CH617550A5

CH617550A5 - Control device for a line-commutated converter

Info

Publication number: CH617550A5
Application number: CH1017877A
Authority: CH
Inventors: Wilhelm Linden
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1976-09-28
Filing date: 1977-08-19
Publication date: 1980-05-30
Also published as: JPS5341731A; DE2643645A1; DE2643645C3; DE2643645B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für 50 zögerungsstufen etwa dem zeitlichen Abstand zweier einzelner einen netzgeführten Stromrichter, bei der durch eine Steuer- Steuerimpulse entspricht, dass der Ausgang des UND-Gliedes Spannung die zeitliche Lage der an die steuerbaren Ventile des und der Ausgang der erstgenannten Verzögerungsstufe an eine Stromrichters abgegebenen Steuerimpulse veränderbar ist. Phasenvergleichsstufe angeschlossen sind, die die Phasenlage The invention relates to a control device for 50 delay stages approximately the time interval between two individual mains-operated converters, in which by means of a control control pulse corresponds to the fact that the output of the AND gate voltage, the timing of the to the controllable valves and the output of the the first-mentioned delay stage to a converter delivered control pulses is changeable. Phase comparison stage are connected, the phase position

Eine solche Steuereinrichtung ist beispielsweise aus dem der Impulse der Zusatzsteuerspannung bezüglich der Impulse Fachbuch «Industrieelektronik» von D. Ernst und D. Ströle, 55 des Summensignals nach Betrag und Richtung vergleicht, und Springer-Verlag Berlin-Heidelberg-New York, 1973, Seiten 52 dass der Ausgang der Phasenvergleichsstufe über einen Regler bis 56, bekannt Sie kann in digitaler oder analoger Bauweise mit dem Steuereingang der erstgenannten Verzögerungsstufe ausgeführt sein. Die Steuereinrichtung sorgt dafür, dass die verbunden ist. Such a control device is compared, for example, from that of the pulses of the additional control voltage with respect to the pulses technical book "Industrial Electronics" by D. Ernst and D. Ströle, 55 of the sum signal according to amount and direction, and Springer-Verlag Berlin-Heidelberg-New York, 1973, pages 52 that the output of the phase comparison stage via a controller to 56, known It can be carried out in digital or analog design with the control input of the first-mentioned delay stage. The control device ensures that it is connected.

Ventile des an ein Wechselspannungsnetz angeschlossenen Gemäss einer besonders einfachen Ausgestaltung kann als Valves of the according to a particularly simple embodiment connected to an AC voltage network can be as

Stromrichters mit Steuerimpulsen von einstellbarem Steuer- 6o Regler ein Halteverstärker («sample and hold amplifier»), also winkel synchron zur Netzwechselspannung versorgt werden. ein Operationsverstärker mit kapazitiver Rückführung vorge-Die bekannte analoge Steuereinrichtung umfasst einen oder sehen sein. Power converters with control impulses from an adjustable 6o controller are supplied with a hold amplifier (“sample and hold amplifier”), ie at an angle synchronous to the AC mains voltage. an operational amplifier with capacitive feedback pre-The known analog control device includes or can be seen.

mehrere Integratoren, die wiederholt von einer mit der Netz- Prinzipiell kann die Phasenlage der Impulse der Zusatzsteu- several integrators, which can be repeated by one with the mains. In principle, the phase position of the pulses of the additional control

wechselspannung synchronisierten Synchronisierschaltung in erspannung gegenüber den Impulsen des Summensignals auf einem Bezugspunkt gestartet und nach Durchlaufen eines 65 beliebige Weise gemessen werden. Insbesondere kann die Pha-Steuerbereichs wieder zurückgestellt werden. Die Integrato- senvergleichsstufe aber eine erste Zählstufe für den Vorlauf, ren bilden dadurch an ihren Ausgängen Sägezahnspannungen, eine zweite Zählstufe für den Nachlauf und eine Richtungs-mit denen durch eine Stufe zur Impulsformung j edes Mal messstufe zur Ermittlung der Laufrichtung (Vorlauf oder Nach- AC synchronized synchronizing circuit in voltage against the pulses of the sum signal started at a reference point and measured after passing through any 65 way. In particular, the pha control range can be reset. The integrator comparison stage, however, forms a first counter stage for the lead, thereby forming sawtooth voltages at its outputs, a second counter stage for the follow-up, and a direction with which a stage for pulse formation each time measuring stage for determining the direction of travel (lead or follow-up).

lauf) umfassen. Die Richtungsmessstufe kann dabei so aufgebaut sein, dass sie einen an einem positiven Gleichspannungspol liegenden, von der einen Zählstufe gesteuerten Schalter und einen an einem negativen Gleichspannungspol liegenden, von der anderen Zählstufe gesteuerten Schalter enthält. Als 5 Schalter können insbesondere Transistoren vorgesehen sein. run) include. The direction measuring stage can be constructed in such a way that it contains a switch located on a positive DC voltage pole, controlled by one counter stage, and a switch located on a negative DC voltage pole, controlled by the other counter stage. Transistors can in particular be provided as 5 switches.

