CH645486A5 - Einrichtung zum speisen eines gleichstromverbrauchers durch eine wechselspannungsquelle. - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Die Störschutzschalturig dieser Einrichtung zur Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom, soll ermöglichen, einen fehlerhaft leitenden gesteuerten Gleichrichter in einer Brückenschaltung, die zur Speisung eines Gleichstromverbrauchers, wie eines Motors, mit Leistung aus einer Wechselstromquelle dient, festzustellen und den fehlerhaft leitenden Gleichrichter zu korrigieren oder nichtleitend zu machen. Die erfiridungsgemässe Einrichtung eignet sich besonders für Umsetzer- oder Gleichrichteranlagen mit digitalen Zündschaltungen, kann aber auch für Zündschaltungen mit analogen Referenzsignalen verwendet werden.

Für die Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom werden sehr häufig Vollweggleichrichterbrücken verwendet, die eine Anzahl von gesteuerten Gleichrichtern enthalten, wofür derzeit gewöhnlich gesteuerte Siliziumgleichrichter (SCR) oder Thyristoren verwendet werden. Es ist ferner allgemein bekannt, dass der Wert der Gleichspannung am Ausgang der Gleichrichterbrücke sowohl bei einphasigen als auch bei mehrphasigen Gleichrichterschaltungen durch Steuerung der Phase des Stromfluss- oder Zündwinkels der einzelnen Gleichrichter der Brücke gesteuert werden kann. Unter einer Phasenwinkel- oder Phasenanschnittsteuerung versteht man ein Verfahren, bei welchem die einzelnen Gleichrichter zu bestimmten, gesteuerten Zeiten während des Zyklus der zugeführten Wechselspannung gezündet werden, so dass sie nur während eines Teiles des Zyklus leiten. Brük-kenschaltungen dieser Art werden häufig für die Steuerung von Gleichstrommotoren verwendet, wobei im allgemeinen eine Anzahl von Rückführungs- und Steuerkreisen vorgesehen sind, um den Zünd- oder Phasenanschnittswinkel der Gleichrichterbrücke so zu steuern, dass das Arbeiten des Motors durch die ihm zugeführte Spannung gesteuert wird. Ein Beispiel einer solchen Einrichtung, die mit Strombegrenzung im Analogbetrieb arbeitet, ist in der US-PS 3 526 810 beschrieben. Aus der DE-OS 27 43 265 entsprechend US Serial No. 743 863 vom 22. Nov. 1976 ist ein Beispiel einer digitalen Steuerung einer Gleichrichterbrücke bekannt. Auf die Lehren der genannten Patenschrift und Offenlegungsschrift wird hier ausdrücklich Bezug genommen.

Bei Gleichrichtereinrichtungen mit gesteuerten Gleichrichtern kann ein Fehler auftreten, der als Gleichstromfehler oder «Durchzünden» bezeichnet wird.Dieser Fehler tritt besonders dann leicht auf, wenn die Gleichrichtereinrichtung zur Speisung eines Motores verwendet wird und dieser mit Rückkopplung (Regenerativbetrieb) arbeitet. Ein Gleichstromfehler liegt dann vor, wenn einer oder mehrere Gleichrichter der Brücke während einer Zeitspanne leiten, während der sie nicht leiten sollten. Ein solcher Fehler kann verschiedene Gründe haben, z.B. dass ein bestimmter Gleichrichter nicht im richtigen Moment zündet, weil ein Anschluss der Gleichrichterzündschaltung oder die Zündsteuerung zeitweilig fehlerhaft sind. Ein weiterer möglicher Grund besteht darin, dass ein Gleichrichter seinen Vorgänger nicht kommu-tiert bzw. sperrt, weil ein übermässiger Strom fliesst oder nicht genügend Voltsekunden zur Verfügung stehen, z.B. infolge eines Spannungsabfalles auf der Wechselspannungs5

