , i _s , ίτ der an den Phasenbaustein 1 angeschlossenen Phase R, S, T des zweiten Strom- oder Spannungssystems ein Augenblickswert, der beispielsweise durch Messung ermittelt wird.

Für jeden Phasenbaustein 1 wird der Augenblickswert der Phasenleistung Pu, Pv, Pw der an den Phasenbaustein 1 angeschlossenen Phase U, V, W des ersten Strom- oder Spannungssystems beispielsweise aus einem Referenzsignal l _re f _, u, f.v, lef.w bezüglich des Phasenstromes iu, iv, iw der an den Phasenbaustein 1 angeschlossenen Phase U, V, W des ersten Strom- oder Spannungssystems und aus einem Referenzsignal V _re f,u, V _re f,v, V _re f,w bezüglich einer Phasenspannung Uu, u _v , u _w der an den Phasenbaustein 1 angeschlossenen Phase U, V, W des ersten Strom- oder Spannungssystems gebildet. Alternativ ist es auch denkbar, dass der Augenblickswert der Phasenleistung Pu, P _v , Pw der an den Phasenbaustein 1 angeschlossenen Phase U, V, W des ersten Strom- oder Spannungssystems beispielsweise aus dem Phasenstromes iu, iv. iw. beispielsweise aus einem Messwert, der an den Phasenbaustein 1 angeschlossenen Phase U, V, W des ersten Strom- oder Spannungssystems und aus einer Phasenspannung Uu, u _v , u _w , beispielsweise aus einem Messwert, der an den Phasenbaustein 1 angeschlossenen Phase U, V, W des ersten Strom- oder Spannungssystems gebildet wird.

Darüberhinaus wird der Augenblickswert der Phasenleistung P _R , P _s , Ρτ der an den Phasenbaustein 1 angeschlossenen Phase R, S, T des zweiten Strom- oder Spannungssystems beispielsweise aus einem Referenzsignal l _ref,R , l _ref, s, bezüglich des Phasenstromes i _R , i _s , ίτ der an den Phasenbaustein 1 angeschlossenen Phase R, S, T des zweiten Strom- oder Spannungssystems und aus einem Referenzsignal V _re f,R, V _ref, s, V _ref j bezüglich einer Phasenspannung U _R , U _s , U _T der an den Phasenbaustein 1 angeschlossenen Phase R, S, T des zweiten Strom- oder Spannungssystems gebildet.. Alternativ ist es auch denkbar, dass der Augenblickswert der Phasenleistung P _R , P _s , Ρτ der an den Phasenbaustein 1 angeschlossenen Phase R, S, T des zweiten Strom- oder Spannungssystems beispielsweise aus dem Phasenstromes i _R , i _s , ίτ, beispielsweise aus einem Messwert, der an den Phasenbaustein 1 angeschlossenen Phase R, S, T des zweiten Strom- oder Spannungssystems und aus einer Phasenspannung u _R , u _s , u _T , beispielsweise aus einem Messwert, der an den Phasenbaustein 1 angeschlossenen Phase R, S, T des zweiten Strom- oder Spannungssystems gebildet wird.

Der jeweilige Augenblickswert der Phasenleistung Pu, P _v , Pw der an den Phasenbaustein 1 angeschlossenen Phase U, V, W des ersten Strom- oder Spannungssystems und der jeweilige Augenblickswert der Phasenleistung P _R , P _s , Ρτ der an den Phasenbaustein 1 angeschlossenen Phase R, S, T des zweiten Strom- oder Spannungssystems wird insbesondere nach Formel [3a] berechnet: ^r X ^{~~ V} ref,X ^' 'ref.X _r „ _n

[3a],

P ^Γ Υ - ^~~ V ^v ref,Y I 'ref.Y

wobei erneut allgemein der Index X eine Phase des ersten Strom- oder Spannungssystems, der Index Y eine Phase des zweiten Strom- oder Spannungssystems ist.

Das Referenzsignal l _ref ,u, v, w bezüglich des Phasenstromes iu, iv, iw der an den Phasenbaustein 1 angeschlossenen Phase U, V, W des ersten Strom- oder Spannungssystems oder allgemein l _refiX , das Referenzsignal V _ref ,u, V _ref ,v, V _ref ,w bezüglich der Phasenspannung Uu, u _v , u _w der an den Phasenbaustein 1 angeschlossenen Phase U, V, W des ersten Strom- oder Spannungssystems oder allge- mein V _re f,x, das Referenzsignal l _re f,R, f.s, bezüglich des Phasenstromes i _R , i _R , i _T der an den Phasenbaustein 1 angeschlossenen Phase R, S, T des zweiten Strom- oder Spannungssystems oder allgemein l _re f,Y sowie das Referenzsignal V _re f,R, V _ref ,s, V _re fj bezüglich der Phasenspannung u _R , u _s , u _T der an den Phasenbaustein 1 angeschlossenen Phase R, S, T des zweiten Strom- oder Spannungssystems oder allgemein V _refiY ist jeweils vorgebbar.