Eine weitere Ausbildung zeichnet sich dadurch aus, dass die Verzögerungszeiten der beiden Verzögerungsstufen im stationären Zustand etwa gleich gross sind. In diesem Falle können weitgehend gleich aufgebaute Verzögerungsstufen eingesetzt 10 werden. Another embodiment is characterized in that the delay times of the two delay stages are approximately the same in the stationary state. In this case, largely identical delay stages can be used 10.

Die erfindungsgemässe Steuereinrichtung ermöglicht eine hohe Symmetrie der Steuerimpulse unabhängig von Toleranzen der verwendeten Bauelemente. Da die Zahl und die Amplitude der Oberschwingungen in der Ausgangsspannung eines 15 netzgeführten Stromrichters wesentlich von der Impulssymmetrie der verwendeten Steuereinrichtung abhängt, wird durch die erreichte Erhöhung der Impulssymmetrie auch eine Verringerung der Oberschwingungen in der Ausgangsspannung erzielt. Die umfangreichen Justier arbeiten an der Steuerein- 20 richtung, die bisher in regelmässigen Zeitabständen erforder-. lieh waren, können entfallen. The control device according to the invention enables a high symmetry of the control pulses independent of tolerances of the components used. Since the number and the amplitude of the harmonics in the output voltage of a mains-operated converter essentially depend on the pulse symmetry of the control device used, the increase in the pulse symmetry also achieves a reduction in the harmonics in the output voltage. The extensive adjustments work on the control device, which previously required at regular intervals. lent, can be omitted.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand von 8 Figuren näher erläutert. Es zeigen: An embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to 8 figures. Show it:

Fig. 1 eine Steuereinrichtung für einen netzgeführten 25 Stromrichter, die eine Zusatzschaltung zur Ausregelung von Impulsunsymmetrien enthält, 1 shows a control device for a mains-operated converter, which contains an additional circuit for regulating impulse asymmetries,

Fig. 2 die zugehörige Steuerspannung, Zusatzsteuerspannung und Sägezahnspannung in Abhängigkeit von der Zeit, Fig. 3 ein Summensignal in Abhängigkeit von der Zeit, 30 Fig. 4 ein verzögertes Summensignal in Abhängigkeit von der Zeit, 2 shows the associated control voltage, additional control voltage and sawtooth voltage as a function of time, FIG. 3 shows a sum signal as a function of time, FIG. 4 shows a delayed sum signal as a function of time,

Fig. 5 ein weiter verzögertes Summensignal in Abhängigkeit von der Zeit, 5 shows a further delayed sum signal as a function of time,

Fig. 6 das Ausgangssignal einer Zählstufe in Abhängigkeit 35 von der Zeit, 6 shows the output signal of a counter stage as a function of time,

Fig. 7 ein weiteres Ausgangssignal einer weiteren Zählstufe in Abhängigkeit von der Zeit, und Fig. 7 shows another output signal of a further counter stage depending on the time, and

Fig. 8 ein korrigiertes Summensignal in Abhängigkeit von der Zeit. 40 8 shows a corrected sum signal as a function of time. 40

Nach Fig. 1 ist eine im oberen Teil der Abbildung dargestellte handelsübliche analoge Steuereinrichtung für einen dreiphasigen netzgeführten Stromrichter mit einer besonderen Zusatzeinrichtung 2 ausgerüstet. Diese Zusatzeinrichtung 2 stellt eine Impulssymmetrie-Regeleinrichtung dar, die unter 45 Überlagerung einer Zusatzsteuerspannung über die Steuerspannung in die handelsübliche Steuereinrichtung eingreift. Die Steuereinrichtung umfasst eine Synchronisierschaltung According to FIG. 1, a commercially available analog control device for a three-phase mains-operated converter shown in the upper part of the figure is equipped with a special additional device 2. This additional device 2 represents a pulse symmetry control device which intervenes in the commercially available control device by superimposing an additional control voltage on the control voltage. The control device comprises a synchronization circuit

4, der von einem Wechselspannungsnetz mit den Klemmen R, 4 by an AC network with terminals R,

5, T an das ein (nicht gezeigter) netzgeführter Stromrichter mit 50 steuerbaren Ventilen in Brückenschaltung angeschlossen ist, 5, T to which a (not shown) network-controlled converter with 50 controllable valves is connected in a bridge circuit,

eine dreiphasige Synchronisierspannung zugeführt ist. Die Netzfrequenz fn = 1/Tn beträgt z. B. 50 Hz. Die Synchronisierschaltung 4 formt nach Massgabe der Nulldurchgänge der Synchronisierspannung drei entsprechende rechteckförmige Aus- 55 gangsspannungen. Diese werden einem ersten Eingang einer Generatorschaltung 6 zugeführt. a three-phase synchronization voltage is supplied. The network frequency fn = 1 / Tn is z. B. 50 Hz. The synchronization circuit 4 forms three corresponding rectangular output voltages in accordance with the zero crossings of the synchronization voltage. These are fed to a first input of a generator circuit 6.