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seite. Weitere mögliche Ursachen sind, dass ein Gleichrichter während der gleichen Phase der speisenden Wechselspannung fälschlich zündet wie ein anderer richtig gezündeter Gleichrichter, weil die Spannungsänderung zwischen Anode und Kathode zu schnell verläuft bzw. elektrische Störungen in die den Gleichrichtern zugeordneten Zündschaltungen eingekoppelt werden. Unabhängig von der Ursache eines solchen fehlerhaften Durchzündens kann dieses im Endergebnis ein Ansprechen von Sicherungen und eine plötzliche Unterbrechung der Leistungszufuhr und damit z.B. eines Antriebes verursachen, in noch ungünstigeren Fällen kann sogar ein gespeister Motor durch Überstrom beschädigt werden, falls der Motor nicht anderweitig geschützt ist.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht also darin, eine Leistungswandleranlage, insbesondere eine Gleichrichteranlage anzugeben, die eine verbesserte Störschutzschaltung zur Feststellung und Behebung eines Gleichstromfehlers enthält.

Man weiss, dass bei einem Gleichstromfehler der Gleichstrom schnell ansteigt, während der Wechselstrom nach null abfällt. Der direkteste Weg, einen Gleichstromfehler zu erkennen, Wäre also sowohl den Wechselspannungsphasen-strom als auch den Verbrauchergleichstrom zu messen und diese Ströme zu vergleichen. Eine genaue Messung der Grösse des Gleichstromes ist jedoch schwierig und aufwendig.

Die obige Aufgabe wird dementsprechend gemäss der Erfindung bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der Einrichtung gemäss der Erfindung ist also eine Schutzschaltung vorgesehen, die das gleichzeitige Auftreten

1. einer Verbraucherklemmspannung, die einen Gleichgewichts- oder Dauerzustandswert von etwa null Volt hat;

2. eines speisenden Wechselstromes, der irgend einen von null verschiedenen Wert hat, und

3. der Tatsache, dass der Zündwinkel des letzten zündenden Thyristors einen vorgegebenen minimalen Wert hatte.

Das gleichzeitige Auftreten der drei oben genannten Kriterien bedeutet einen Gleichstromfehler oder das fehlerhafte Leiten eines gesteuerten Gleichrichters in der Brücke und dieses gleichzeitige Auftreten wird dazu verwendet, ein geeignetes Signal zu erzeugen, das seinerweits dann wieder dazu verwendet wird, den Zündwinkel des als nächstes zu zündenden Gleichrichters der Brücke auf einen bestimmten Winkel vorzuverlegen, so dass dieser Gleichrichter durchgeschaltet (leitend) wird und ein Kommutieren bzw. Sperren des fälschlich leitenden Gleichrichters bewirkt.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 ein Blockschaltbild einer Anlage als Ganzes, welche eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung enthält;

Figur 2 ein Schaltbild eines Teiles der in Figur 1 in Blockform dargestellten Einrichtung und

Figur 3 ein Beispiel einer Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines Tastsignales für die Einrichtung gemäss Figur 1.

Die in Figur I dargestellte Einrichtung dient dazu, einen als Gleichstrommotor 10 dargestellten Verbraucher mit veränderlicher Gleichstromleistung aus einer dreiphasigen Wechselspannungsquelle, die durch drei Leitungen Li, L: und Li dargestellt ist, über eine konventionelle, phasengesteuerte Vollweggleichrichterbrücke 12 zu speisen, die schematisch durch einen Block dargestellt ist. Die Vollweggleichrichterbrücke kann in üblicher Weise 12 Thyristoren (gesteuerte Siliziumgleichrichter oder dergleichen) enthalten, von denen 6

