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Die Erfindung betrifft eine elektronische Synchronisierschaltungsanordnung zum Parallelschalten von zwei Wechselstromnetzen bzw. zum Zuschalten von einem Halbleiter-Wechselrichter an ein im Betrieb befindliches Wechselstromnetz, bei der die Spannungen der parallel zu schaltenden Wechselstromnetze hinsichtlich ihrer Phasenlage in einer Phasenvergleichsschaltung verglichen werden, die eine Impulsvergleichsschaltung aus zwei aus Grundfunktionsgliedern bestehenden Steuerketten zur Gewinnung einer ersten Impulsfolge mit Impulsen einer dem Phasenwinkel zwischen den beiden Spannungen proportionaler Breite enthält und bei der der Impulsvergleichsschaltung mindestens eine weitere Impulsstufe zur Gewinnung einer weiteren von der ersten Impulsfolge abhängigen Impulsfolge bzw.
einer Synchronisierspannung nachgeschaltet ist, und bei der einem ersten, an seinem Ausgang eine rechteckige Spannung liefernden Verstärker eine erste Spannung und einem zweiten ebenfalls an seinem Ausgang rechteckige Spannung liefernden Verstärker eine auf die erste Spannung zu synchronisierende zweite Spannung zugeführt ist.
Eine elektronische Synchronisierschaltung der eingangs angeführten Art ist aus der AT-PS Nr. 345393 bekannt. Die dort beschriebene Synchronisierschaltung ist jedoch sehr umfangreich aufgebaut.
Wechselrichtergeräte werden in der Regel vom Netz synchronisiert. Dies dient zur Vermeidung von Schwebungen der Ausgangsspannung des Wechselrichters gegenüber dem öffentlichen Netz. Die Synchronisierung muss in diesem Fall nur auf gleicher Frequenz erfolgen.
Ist am Wechselrichterausgang eine elektronische Umschaltung vorgesehen, muss die Synchronsierung so durchgeführt werden, dass die Ausgangsspannung phasengleich mit dem Umgehungsnetz liegt.
Eine starre Phasenlageneinstellung über ein Synchronisiergerät der Ausgangsspannung vom Wechselrichter zum Umgehungsnetz ist in vielen Fällen nicht ausreichend, da die Phasenlage innerhalb des Wechselrichtersystems zum Teil lastabhängig, versorgungsabhängig und auch frequenzabhängig ist (bedingt z. B. durch die Ausgangsfilter im Wechselrichter).
Aufgabe der Erfindung ist es, eine phasengeregelte Synchronisierschaltung, insbesondere für Wechselrichter mit nachgeschalteten elektronischen Schaltern zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass dem Ausgang des zweiten Verstärkers eine erste monostabile Kippstufe, die auf der negativen Flanke der Verstärkerausgangsspannung getriggert wird, nachgeschaltet ist und dass der Ausgang dieser ersten monostabilen Kippstufe und der Ausgang des ersten Verstärkers mit den beiden Eingängen der ersten Impulsvergleichsschaltung verbunden sind, dass der Ausgang der ersten Impulsvergleichsschaltung über ein Integrierglied mit der Steuerelektrode eines Stelltransistors verbunden ist, der als Steuerglied einer Kippzeitveränderung eines zweiten monostabilen Multivibrators dient, dass zwischen dem Ausgang des ersten Verstärkers und dem zweiten monostabilen Multivibrator ein dritter monostabiler Multivibrator, der von der negativen Flanke der Ausgangsspannung des ersten Verstärkers getriggert wird, geschaltet ist,
dass dem zweiten monostabilen Multivibrator ein vierter monostabiler Multivibrator nachgeschaltet ist, der konstantbreite Ausgangsimpulse mit dem Tastverhältnis 1 : 1 abgibt und dass dem vierten Multivibrator ein Filterglied nachgeschaltet ist, an dessen Ausgang die Synchronisationsspannung abnehmbar ist.
Die Synchronisierschaltung nach der Erfindung ermöglicht eine phasengeregelte Synchronisierung des Wechselrichters. Die Ausgangs-Synchronisierspannung kann um : 180 el verstellt werden, wobei die Mittenlage zusätzlich im Bereich von 0 bis 3600 el vorgewählt werden kann. Diese beiden Kriterien sind ein wesentlicher Vorteil gegenüber herkömmlichen Schaltungen (z. B. R-C-Phasenschiebern). Ohne Voreinstellung des Synchronisierbereiches geht ein grosser Teil des Verschiebebereiches verloren, da innerhalb des Wechselrichters vom Synchronisiereingang des Taktgebers zur Geräteausgangsspannung eine systemabhängige Verschiebung vorliegt.
An Hand der Ausführungsbeispiele nach den Fig. 1 und 2 sowie des Diagramms nach Fig. 3 wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen Fig. l ein Prinzipschaltbild eines phasengeregelten Wechselrichters, Fig. 2 ein Blockschaltbild des Synchronisiergerätes und schliesslich Fig. 3 ein Impulsdiagramm für das Synchronisiergerät.