Die Generatorschaltung 6 enthält vorliegend drei Sägezahngeneratoren, die um 60° el versetzt arbeiten. Einem zweiten Eingang der Generatorschaltung 6 wird über ein Additions- 60 glied 8, z. B. über einen Operationsverstärker, von einem Eingangsverstärker 10 eine verstärkte Steuerspannung Uc zugeführt. Am Eingang des Eingangsverstärkers 10 liegt eine Steuerspannung uc, die beispielsweise in einem Regelkreis gebildet sein kann. Mit dieser Steuerspannung uc wird die Aus- 65 gangsspannung des Stromrichters beeinflusst. In the present case, the generator circuit 6 contains three sawtooth generators that work offset by 60 ° el. A second input of the generator circuit 6 is via an addition element 60, e.g. B. via an operational amplifier, an amplified control voltage Uc is supplied from an input amplifier 10. At the input of the input amplifier 10 there is a control voltage uc, which can be formed, for example, in a control loop. The output voltage of the converter is influenced by this control voltage uc.

An den Ausgang der Generatorschaltung 6 ist eine Stufe 12 zur Impulsformung und Impulsverstärkung angeschlossen. A stage 12 for pulse shaping and pulse amplification is connected to the output of the generator circuit 6.

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Diese bildet die Steuerimpulse pl, p2,...p6 für die sechs steuerbaren Ventile, insbesondere Thyristoren, des netzgeführten Stromrichters. Im symmetrischen Fall beträgt der zeitliche Abstand aufeinanderfolgender Impulse genau Tn/6. This forms the control pulses pl, p2, ... p6 for the six controllable valves, in particular thyristors, of the line-guided converter. In the symmetrical case, the time interval between successive pulses is exactly Tn / 6.

Die Zusatzeinrichtung 2 enthält an ihrem Eingang ein UND-Glied 16, dem sämtliche Steuerimpulse pl bis p6 zugeführt sind. Das UND-Glied 16 erfasst die Steuerimpulse pl bis p6 zu einem (noch unkorrigierten) Summensignal a in Form einer Impulskette zusammen. The additional device 2 contains an AND gate 16 at its input, to which all control pulses p1 to p6 are supplied. The AND gate 16 detects the control pulses pl to p6 to form an (as yet uncorrected) sum signal a in the form of a pulse chain.

Das Summensignal a wird einer Verzögerungsstufe 18 zugeleitet. Die Verzögerungszeit Ti dieser Verzögerungsstufe 18 ist fest eingestellt. Dazu ist ihr Steuereingang 20 an ein Einstellorgan 22 angeschlossen, das als Potentiometer dargestellt ist. Die Verzögerungszeit Ti ist im vorliegenden Fall Tn/12, entsprechend einem Phasenwinkel von 30° el, gewählt worden. Demzufolge gibt die Verzögerungsstufe 18 an ihrem Ausgang ein um die Verzögerungszeit Ti verzögertes Summensignal b ab. Auch hierbei handelt es sich wiederum um eine Impulskette. The sum signal a is fed to a delay stage 18. The delay time Ti of this delay stage 18 is fixed. For this purpose, its control input 20 is connected to an adjusting element 22, which is shown as a potentiometer. The delay time Ti has been selected in the present case Tn / 12, corresponding to a phase angle of 30 ° el. Accordingly, the delay stage 18 outputs at its output a sum signal b delayed by the delay time Ti. This is again an impulse chain.

Das verzögerte Summensignal b wird dem Eingang einer zweiten Verzögerungsstufe 24 zugeführt. Die Verzögerungszeit T2 dieser zweiten Verzögerungsstufe 24 ist an ihrem Steuereingang 26 mit Hilfe eines Steuersignals c einstellbar. Das Steuersignal c wird - wie weiter unten noch näher ausgeführt wird - in einer Regeleinrichtung gebildet. Die Verzögerungszeit T2 liegt im stationären Regelzustand aufgrund der Einstellung durch das Steuersignal c auch etwa im Bereich von T„/12, was ebenfalls einem Phasenwinkel von 30° el entspricht. Die zweite Verzögerungsstufe 24 liefert an ihrem Ausgang ein weiter verzögertes Summensignal oder Ausgangssignal d in Form einer Impulskette. Dieses Ausgangssignal d wird mit dem Summensignal a durch die noch zu beschreibende Regeleinrichtung auf Phasengleichheit ausgeregelt. The delayed sum signal b is fed to the input of a second delay stage 24. The delay time T2 of this second delay stage 24 can be set at its control input 26 with the aid of a control signal c. The control signal c is formed in a control device, as will be explained in more detail below. The delay time T2 in the steady-state control state is also approximately in the range of T "/ 12 due to the setting by the control signal c, which also corresponds to a phase angle of 30 ° el. The second delay stage 24 supplies a further delayed sum signal or output signal d in the form of a pulse chain at its output. This output signal d is compensated for phase equality with the sum signal a by the control device to be described later.

Das Ausgangssignal d der zweiten Verzögerungsstufe 24 wird auf ein Einstellorgan 28 gegeben, mit dem die Amplitude eingestellt werden kann. Als Einstellorgan 28 kann insbesondere ein Potentiometer vorgesehen sein. Die vom Einstellorgan 28 abgegriffene Spannung ist die Ausgangsspannung der Zusatzeinrichtung 2. Sie wird als Zusatzsteuerspannung Uz auf einen weiteren Eingang des Additionsgliedes 8 gegeben. The output signal d of the second delay stage 24 is given to an adjusting element 28, with which the amplitude can be adjusted. A potentiometer can in particular be provided as the setting member 28. The voltage tapped by the setting element 28 is the output voltage of the additional device 2. It is applied as an additional control voltage Uz to a further input of the adder 8.