arbeiten, wenn der Motor in Vorwärtsrichtung laufen soll und 6, wenn der Motor in Rückwärtsrichtung laufen soll. Die Verwendung von 6 Thyristoren für jede Drehrichtung ermöglicht bekanntlich einen regenerativen Betrieb des Motors. Die Thyristoren der Brücke haben jeweils eine Anode, eine Kathode sowie eine Steuerelektrode, der zu einem geeigneten Zeitpunkt ein Steuer- oder Zündsignal von einer Thyristorzündsteuerung 14 über eine von mehreren Leitungen 16 zugeführt wird. Da die Brücke 12 Thyristoren enthält, sind 12 Steuerleitungen vorgesehen. Brücken dieser Art sind ebenso bekannt, wie Steuerschaltungen zur Steuerung der Thyristoren der Brücke, so dass auf eine nähere Erläuterung der Brücke 12 und der Thyristorzündsteuerung 14 überflüssig sein dürfte, zumal da spezielle Einzelheiten für die Erfindung ohne Bedeutung sind.

Die Einrichtung gemäss Figur 1 enthält ferner drei Rück-kopplungs- oder Rückführungswege, die für die Erzeugung der für den Betrieb gemäss der Erfindung erforderlichen Signale dienen. Das erste dieser Rückführungssignale ist dem Wechselstrom proportional. Zu diesem Zweck sind drei Stromtransformatoren 20, 22 und 24 vorgesehen, die den Phasen oder Leitungen Li, Li bzw. L3 zugeordnet sind. Die Stromtransformatoren liefern jeweils ein Signal an eine nur als Block dargestellte Gleichrichterbrücke 26, die auf einer Leitung 28 ein Ausgangssignal IA erzeugt. Das Signal IA hat einen Wert, der proportional dem Wechselstrom ist, der in den Leitungen fliesst, die die Anschlüsse Li, L2 und L3 mit der Brücke 12 verbinden. Da die vorliegende Erfindung sich besonders für die Verwendung in einer digital arbeitenden Einrichtung eignet, wird das Signal IA in einen Digitalwert umgewandelt, indem es einer nicht invertierenden Eingangsklemme eines Komparatorverstärkers 30 zugeführt wird, dessen invertierender Eingang mit einer eine geeignete Vorspannung liefernden Vorspannungsquelle verbunden ist, die hier als Batterie 32 mit an Masse liegender negativer Klemme dargestellt ist. Das auf einer Leitung 34 auftretende Ausgangssignal IIA des Verstärkers 30 wird einem von mehreren Eingängen eines UND-Gliedes 36 zugeführt. Der Verstärker 30 arbeitet im Schwellenwertbetrieb und liefert einen das Ausgangssignal IIA darstellenden Digitalwert auf der Leitung 34, wenn der Wert des Signales IA den Schwellenwert überschreitet. Der Wert der von der Batterie 32 gelieferten Vorspannung wird entsprechend den Anforderungen der jeweiligen Einrichtung gewählt, er ist normalerweise ziemlich niedrig und nur so gross, dass eine Erzeugung des Signales IIA durch Störimpulse auf den Wechselspannungsleitungen, Einschwingvorgänge u.s.w. verhindert wird. Das zweite Rückführungssignal ist eine Rückführungs- oder Rückkopplungsspannung. Wie Figur I zeigt, ist den Klemmen des Motores 10 ein Block 40 parallel geschaltet, der mit Vm = 0 (andauernder Zustand) bezeichnet ist. Der Block 40 erzeugt auf einer Leitung 42 ein Signal 1DET, das einem zweiten Eingang des UND-Gliedes 36 zugeführt wird. Dieses Signal hat einen einer binären 1 entsprechenden hohen Wert, wenn die Klemmenspannung des Motores im wesentlichen gleich null ist und sich nicht mit einer vorgegebenen, bestimmten Geschwindigkeit ändert, wie in Verbindung mit Figur 2 noch erläutert werden wird.

