AT397741B - Messeinrichtung für mischströme definierten nullpunktes - Google Patents

Description

AT 397 741 B t

Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung für Mischstörme definierten Nullpunktes mit einem herkömmlichen Wechsefsfromwandter. bei dem eine aus dem Sekundärstem abgeleitete und verstärkte Spannungsgröße als Kompensationsspannung in den Sekundärkreis eingespeist ist

Zu Regelung bzw. Steuerung teistungselektronischer Energieumformer ist die Messung der Ein- bzw. s Ausgangssiröme des Systems erforderlich- Die Meßgrößen weisen dabei zufolge der diskcnänuierfichen, taktenden Arbeitsweise leistungselektronischer Einheiten meist unstetigen Verlauf und die Überlagerung zeitlich veränderlicher Gleichanteile auf Als Beispiel diene der Zwischenkreisstrom eines dreiphasigen Tranststor-Putswechsetrichters, dessen über eine Pulsperiode gemittelter Wert, multipliziert mit der Zwi-schenkreisspannung, der am Ausgang auftretenden Gfundschwindungsleistung entspricht 10 Für die stufenlose und energiesparende Drehzahtregeiung von Drehstrom-Asychronmotoren werden heute überwiegend Drehsiront-Zwischenkreieumrichter eingesetzt. Diese bestehen aus einer Drehstrom-brücksnschaltung zur Gleichrichtung der Netzspannung einem Gleichspannung*· oder Gielchstromzwi-schenkreis sowie einem aefbstgeführten Umrichter zur Speisung der Drehstrom-Asynchronmotoren. Dabei stellt im Prinzip jeder Strang daß 3elbsigeführtef> Umrichters einen Schalter dar. der gemäß den Signalen 75 einer Steuerschaltung die positive und negative Polarität der Zwischenkreisspannung auf die Maschinenklemmen druch schaltet Dies gilt für das Vorhandensein eines Gletchsparmungszwfschenkreises, Anzahl, Abstand und Breite der Spannungsimpulse je Periode bestimmen die Grundschwingungsamplitude, die den Betriebsverhättnissen angepaßt werden muß. Es werden also Ausschnitte der Phasenströme in den Zwischenkreis abgebildet wobei der Zwischsnkreissirom für beide Ffeifaufzustände des Selbstgefühlen ao Umrichters den Wert Null aufweist Eine Messung des Zwischenkreisstromes ermögticht also die Kontrolle des Leistungsfiusses sowie eine teilweise Rekonstruktion des Vertäutes der Ausgangsströme. Üblicherweise erfolgt die Erfassung des Zwischenkreisstromes mittels eines Shunts. Nachteilig ist dabei neben den auftretenden Verlusten, daß das gewonnene Signal mit dem Potential des Leisfungskreises behaftet ist. Potentialfrei kann mittels der sogenannten Kompensationsstromwandler oder Transformator-25 Shunts gemessen werden. Diese sind relativ teuer, aber wegen des im Zwischenkreis vorhandenen Gleichanteils des Stromes erforderlich. Bei Auftreten eines Gleichanteils des zu messenden Stromes wird bekanntlich der Mag netkreis eines Wechselstromwandlers durch überschreiten einer maximalen Strom-Zeit; Fläche bzw. einer am Bürdenwiderstand auftretenden maximalen Spannungs-Zeit-FISche in Sättigung gehen. Aufgrund der sich damit wesentlich verschlechternden Kopplung ist dabei die Proportionalität 30 zwischen Primär- und Sekundärstrom nicht mehr gegeben. Bei den Kornpensationsstromwandlem wird der Fluß in einem den Stromleiter umgebenden Magnetkreis mittels eines Sensors, z.B. einer Hallsonde gemessen und durch Aufbringen einer Gegendurchflutung mittels eines Kompensationskreises ständig auf Null geregelt.

Bei den vorhin beschriebenen Kompensationswandlem wird die prinzipielle Unmöglichkeit der Messung 39 reiner Gleichströme mittels eines passiven magnetischen Stromwandlers durch Hinzufügung eines "aktiven" elektronischen Schaltkreises aufgehoben.

Eine andere Art einer aktiven Erweiterung eines passiven magnetischen Wandlers ist aus der AT-PS 389 397 bekannt. Hiebei handelt es sich allerdings um eine Einrichtung zur Verbesserung der Genauigkeit eines Spannungswandlers flir reine Wechselspannung (Anwendungsgebiet Spannungserfassung ln Hochspan· 40 nungsanlagen). Das Transformator-Prinzip kann zwar als physikalische Grundlage sowohl rar den Spannungswandler als auch für den Stromwandfer angesehen werden, doch sind die Fehlermechanismen beider Wandlertypen völlig unterschiedlich. Spannungswandler werden üblicherweise im Leerlauf (offene Sekundärwicklung) betrieben. Durch den sekundärseitigen Anschluß eines Meßwerkes. d.h. durch dfe Belastung mit einer Bürde, entsteht wegen der Kurzschlußimpedanz Zk des Wandlers ein Übertragungsfehler. Dieser 45 kann durch verschiedenste Maßnahmen, z.B. mit einer Anordnung nach der AT-PS 389-397 verringert bzw. kompensiert werden.