Es sei hervorgehoben, dass die beiden Verzögerungszeiten Ti und T2 nicht unbedingt jeweils bei Tn/12 liegen müssen. Beispielsweise ist es auch möglich, eine feste Verzögerungszeit Ti = Tn/8 (entsprechend 450 el) und eine um den Wert T2 = Tn/24 (entsprechend 150 el) einstellbare Verzögerungszeit T2 zu wählen. Entscheidend ist, dass bei einem sechspulsigen Wechselrichter die Summe der beiden Verzögerungszeiten Ti und T2 im stationären Zustand etwa T„/6 (entsprechend 60° el) beträgt, It should be emphasized that the two delay times Ti and T2 do not necessarily have to be each at Tn / 12. For example, it is also possible to choose a fixed delay time Ti = Tn / 8 (corresponding to 450 el) and a delay time T2 that can be set by the value T2 = Tn / 24 (corresponding to 150 el). It is crucial that in a six-pulse inverter the sum of the two delay times Ti and T2 in the steady state is approximately T "/ 6 (corresponding to 60 ° el),

also dem zeitlichen Abstand Tn/6 zweier einzelner Steuerimpulse entspricht. thus corresponds to the time interval Tn / 6 of two individual control pulses.

Das unkorrigierte Summensignal a und das Ausgangssignal d werden einer Phasenvergleichsstufe 30 zugeführt. Diese ist so eingerichtet, dass sie die Phasenlage der Impulse des Ausgangssignals d (und damit der Zusatzsteuerspannung Uz) bezüglich der Impulse des unkorrigierten Summensignals a nach Betrag und Richtung vergleicht. The uncorrected sum signal a and the output signal d are fed to a phase comparison stage 30. This is set up in such a way that it compares the phase position of the pulses of the output signal d (and thus the additional control voltage Uz) with respect to the pulses and the uncorrected sum signal a in terms of magnitude and direction.

Die Phasenvergleichsstufe 30 ist vorliegend speziell so aufgebaut, dass sie eine erste Zählstufe 32 mit Rücksetzeingang 34, eine zweite Zählstufe 36 mit Rücksetzeingang 38 und eine Richtungsmessstufe 40 mit zwei Eingängen enthält. Die erste Zählstufe 32, die nur den Zustand 0 oder 1 aufweist und als Flip-Flop-Schaltung ausgebildet werden kann, ist für die Messung des Vorlaufs des Summensignals a gegenüber der Zusatzsteuerspannung Uz vorgesehen. Die zweite Zählstufe 36, insbesondere eine Flip-Flop-Schaltung, ist für die Messung des Nachlaufs der Phase vorgesehen. Die Richtungsmessstufe 40 ermittelt die Richtung, d. h. sie stellt fest, ob das Summensignal a dem Ausgangssignal d voreilt, oder umgekehrt. In the present case, the phase comparison stage 30 is specially constructed in such a way that it contains a first counter stage 32 with reset input 34, a second counter stage 36 with reset input 38 and a direction measuring stage 40 with two inputs. The first counter stage 32, which has only the state 0 or 1 and can be designed as a flip-flop circuit, is provided for measuring the advance of the sum signal a with respect to the additional control voltage Uz. The second counter stage 36, in particular a flip-flop circuit, is provided for measuring the lag of the phase. The direction measuring stage 40 determines the direction, i. H. it determines whether the sum signal a leads the output signal d, or vice versa.

Im einzelnen wird das Summensignal a dem Zähleingang In detail, the sum signal a becomes the counting input

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der ersten Zählstufe 32 und dem Rücksetzeingang 38 der zweiten Zählstufe 36 zugeführt. Das Ausgangssignal d wird dem Rücksetzeingang 34 der ersten Zählstufe 32 und dem Zähleingang der zweiten Zählstufe 36 zugeführt. Die Ausgangssignale e und f der beiden Zählstufen 32 bzw. 36 werden auf die beiden Eingänge der Richtungsmessstufe 40 gegeben. Diese enthält einen ersten und einen zweiten Schalter 42 bzw. 44, beispielsweise Feldeffekt-Transistoren. Beide Feldeffekt-Transistoren 42,44 wirken vorliegend nur als Schalter. Ihre Steuerspannungen sind die Ausgangssignale e bzw. f. Der erste Feldeffekt-Transistor 42 liegt an einem positiven Gleichspannungspol P, und der zweite Feldeffekt-Transistor 44 liegt an einem negativen Gleichspannungspol N. Beide Feldeffekt-Transistoren 42, 44 sind ausgangsseitig zusammengeschaltet und geben ein Ausgangssignal g ab. Dieses Ausgangssignal g ist bei Vorlauf der Phase positiv und bei Nachlauf negativ. the first counter stage 32 and the reset input 38 of the second counter stage 36. The output signal d is fed to the reset input 34 of the first counter stage 32 and the counter input of the second counter stage 36. The output signals e and f of the two counter stages 32 and 36 are given to the two inputs of the direction measuring stage 40. This contains a first and a second switch 42 and 44, for example field effect transistors. In the present case, both field-effect transistors 42, 44 only act as switches. Their control voltages are the output signals e and f. The first field effect transistor 42 is connected to a positive DC voltage pole P, and the second field effect transistor 44 is connected to a negative DC voltage pole N. Both field effect transistors 42, 44 are connected together on the output side and emit an output signal g. This output signal g is positive when the phase is advanced and negative when the phase is advanced.