Das dritte Eingangssignal des UND-Gliedes 36 wird vom Ausgang eines ODER-Gliedes 44 geliefert, dessen einem Eingang das Ausgangssignal des UND-Gliedes 36 zugeführt wird. Das zweite Eingangssignal, das über eine Leitung 46 zugeführt wird, stammt von der Thyristorzündsteuerung und wird mit a ^ 120° bezeichnet. Dieses Signal zeigt an, dass der letzte Thyristor bei einem Winkel a von 120° oder grösser gezündet wurde. Der Winkel a wird wie üblich vom positiven Überkreuzungspunkt zweier Phasen der Eingangswechselspannung gemessen. Wie dieses Signal im einzelnen erzeugt

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wird, ist für die vorliegende Erfindung nicht wesentlich. In der Einrichtung gemäss der oben erwähnten Offenlegungsschrift DE-OS 27 43 265 tritt ein Signal auf, das mit «SA 120° » bezeichnet wird. Dieses Signal tritt aufgrund der Konstruktion der dort beschriebenen Zündsteuerung immer dann auf, wenn der Zündwinkel eines Thyristors 120° oder grösser ist. Wenn es sich bei der Thyristorzündsteuerung um eine analoge Einrichtung handelt, wie sie z.B. in der bereits erwähnten US-PS 3 526 819 beschrieben ist, kann eine geeignete Schaltungsanordnung zur Feststellung des 120°-Wertes vorgesehen werden. Solch eine Schaltung ist relativ einfach und ein Beispiel wird unten unter Bezugnahme auf Figur 3 erläutert. Es sei ausserdem bemerkt, dass der genannte Wert von 120° bis zu einem gewissen Grade willkürlich ist und auf einen solchen Punkt gelegt wurde, bei dem die Phasenwinkel-verzögerung eine Korrektur eines Gleichspannungsfehlers durch Vorverlegen der Zündung des als nächstes zu zündenden Thyristors erlaubt. Wenn alle Eingänge des UND-Gliedes positiv sind, d.h. wenn die Signale 1 IA, 1 DET und a 2 120; alle den Binärwert 1 haben, wird das UND-Glied 36 durchgeschaltet. Wenn es einmal durchgeschaltet ist, bleibt es auch bei kleiner werdendem Zündwinkel a durchgeschaltet, solang die beiden anderen Signale vorhanden sind.

Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 36 wird ferner über eine Leitung 50 einer Zwangszündschaltung 52 zugeführt. Die Zwangszündschaltung 52 erzeugt als Antwort auf ein Signal auf der Leitung 50 ein Ausgangssignal auf einer zur Thyristorzündsteuerung 14 führenden Leitung 54, das den Thyristor in der Brücke 12 zündet, der als nächstes für die Zündung vorgesehen ist. Die Art des Signales 54 und sein Einfluss auf die Thyristorsteuerung 14 wird selbstverständlich von dem jeweils verwendeten Typ der schematisch durch einen Block dargestellten Thyristorzündsteuerung 14 abhängen. Bei dem digitalen System gemäss der oben erwähnten DE-OS 27 43 265 würde die Zwangszündschaltung der Thyristorzündsteuerung ein Signal zuführen, welches als Festeingang (strapped input) bezeichnet werden kann und einen Zündwinkel von elektrisch 90c bedeutet. Der Wert 90° ist willkürlich und so gewählt, dass er, verglichen mit dem für das Vorliegen der Zwangszündsituation notwendigen Zündwinkel von 120° diesem gegenüber genügend vorverlegt ist (um 30" ), um bei den meisten Gleichstromfehlern eine zufriedenstellende Zündung oder Korrektur zu bewirken. Bei einer analog arbeitenden Einrichtung wird auf der Leitung 54 ein Zwangszündsignal erzeugt, das der betreffenden Einrichtung angepasst und so gewählt ist, dass es eine geeignete Zwangsoder Vorzündung des nächsten Thyristors bewirkt. In diesem Falle kann das Signal beispielsweise ein Spannungssignal sein, dessen Grösse der Zündsteuerung einen bestimmten Zündwinkel (z.B. 90°) vorschreibt.