Demgegenüber betreibt man Stromwandler im Kurzschluß, d.h. sekundärseitiger Abschluß mit einer Bürde mit möglichst geringem Widerstand. Da in diesem Fall der Primärstrom eingeprägt ist trägt Zk hier nichts zum Obertragungsfehler bei. so Die AT-PS 389.397 betrifft weiters nur die Verbesserung der Genauigkeit eines üblichen Wechselspannungswandlers, wogegen sich die Erfindung mit einer Erweiterung des Betriebes eines Stromswandlers auf Mischströme (Gleichstrom mit überlagerten Wechselstörmen) mit definierten Strompausen beschäftigt

Aufgabe der Erfindung ist somit die Schaffung einer Meßeinrichtung für Mi sch ströme definierten Nullpunktes, bei welcher die mit der Verwendung eines üblichen Shunts oder eines Transformator-Shunte 55 verbundenen Nachteile vermieden sind.

Diese Aufgabe läß sich ausgehend von einer Meßeinrichtung der eingangs angegebenen Art erfin-dungsgemäß dadurch lösen, daß die am Bürdenwiderstand auftretende Spannung während der Strompause Über einen Schalter als Regelabweichung an den Eingang eines Reglers gelegt ist, dessen Ausgangsspan- 2

Claims (1)

1. AT 397 741 B nung eine zur Abmagnetisierung des Wandlers erforderliche Spannungs-Zaitflächo verursacht. Durch die Erfindung ist in vorteilhafter Weise durch Einsatz hoch integrierter und daher billiger Elektronik der teure Shunt-Wandler durch einen herkömmlichen Wechseistromwandler zu ersetzen. Die zusätzlich, erforderliche Elektronik kann auf einfache Welse aus einer bereits vorhandenen Stromversorgung mitver-5 sorgt werden. Anhand eines Prinzipschaltbildes soll anschließend die Erfindung näher erläutert werden. Die Schaltung, die für einen Transistor-Pulswechselrichter ausgelegt Ist, zeigt einen herkömmlichen Wechselstromwandler 1, dessen Primärwicklung 2 vom Zwischenkreisstrom durchflossen ist Das erste Ende 3 der Sekundärwicklung 4 ist mit einem gegen Bezugspoterrtial geschalteten BÜrdenwiderstand 5 und jo über einen vorzugsweise elektronischen Schalter 6 mit dem Eingang eines Reglers 7 verbunden. Das zweite Ende 8 der Sekundärwicklung 4 ist mit dom Ausgang 9 des Reglers 7 verbunden. Als Regler 7 ist ein invertierender, z.B. integrierender Verstärker 10 vorgesehen. Erftndungsgemäß wird in einem bekannten Zeitbereich in dem der zu messende Strom den Wert Null annimmt, eine nichtverschwincfende BürdenSpannung ub als Anzeichen für das Nichtverschwinden des Magnetflusses im Wandler 1 erkannt und eine is Kompensafions-Spannungs-Zoitfläche aufgebracht die den Wandler 1 abmagnetisiert, um die als Regelgröße verwendete BUrdenspannung ue auf ihren für den Zeitbereich erforderlichen Sollwert Null zu bringen. Der Schalter 6 wird in hier nicht gezeigter Weise von der Steusrechakung 11 für den einen Drehstrom-Asynchronmotor speisenden Umrichter derart angesteuert, daß er nur geschlossen ist, wenn sich der Umrichter int Freilaufzustand befindet, d.h., wenn kein Zwischenkreisstrom i fließt Der dadurch eingeschal-20 tete Regler 7 legt über seinen Ausgang 9, der mit dem zweiten Ende 8 der Sekundärwicklung 4 verbunden ist, eine Errtmagnetisierungs-Spannungs-Zeitfläche an die Sekundärwicklung 4 an, wobei als Regelabweichung eine am Bürdenwiderstand 5 auftretende Spannung ^0 zu werten ist Auf diese Weise wird periodisch das Magnetsystem des Wandlers 1 auf Aussteuerung ~ 0 zurückgesetzt, wodurch mit hinreichender Genauigkeit eine Abbildung des zu messenden Stromes I durch den Spannungsabfall am re BÜrdenwiderstand 5 erfolgt Das Meßsignal um wird somit am Bürdenwiderstand 5 abgegriffen, wobei Optionen eine Wegschaftung der Bürdenspannung uB während der Kömpensatfonsphase mittels eines ebenfalls über die Bedingung 1=0 gesteuerten Umschalters 11 erfolgen kann. 30 Patentansprüche 1. Meßeinrichtung für Mischströme definierten Nullpunktes mit einem herkömmlichen Wechselstromwandler, bei dem eine aus dam Sekundärstrom abgeleitete und verstärkte Spannungsgröße als Kompensa-tionsspannung in den Sekundärkreis dingespefst ist dadurch gekennzeichnet, daß die am Bürdenwi-35 derstand (5) auftretende Spannung während der Strompause über arten Schalter (6) als Regelabweichung an den Eingang eines Reglers (7) gelegt ist. dessen Ausgangsspannung eine zur Abmagnetisierung des Wandfers (1) erforderliche Spannungs-Zeitfläche verursacht. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 40 46 so 3 55