Alternativ ist es auch möglich, dass der jeweilige Augenblickswert der Phasenleistung Pu, Pv, Pw der an den Phasenbaustein 1 angeschlossenen Phase U, V, W des ersten Strom- oder Spannungssystems und der jeweilige Augenblickswert der Phasenleistung P _R , P _s , Ρτ der an den Phasenbaustein 1 angeschlossenen Phase R, S, T des zweiten Strom- oder Spannungssystems nach Formel [3b] aus den genannten Messwerten berechnet wird.

wobei erneut allgemein der Index X eine Phase des ersten Strom- oder Spannungssystems, der Index Y eine Phase des zweiten Strom- oder Spannungssystems ist.

Es sei explizit erwähnt, dass die erwähnte Bildung der vorstehend genannten Augenblickswerte Pu, Pv, Pw, PR _> PS _> PT der Phasenleistungen auch andersweitig erfolgen kann.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Betrieb einer Direktumrichterschaltung weist gemäss Fig. 1 für jeden Phasenbaustein 1 eine der Erzeugung des Ansteuersignais S1 dienende Ansteuerschaltung 3 auf, welche Ansteuerschaltung 3 mit den Leistungshalbleiterschaltern der Schaltzellen 2 des Phasenbausteins 1 verbunden ist. Nach der Erfindung ist bezüglich eines jeden Phasenbausteins 1 der Ansteuerschaltung 3 zur Bildung des Ansteuersignais S1 die Differenz aus dem Referenzsignal V _ref , _UR , V _ref , _us , V _ref , _UT , V _ref , _VR , V _ref , _V s, V _REF , _V T, V _ref , _W R, V _ref , _W s. V _REF , _W T bezüglich der Spannung U _UR , Uus, UUT; U _VR , U _V S, U _V T; U _W R, U _W S, U _W T über dem Phasenbaustein 1 und aus einem Spannungssignal V _LUR , V _LU s, V _LU T, V _LVR , V _LV s, V _LV T, V _LWR , V _LW s, V _LW T über der Induktivität L _UR , Lus, LUT; L _V R, US, T; L _WR , L _W S, L _W T zugeführt. Ferner ist für sämtliche Phasenbausteine 1 eine gemeinsame erste Berechnungseinheit 4 zur Bildung des Spannungssignals V _L u _R , V _L us, V _L UT, V _L V _R , V _L VS, V _L VT, V _LWR , V _L WS, V _lwt über der Induktivität L _UR , L _us , L _UT ; _R , L _vs , L _VT ; L _WR , L _ws , L _WT , insbesondere nach Forme [1 ], aus dem Referenzsignal f.uR, f.us, i _re f,uT, WR, i _re f,vs, i _re f,vT, iref.wR, iref.ws, f.wT bezüglich des Stromes i _UR , ius, ίυτ; IVR _> ivs _> ίντ; IWR, iws _> ίνντ durch den Phasenbaustein 1 vorgesehen. Desweiteren ist für sämtliche Phasenbausteine 1 eine gemeinsame zweite Berechnungseinheit 5 zur Bildung des Referenzsignals f.uR, f.us, f.uT, WR, f.vs, i _re f,vT, iref.wR, iref.ws, i _re f,wT bezüglich des Stromes IUR, ius, ίυτ; ivR, ivs, ίντ; iwR _> iws _> 'WT durch den Phasenbaustein 1 , insbesondere nach Formel [2a] respektive [2b], aus dem Mittelwert P _{U 5} P _V , P _W oder Augenblickswert Pu, P _v , Pw der Phasenleistung der an den Phasenbaustein 1 angeschlossenen Phase U, V, W des ersten Strom- oder Spannungssystems, aus dem Mittelwert P _R , P _s , P _T oder Augenblickswert P _R , P _s , Ρτ der Phasenleistung der an den Phasenbaustein 1 angeschlossenen Phase R, S, T des zweiten Strom- oder Spannungssystems, aus der Summe der Augenblickswerte Puvw oder der Mittelwerte PUVWM der Phasenleistungen der Phasen U, V, W des ersten Strom- oder Spannungssystems und aus der Summe der Augenblickswerte PRST oder der Mittelwerte P _RS TM der Phasenleistungen der Phasen R, S, T des zweiten Stromoder Spannungssystems vorgesehen.