Figur 2 zeigt nähere Einzelheiten der in Figur 1 durch den Block 40 dargestellten Schaltungsarnordnung. Zu Orientierungszwecken ist ferner der Motor 10 dargestellt. In Figur 1 ist der Block 40 den Klemmen des Motores 10 parallel geschaltet. Dementsprechend ist bei der Schaltungsanordnung gemäss Figur 2 die obere Klemme des Motors 10 über einen Eingangswiderstand 60 mit der invertierenden Eingangsklemme eines Operationsverstärkers 62 verbunden. Die untere Klemme des Motores 10 ist mit dem nicht invertierenden Eingang des Verstärkers 62 über einen Eingangswiderstand 64 verbunden, ausserdem ist der nicht invertierende Eingang über einen Widerstand 66 mit Masse verbunden. Zwischen den Ausgang des Verstärkers 62 und dessen invertierenden Eingang ist ein Rückführungswiderstand 68 geschaltet, bei dem es sich im vorliegenden, speziellen Falle um einen verstellbaren Widerstand handelt. Der Verstärker 62 arbeitet als Differenzverstärker, dessen Verstärkungsgrad durch Verstellen des Widerstandes 68 verstellbar ist, so dass am Ausgang des Verstärkers 62 ein Signal auftritt, wenn die Spannung an den Klemmen des Motores M von null verschieden ist. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 62 wird über einen Eingangswiderstand 70 dem invertierenden Eingang eines zweiten Operationsverstärkers 72 zugeführt, dessen nicht invertierender Eingang mit Masse verbunden ist und dessen Ausgang mit dem invertierenden Eingang über einen Widerstand 74 verbunden ist. Der Operationsverstärker 72 arbeitet aufgrund der Bemessung der Werte der beiden Widerstände 70 und 74 (der Wert des Widerstandes 74 kann beispielsweise etwa das Zehnfache des Wertes des Widerstandes 70 betragen) als Sättigungsinverter, so dass das Ausgangssignal einen festen Wert, z.B. ± 10 Volt, hat, wenn das Eingangssignal einen Mindestwert hat (z.B. 1 Volt positiv oder negativ).

Das Ausgangssignal des als sättigender oder begrenzender Inverter arbeitenden Operationsverstärkers 72 wird der Schaltungsanordnung in dem gestrichelt gezeichneten Block 76 als Eingangssignal zugeführt, welche insgesamt als Differentier-schaltung arbeitet und ein Ausgangssignal liefert, das das erwähnte Signal 1 DET ist. Wie erwähnt, entspricht das Ausgangssignal des Blockes 76 auf der Leitung 42 immer dem Binärwert 0, ausgenommen wenn das der Schaltungsanordnung 76 zugeführte Signal null ist und der Wert des Eingangsignales sich nicht mit einer bestimmten Mindestgeschwindigkeit ändert. Dies wird noch genauer erläutert, zuerst soll jedoch der Aufbau der Schaltungsanordnung 76 beschrieben werden. Die Schaltungsanordnung 76 enthält einen Verstärker 78, der als Vergleicher arbeitet und sowohl mit seinem invertierenden als auch mit seinem nicht invertierenden Eingang über jeweils eine Eingangsschaltung mit dem Ausgang des Operationsverstärkers 72 (Verbindungspunkt 79) verbunden ist. Der Verbindungspunkt 79 ist mit dem nicht invertierenden Eingang des als Vergleicher arbeitenden Verstärkers 78 über eine Reihenschaltung aus einem Kondensator 80, einem Widerstand 82, einer Diode 84 und einer Zenerdiode 86 sowie einem Verbindungspunkt 90 verbunden, der auch den nicht invertierenden Eingang des Verstärkers 78 bildet. Die Kathoden der beiden Dioden 84 und 86 sind miteinander und mit Masse verbunden. Der Verbindungspunkt 90 ist über einen Widerstand 92 mit einer positiven Vorspannung + V verbunden und dadurch positiv vorgespannt. Der Verbindungspunkt 90 ist ferner mit der Anode einer Diode 94 verbunden, deren Kathode mit der Verbindung des Kondensators 80 und des Widerstandes 82 verbunden ist. Ein weiterer Widerstand 96 ist zwischen die Verbindungspunkte 79 und 90 geschaltet. Eine ähnliche Eingangsschaltung ist zwischen den Verbindungspunkt 79 und den invertierenden Eingang (Verbindungspunkt 110) des als Vergleicher arbeitenden Verstärkers 78 geschaltet. Der hauptsächliche Unterschied zwischen den beiden Eingangskreisen besteht darin, dass die Vorspannung in diesem Falle eine negative Spannung ( - V) ist und dass die Polung der drei Dioden umgekehrt ist. Wie Figur 2 zeigt, ist also ein Kondensator 100 über einen Widerstand 102 mit der Kathode einer Diode 104 verbunden, deren Anode mit Masse und der Anode einer Zenerdiode 106 verbunden ist, deren Kathode an den Verbindungspunkt 110 angeschlossen ist. Der Verbindungspunkt 110 ist dadurch negativ vorgespannt, dass er über einen Widerstand 112 mit der negativen Vorspannung — V verbunden ist. Der Verbindungspunkt 110 ist ferner mit der Kathode einer Diode 114 verbunden, deren Anode an die Verbindung zwischen dem Kondensator 100 und dem Widerstand 102 angeschlossen ist; ferner ist zwischen die Verbindungspunkte 79 und 110 ein Widerstand 106 geschaltet.