Das Ausgangssignal g wird in den Eingang eines Reglers 50 gegeben. Dieser Regler 50 ist als Operationsverstärker mit kapazitiver Rückführung ausgebildet. Das Vorzeichen des an seinem Eingang liegenden Ausgangssignals g gibt die Integrationsrichtung an. Bei negativem Vorzeichen des Ausgangssignals g steigt die Ausgangsspannung des Reglers 50. Die Ausgangsspannung des Reglers 50 bleibt konstant, wenn das Summensignal a und das Ausgangssignal d der zweiten Verzögerungsstufe 24 phasengleich sind, da hierbei das Ausgangssignal g verschwindet. Das Ausgangssignal des Reglers 50 ist das Steuersignal c, das dem Steuereingang 26 der zweiten Verzögerungsstufe 24 zugeführt ist. The output signal g is given to the input of a controller 50. This controller 50 is designed as an operational amplifier with capacitive feedback. The sign of the output signal g at its input indicates the direction of integration. If the output signal g has a negative sign, the output voltage of the regulator 50 rises. The output voltage of the regulator 50 remains constant if the sum signal a and the output signal d of the second delay stage 24 are in phase, since the output signal g disappears. The output signal of the controller 50 is the control signal c, which is fed to the control input 26 of the second delay stage 24.

Die Funktionsweise der Steuereinrichtung einschliesslich Zusatzeinrichtung 2 wird im folgenden anhand der Zeitdiagramme in den Fig. 2 bis 8 näher erläutert. The functioning of the control device including additional device 2 is explained in more detail below with reference to the time diagrams in FIGS. 2 to 8.

Nach Fig. 2 bildet die Generatorschaltung 6 im Takte der vom Wechselspannungsnetz gelieferten Synchronisierspannung drei Sägezahnspannungen Usl, Us2, Us3, die um Tn/6 gegeneinander phasenversetzt sind. Diese werden mit der Steuerspannung Uc «geschnitten», wobei jeder Schnittpunkt einem Impuls in den Steuerimpulsen pl bis p6 entspricht. Die in Fig. 2 eingezeichneten kleinen rechteckförmigen Spannungseinschnitte im Verlauf der Steuerspannung Uc sind die später erläuterten Impulse der Zusatzsteuerspannung U2. According to FIG. 2, the generator circuit 6 forms three sawtooth voltages Us1, Us2, Us3, which are phase-shifted by Tn / 6, in time with the synchronization voltage supplied by the AC voltage network. These are "cut" with the control voltage Uc, each intersection corresponding to a pulse in the control pulses pl to p6. The small rectangular voltage cuts shown in FIG. 2 in the course of the control voltage Uc are the pulses of the additional control voltage U2 explained later.

In Fig. 3 ist das unkorrigierte Summensignal a dargestellt. Es ist hierbei angenommen, dass die Zusatzsteuerspannung Uz noch nicht wirksam ist und die Sägezahnspannung Us3 auf Grund von Bauelementetoleranzen hinsichtlich der Steigung von den Sägezahnspannungen Usl und Us2 abweicht. 3 shows the uncorrected sum signal a. It is assumed here that the additional control voltage Uz is not yet effective and that the sawtooth voltage Us3 deviates from the sawtooth voltages Usl and Us2 due to component tolerances with regard to the slope.

Es ist ersichtlich, dass in der dargestellten Impulskette jedem Schnittpunkt in Fig. 2 der Sägezahnspannungen Usl, Us2, Us3 mit der Steuerspannung Uc eine Abfallflanke A bis F entspricht. Die Länge der einzelnen Impulse muss jeweils kürzer sein als 60°. In Fig. 3 erkennt man, dass, bezogen auf die Lage des ersten Impulses mit der Abfallflanke A, die Impulse mit den Abfallflanken C und F vom Idealimpulsabstand Tn/6 abweichen. Der Abstand beträgt hier (60° + x). Eine solche Unsymmetrie x kann zu störenden Oberschwingungen in der Ausgangsspannung des Stromrichters führen. It can be seen that in the pulse chain shown, each intersection in FIG. 2 of the sawtooth voltages Us1, Us2, Us3 with the control voltage Uc corresponds to a falling edge A to F. The length of the individual impulses must be shorter than 60 °. In Fig. 3 it can be seen that, based on the position of the first pulse with the falling edge A, the pulses with the falling edges C and F deviate from the ideal pulse interval Tn / 6. The distance here is (60 ° + x). Such an asymmetry x can lead to disturbing harmonics in the output voltage of the converter.

In Fig. 4 ist das demgegenüber um 30° el (entsprechend Tn/12) verzögerte Summensignal b gezeigt. Hierbei ist gleichzeitig eine Signalverarbeitung dergestalt vorgenommen worden, dass aufeinanderfolgenden Abfallflanken in Fig. 3 alternierend Abfall- und Anstiegsflanken in Fig. 4 entsprechen. 4 shows the sum signal b delayed by 30 ° el (corresponding to Tn / 12). At the same time, signal processing has been carried out in such a way that successive falling edges in FIG. 3 alternately correspond to falling and rising edges in FIG. 4.