Entsprechend Fig. 1 wird der Taktgeber --2-- des Wechselrichters --1-- von einem Führungsnetz über ein Synchronisiergerät-3-mitgezogen. Diese Beeinflussung des Taktgebers kann über
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eingeprägten Strom oder eingeprägte Spannung erfolgen. Im Synchronisiergerät --3-- wird ein Phasenvergleich zwischen Wechselrichter-Ausgangsspannung und Umgehungsnetz durchgeführt. Die synchronisierte Ausgangsspannung wird so beeinflusst, dass diese beiden Netze phasengleich liegen.
An Stelle des Netzes kann für die Synchronisierung die Spannung von einem zweiten Wechselrichter herangezogen werden.
Die Synchronisierungsschaltung ist entsprechend Fig. 2 aufgebaut. Zur Funktionserklärung dient das Impulsdiagramm nach Fig. 3.
Dem Synchronisiergerät --3-- wird die Spannung vom Umgehungsnetz über den Transformator - und die Wechselrichter-Ausgangsspannung über den Transformator --m2-- zugeführt. Entsprechend diesen beiden Spannungen werden über die Verstärker-pl, p2-- phasenstarre Rechteckspannungen (Spannung A/B) erzeugt. Über einen monostabilen Multivibrator --p3-- wird an der negativen Flanke der Spannung B vom Wechselrichterausgang ein schmaler Spannungsimpuls C erzeugt. Dieser Spannungsimpuls wird mit der Spannung A auf eine Impuls-Vergleichsschaltung - gegeben. Liegen an beiden Eingängen positive Spannungsimpulse an, ist auch ein Ausgangsimpuls über die Überlappungszeit vorhanden. Sind nicht beide Eingänge gleichzeitig vorhanden, löscht der Ausgangsimpuls.
Dieser Ausgangsspannungs-Impuls wird über den Kondensator --kl-- integriert. Durch die nachfolgende Regelschaltung wird die Wechselrichter-Ausgangsspannung so in der Phasenlage zum Führungsnetz verschoben, dass der Spannungsimpuls C auf die Grenzfläche a vom Spannungsimpuls A geregelt wird. Steigt die Spannung am Kondensator-kl-an, wird die Wechselrichter-Ausgangsspannung voreilend verschoben, so dass der Ausgangsimpuls der Vergleichsschaltung --p4-- löscht, und die Kondensatorspannung fällt, was im geschlossenen Regel-
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vom Führungsnetz zur Wechselrichter-Ausgangsspannung. Die Synchronisierspannung wird wie folgt erzeugt : Über den monostabilen Multivibrator --p5-- wird an der negativen Spannungsflanke --A-ein Nachimpuls D erzeugt.
Dieser Impuls D kann von 0 bis 3600 el verschoben werden. Mit der negativen Spannungsflanke von Impuls D wird ein zweiter monostabiler Multivibrator --p6-- ausgelöst, dessen Impulsbreite über den Phasenregel-Transistor-p7-- mit Verstärker-pl-gesteuert werden kann. Die Steuerung ist so ausgelegt, dass der Ausgangsimpuls E über den Phasenregel- - Transistor-p7-- um 0 bis 360 el., d. h. 180 , bezogen auf die Wechselspannung, verschoben werden kann. Durch die Vorschaltung des monostabilen Multivibrators --p5-- ist es möglich, den Winkel-Regelbereich des Ausgangsimpulses E in der Phasenlage zum Führungsnetz beliebig um 0 bis 3600 el zu verschieben.
Der Ausgangsimpuls E, welcher in der Breite vom Winkel-Regel-Transi-
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von Impuls E können die Ausgangsimpulse F in der Phasenlage zum Netz (Impuls A) um : ! : 1800 über den Transistor --p7-- verschoben werden, wobei die Null-Einstellung über den Multivibrator - festgelegt werden kann. Die Ausgangsimpulse F im Tastverhältnis 1 : 1 werden in einem RC-Filter in-annähernd sinusförmige Spannung umgewandelt. Diese Spannung wird über den Ver- stärker --p9-- verstärkt und über den Transformator --m3-- als Synchronisierspannung für den Wechselrichter-Taktgeber nach aussen geführt. Weicht die Netzfrequenz geringfügig von der Nennfrequenz ab, so wird die Tastung des Impulses F entsprechend unsymmetrisch.
Da in der Regel die Synchronisierung bei 1 bis 2% Frequenzabweichung abgeschaltet wird, ist diese Unsymmetrie unbedeutend ; sie wird zudem durch das nachgeschaltete Filter ausgeglichen, und durch den Kondensator --k2-- wird ein Gleichstromanteil auf den Transformator --m3-- nicht übertragen.
Zur Vermeidung von starken Ausgleichsschwingungen bei der Aufschaltung der Synchroniserspannung auf den Taktgeber, erfolgt die Durchschaltung der Synchronisierspannung über 1das Relais --d-- nur dann, wenn die Synchronisierspannung G phasengleich mit der Wechselrichter- - Ausgangsspannung liegt. Die Phasengleichheit wird mit der Vergleichsschaltung --p10-- überwacht.
An Stelle der Phasengleichheit mit der Wechselrichter-Ausgangsspannung kann als Vergleichskriterium auch Phasengleichheit mit der Taktgeberspannung selbst verglichen werden (Brücke XY oder ZY).