Die gemeinsame zweite Berechnungseinheit 5 bildet das Referenzsignal f.uR, f.us, f.uT, WR, f.vs, f.vT, f.wR, f.ws. f.wT bezüglich des Stromes i _UR , ius, im-; IVR, ivs, ίντ! IWR, iws, ίνντ durch den Phasen ^¬ baustein 1 , insbesondere nach Formel [2a] respektive [2b], zusätzlich aus dem Phasenstrom iu, iv, iw der an den Phasenbaustein 1 angeschlossenen Phase U, V, W des ersten Strom- oder Spannungssystems und aus dem Phasenstrom i _R , i _s , h- der an den Phasenbaustein 1 angeschlossenen Phase R, S, T des zweiten Strom- oder Spannungssystems.

Darüberhinaus ist für sämtliche Phasenbausteine 1 eine gemeinsame dritte Berechnungseinheit 6 zur Bildung des Augenblickswertes der Phasenleistung Pu, P _v , Pw der an den Phasenbaustein 1 angeschlossenen Phase U, V, W des ersten Strom- oder Spannungssystems, insbesondere nach Formel [3a], aus dem Referenzsignal l _ref ,u, v, w bezüglich des Phasenstromes iu, iv, iw der an den Phasenbaustein 1 angeschlossenen Phase U, V, W des ersten Strom- oder Spannungssystems und aus dem Referenzsignal V _ref ,u, V _re f,v, V _ref ,w bezüglich der Phasenspannung Uu, u _v , u _w der an den Phasenbaustein 1 angeschlossenen Phase U, V, W des ersten Strom- oder Spannungssystems und zur Bildung des Augenblickswertes der Phasenleistung P _R , P _s , Ρτ der an den Phasenbaustein 1 angeschlossenen Phase R, S, T des zweiten Strom- oder Spannungssystems, insbesondere nach Formel [3a], aus dem Referenzsignal l _re f,R, l _ref ,s, bezüglich des Phasenstromes i _R , i _R , i _T der an den Phasenbaustein 1 angeschlossenen Phase R, S, T des zweiten Strom- oder Spannungssystems und aus einem Referenzsignal V _ref,R , V _ref, s, V _ref j bezüglich der Phasenspannung u _R , u _s , u _T der an den Phasenbaustein 1 angeschlossenen Phase R, S, T des zweiten Strom- oder Spannungssystems vorgesehen.

Alternativ dazu ist für sämtliche Phasenbausteine 1 eine gemeinsame dritte Berechnungseinheit 6 zur Bildung des Augenblickswertes der Phasenleistung P _u , P _v , Pw der an den Phasenbaustein 1 angeschlossenen Phase U, V, W des ersten Strom- oder Spannungssystems, insbesondere nach Formel [3b], aus dem Phasenstrom iu, iv, iw der an den Phasenbaustein 1 angeschlossenen Phase U, V, W des ersten Strom- oder Spannungssystems und aus der Phasenspannung Uu, u _v , u _w der an den Pha- senbaustein 1 angeschlossenen Phase U, V, W des ersten Strom- oder Spannungssystems und zur Bildung des Augenblickswertes der Phasenleistung P _R , P _s , Ρτ der an den Phasenbaustein 1 angeschlossenen Phase R, S, T des zweiten Strom- oder Spannungssystems, insbesondere nach Formel [3b], aus dem Phasenstrom i _R , i _s , ίτ der an den Phasenbaustein 1 angeschlossenen Phase R, S, T des zweiten Strom- oder Spannungssystems und aus einer Phasenspannung u _R , u _s , u _T der an den Phasenbaustein 1 angeschlossenen Phase R, S, T des zweiten Strom- oder Spannungssystems vorgesehen.

Insgesamt konnte gezeigt werden, dass die, insbesondere nach Fig. 1 , erfindungsgemassen Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemassen Verfahrens zum Betrieb der Direktumrichterschaltung sehr einfach und kostengünstig realisiert werden können, da der Schaltungsaufwand äusserst gering ist und zudem nur eine geringe Anzahl an Bauelementen für den Aufbau benötigt wird. Somit ist mit diesen Vorrichtungen das erfindungsgemässe Verfahren besonders einfach durchführbar.

Bezugszeichenliste

1 Phasenbaustein

2 Schaltzelle

3 Ansteuerschaltung

4 erste Berechnungseinheit

5 zweite Berechnungseinheit

6 dritte Berechnungseinheit