Aus Fig. 5 ist das weiter verzögerte Summensignal, also das Ausgangssignal d der Verzögerungsstufe 24 ersichtlich. 5 shows the further delayed sum signal, that is to say the output signal d of delay stage 24.

Hierbei ist wiederum eine Signalverarbeitung vorgenommen worden. Dadurch entspricht aufeinanderfolgenden Flanken (Abfall- und Anstiegsflanken) in Fig. 4 jeweils eine der aufeinanderfolgenden Abfallflanken in Fig. 5. Die Lage der Anstiegsflanken in Fig. 5 ist ohne Belang. Es ist angenommen worden, dass im stationären Regelzustand die Verzögerung der Verzögerungsstufe 24 ebenfalls 30° el beträgt. Here again, signal processing has been carried out. As a result, successive edges (falling and rising edges) in FIG. 4 each correspond to one of the successive falling edges in FIG. 5. The position of the rising edges in FIG. 5 is irrelevant. It has been assumed that the delay of the delay stage 24 is also 30 ° el in the stationary control state.

Aus einem Vergleich von Fig. 3 und 5 wird deutlich, dass infolge der zweimaligen Verzögerung dem Impuls mit der Abfallflanke C von Fig. 3 der Impuls mit der Abfallflanke B von Fig. 5 zeitlich zugeordnet ist. It is clear from a comparison of FIGS. 3 and 5 that, due to the two-time delay, the pulse with the falling edge C of FIG. 3 is associated with the pulse with the falling edge B of FIG. 5 in time.

In Fig. 6 ist das Ausgangssignal e der ersten Zählstufe 32 dargestellt, das durch Phasenvergleich ermittelt wird. Dieses Ausgangssignal e zeigt die Phasenlage der Impulse mit der Abfallflanke D und A' des Summensignals a in Fig. 3 bezüglich der Impulse mit den Abfallflanken C bzw. F des Ausgangssignals in Fig. 5 an und damit die Unsymmetrie x. Anders ausgedrückt: Es zeigt dem Betrage nach die Abweichung x der Abfallfanke C und F in Fig. 3 von der eigentlich erforderlichen symmetrischen Lage dieser Abfallflanke an. 6 shows the output signal e of the first counter stage 32, which is determined by phase comparison. This output signal e shows the phase position of the pulses with the falling edge D and A 'of the sum signal a in FIG. 3 with respect to the pulses with the falling edges C and F of the output signal in FIG. 5 and thus the asymmetry x. In other words, it shows the amount x of the deviation edge C and F in FIG. 3 from the symmetrical position of this falling edge that is actually required.

Ebenso zeigt in Fig. 7 das Ausgangssignal f der Zählstufe 36 die Unsymmetrie x zwischen den Impulsen mit den Abfallflanken C und F in Fig. 3 und den Impulsen B bzw. E mit den Abfallflanken aus Fig. 5. Likewise, in FIG. 7 the output signal f of the counter stage 36 shows the asymmetry x between the pulses with the falling edges C and F in FIG. 3 and the pulses B and E with the falling edges from FIG. 5.

Es sei nochmals erwähnt, dass die Zusatzspannung Uz in Fig. 2 als noch nicht wirksam angenommen wurde. Schliesst man nun den Regelkreis, indem das Ausgangssignal d als Zusatzsteuerspannung an das Additionsglied 8 angeschlossen wird, so erkennt man, dass mit der Zusatzspannung Uz die Impulse mit den Abfallflanken C und F in Fig. 3 zeitlich vorverschoben werden, während alle übrigen Impulse unbeeinflusst bleiben. Gleichzeitig verschwinden die Impulse der Breite x in den Ausgangsspannungen e und f nach Fig. 6 bzw. Fig. 7. It should be mentioned again that the additional voltage Uz in FIG. 2 was assumed to be not yet effective. If the control loop is now closed by connecting the output signal d to the adder 8 as an additional control voltage, it can be seen that with the additional voltage Uz the pulses with the falling edges C and F in FIG. 3 are advanced in time, while all other pulses remain unaffected . At the same time, the pulses of width x disappear in the output voltages e and f according to FIGS. 6 and 7.

In Fig. 8 ist das nach Massgabe des Steuersignals c korrigierte Summensignal a eingezeichnet. Die Korrektur hat an der Abfallflanke C in Fig. 3 eingesetzt und diese zeitlich vorverschoben. Die Unsymmetrie x ist also x = 0 geworden. Nach Fig. 2 wird dies dadurch erreicht, dass der die Abfallflanke C bestimmende Schnittpunkt P der Sägezahnspannung Us3 mit der Steuerspannung Uc zeitlich vorverlegt wird. Die Vorverlegung wird dabei mit Hilfe der impulskettenförmigen Zusatzsteuerspannung Uz erreicht. Für die Abfallflankenbildung ist demzufolge nicht mehr der Schnittpunkt P, sondern nunmehr der Schnittpunkt Z verantwortlich. Entsprechendes gilt für die Schnittpunkte F und 71. 8 shows the sum signal a corrected according to the control signal c. The correction started at the falling edge C in FIG. 3 and advanced it in time. The asymmetry x has thus become x = 0. According to FIG. 2, this is achieved in that the intersection point P of the sawtooth voltage Us3 which determines the falling edge C is brought forward with the control voltage Uc. The advance is achieved with the aid of the pulse chain-shaped additional control voltage Uz. It is therefore no longer the intersection point P that is responsible for the formation of the waste flank, but now the intersection point Z. The same applies to the intersections F and 71.

In diesem stabilen Regelzustand (Fig. 8) ist der Abstand der Impulse des Summensignals a in Fig. 3 nunmehr überall exakt 60° geworden. Verschiebt sich z. B. die Zusatzsteuerspannung Uz leicht nach hinten, so erscheinen in der Ausgangsspannung e in Fig. 6 zunächst Impulse, die von den Abfallflanken A, B, D und E abgeleitet sind; sie veranlassen den Regelkreis, das Ausgangssignal d wieder zeitlich vorzuverschieben. Verschiebt sich dagegen die Zusatzsteuerspannung Uz nach vorne, so erscheinen in der Ausgangsspannung f in Fig. 7 Impulse, die von den Abfallflanken C und F abgeleitet sind, so dass der Regelkreis das Ausgangssignal d wieder nach hinten schiebt. In this stable control state (FIG. 8), the distance between the pulses of the sum signal a in FIG. 3 has now become exactly 60 ° everywhere. Z. B. the additional control voltage Uz slightly to the rear, the output voltage e in FIG. 6 initially shows pulses which are derived from the falling edges A, B, D and E; they cause the control loop to advance the output signal d again in time. On the other hand, if the additional control voltage Uz shifts forward, pulses appear in the output voltage f in FIG. 7, which are derived from the falling edges C and F, so that the control circuit shifts the output signal d backwards.

Wegen der nicht zu vernachlässigenden Verzugszeit von 1 bis 2 (xsec zwischen der hier allein interessierenden Abfallflanke der Zusatzsteuerspannung Uz und dem Summensignal a über die Impulsbildung erscheinen in der Ausgangsspannung f in Fig. 7 nicht gezeigte Nadelimpulse an den Stellen, an denen die Impulse der Impulskette des Summensignals a von der Zusatzsteuerspannung Uz bestimmt werden. Damit der Regler 50 nicht aufgrund dieser Nadelimpulse abdriften, d. h. eine falsche Ausgangsspannung anzeigen kann, muss wenigstens an einer Stelle im Ausgangssignal nach Fig. 6 ebenfalls ein Nadelimpuls erscheinen. Dies bedeutet, dass mindestens ein Impuls des Summensignals a nach Fig. 3 nur von der Höhe der Steuerspannung Uc, aber unabhängig von der Zusatzsteuerspannung U2 gebildet wird. Because of the not to be neglected delay time of 1 to 2 (xsec between the falling edge of the additional control voltage Uz that is only of interest here and the sum signal a via the pulse formation, needle pulses (not shown) appear in the output voltage f in FIG. 7 at the points where the pulses of the pulse chain of the sum signal a are determined by the additional control voltage U. So that the controller 50 cannot drift due to these needle pulses, ie can display an incorrect output voltage, a needle pulse must also appear at least at one point in the output signal according to Fig. 6. This means that at least one pulse of the sum signal a according to FIG. 3 is formed only by the level of the control voltage Uc, but independently of the additional control voltage U2.

Diese Schaltverzugszeit zwischen Zusatzsteuerspannung Uz und Summensignal a bewirkt, dass die in Fig. 2 dargestellte Lage der Zusatzsteuerspannung Uz die einzig stabil mögliche im Regelkreis ist. This switching delay time between the additional control voltage Uz and the sum signal a has the effect that the position of the additional control voltage Uz shown in FIG. 2 is the only stable possible one in the control loop.

4 4th

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

Zur Bemessung der Zusatzsteuerspannung Uz bezüglich der Höhe À U ihrer Impulse mit Hilfe des Einstellorgans 28 ist zu sagen, dass die Höhe À U mindestens den Wert À U = 2x \JJ 180° annehmen sollte. Hierbei ist x die zu erwartende maximale Unsymmetrie und Us der Scheitelwert der Sägezahnspannung Us], Us2, Uö. Die Höhe A U sollte aber höchstens den Wert À U = 60° Uj/1800 annehmen. Die Breite b der einzelnen Impulse muss mindestens b = 2x betragen. In order to measure the additional control voltage Uz with regard to the height À U of its impulses with the aid of the setting element 28, it can be said that the height À U should at least have the value À U = 2x \ JJ 180 °. Here x is the maximum asymmetry to be expected and Us is the peak value of the sawtooth voltage Us], Us2, Uö. However, the height A U should at most assume the value À U = 60 ° Uj / 1800. The width b of the individual pulses must be at least b = 2x.

Es ist zusammenfassend festzuhalten, dass durch die doppelte Verzögerungsstrecke (Verzögerungsstufen 18 und 24) eine Veränderung des Summensignals a in Richtung höherer Impulssymmetrie erfolgt. Der Regelkreis hat seinen stabilsten Zustand, wenn er die Impulskette des Summensignals a auf In summary, it should be noted that the double delay line (delay stages 18 and 24) causes a change in the sum signal a in the direction of higher pulse symmetry. The control loop has its most stable state when it turns on the pulse chain of the sum signal a

5 617550 5 617550

höchste Symmetrie gebracht hat. Der Regelkreis darf hierbei hinsichtlich einer Veränderung des Steuersignals c relativ langsam sein, ohne dass dadurch die Dynamik der Steuereinrichtung negativ beeinflusst wird. Eine Restunsymmetrie ist hierbei 5 nur durch die unterschiedliche Laufzeit in der Stufe zur Impulsformung und Impulsverstärkung gegeben. has brought the highest symmetry. The control loop may be relatively slow with regard to a change in the control signal c, without this having a negative influence on the dynamics of the control device. A residual asymmetry is only given by the different running times in the stage for pulse shaping and pulse amplification.

In der praktischen Ausführung einer in Fig. 1 dargestellten Steuereinrichtung wurde eine Impulssymmetrie von 0,1 ° erreicht. In the practical implementation of a control device shown in FIG. 1, pulse symmetry of 0.1 ° was achieved.

10 Es ist noch zu betonen, dass handelsübliche Steuereinrichtungen ohne grössere Schwierigkeiten mit der beschriebenen Zusatzeinrichtung nachgerüstet werden können, wodurch sich eine beträchtliche Verbesserung der Impulssymmetrie ergibt. 10 It should also be emphasized that commercially available control devices can be retrofitted with the described additional device without major difficulties, which results in a considerable improvement in the pulse symmetry.

G G

2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

617 550 2

PATENT CLAIMS are generated when the sawtooth chips

1. Control device for a network-guided converter, the value of the predetermined control voltage at which the timing of the control voltage has reached by a control voltage.

Controllable valves of the converter emitted Steuerim- In the technical design of a control device pulse is changeable, characterized in that in a 5 for a line-guided converter there occur asymmetries adder (8) of the control voltage (Uc) one of a between the individual control pulses that the valves of

Pulse chain existing additional control voltage (Uz) are supplied to the converter. These asymmetries are switched, which is provided by the output of a delay stage (24) with a delay time (T2) that can be controlled by the tolerances of the components used at a control input (26) and by the asymmetry that is supplied by the AC voltage network, which in turn has a further delay stage (18 ) 10 derived synchronization voltages. When using the upstream with a predetermined delay time (Ti), the sawtooth generators already mentioned, for example, are connected via an AND gate (16) to the sum signal (a) of the individual control signals (pl. .p6) is fed, the sum of the chronized; after the start, they run freely until the delay times (Ti, T2) of the two delay stages are reset. The ramp-up can be somewhat different from stat control pulses at the (18.24) approximately the time interval (Tn / 6) of two individual 15 different sawtooth generators that the output of the AND gate goes. The control pulses for the valves of the converter (16) and the output of the first-mentioned delay stage. are thus not always given at constant time intervals (24) to a phase comparison stage (30) which ben; rather, the distance between them can fluctuate. Such the phase position of the pulses of the additional control voltage (Uz) asymmetries can only partially be eliminated for a limited time by adjusting work on the control unit with respect to the pulses of the sum signal (a) according to magnitude and direction, and that the output of the phase ver - the. Even with careful adjustment,

same stage (30) via a controller (50) with the control input usual control devices, which is usually connected to the self-clock (26) of the first-mentioned delay stage (24). of a self-commutated converter

2. Control device according to claim 1, characterized, only one constancy, which is approximately ± 10.

shows that a holding amplifier is provided as the controller (50) 25 In the German specification 2 010 046 a control is. device for a power converter described, in which a

3. Control device according to claim 1 or 2, thereby high ignition angle symmetry is achieved. This Steuereinrich-characterized that the phase comparison stage (30) a first device has the disadvantage that the adjustment of the control counter stage (32) for the lead, a second counter stage (36) for angles for the valves of the converter take place only slowly Follow-up and a direction measuring step (40) to determine 30 may. For drive engineering applications, this known direction of travel is included. Control device only suitable to a limited extent.

4. Control device according to claim 3, characterized. The present invention is based on the object, that the direction measuring stage (40) is located at a position- the control device mentioned at the outset with a justifiable tive DC voltage pole (P), one of which requires counting To be designed in such a way that the control pulses automatic stage (32) controlled switch (42) and one on a negative 35 are symmetrically balanced. Care should therefore be taken to ensure that the direct voltage pole (N) lies on the other counter and that the individual control pulses of the valves of the converter stage (36) contain switches (44) controlled. - as long as the specified control voltage does not change -

5. Control device according to one of claims 1 to 4, are delivered at equidistant time intervals, which is characterized in that as an addition element (8) an opera constancy of these distances should be far better than is provided in the tion amplifier. 40 known control device.

6. Control device according to one of claims 1 to 5, This object is achieved in that the delay times (Ti, T2) in an adder of the control voltage one of one of the two delay stages (18, 24) in the stationary state pulse chain existing additional control voltage are approximately the same size. is from the output of a delay stage with at one

45 control input controllable delay time is supplied, which in turn is preceded by a further delay stage with a predetermined delay time, which is fed via an AND gate with the sum signal of the individual control signals, the sum of the delay times of the two delay times