Die Schaltungsanordnung im Block 76 arbeitet im wesentlichen wie folgt: Wie erinnerlich, ist der Verstärker 72 ein sättigender Inverter, so dass sein Ausgangssignal gleich plus

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oder minus irgend ein Wert (z.B., wie erwähnt, 10 Volt) ist, wenn das Eingangssignal ungleich im wesentlichen null ist. Beim Eingangssignal 0 ist auch der Wert des Ausgangssignales des Verstärkers 72 gleich null. Wenn der Verstärker 72 in der positiven Sättigung arbeitet, liegt an dem Verbindungspunkt 110 eine Spannung gleich der Sättigungsspannung multipliziert mit dem Verhältnis der Widerstände 112 und 116. Der Verbindungspunkt 90 wird einen Diodenspannungsabfall (etwa + 0,7 Volt) über Massepotential liegen, da die Zenerdiode 86 in Flussrichtung vorgespannt ist und in Flussrichtung nach Masse leitet. Das Ausgangssignal des Vergleicher-Verstärkers 28 wird als solches dem Binärwert 0 entsprechen. Wenn dagegen das Ausgangssignal des Verstärkers 72 dem negativen Sättigungswert entspricht, wird der Verbindungspunkt 90 auf dem positiven Sättigungswert multipliziert mit dem Verhältnis der Widerstände 92 und 96 liegen und der Verbindungspunkt 110 wird auf einer Spannung liegen, die einem negativen Diodenspannungsabfall unter Massepotential entspricht. Auch in diesem Falle ist das Ausgangssignal des Verstärkers 78 gleich null. Wenn das Ausgangssignal des Verstärkers 72 den Wert null hat und es sich hier um eine andauernde Situation oder einen Gleichgewichtszustand handelt, wird der Verbindungspunkt 90 auf einer Spannung entsprechend einem positiven Diodenspannungsabfall über Massepotential liegen während der Verbindungspunkt 90 auf einer Spannung entsprechend einem negativen Diodenspannungsabfall unterhalb Massepotential liegen, und das Ausgangssignal des als Vergleicher arbeitenden Verstärkers 98 wird dem Binärwert 1 entsprechen, was anzeigt, dass ein Zustand mit der Spannung 0 an den Klemmen des Motores herrscht.

Der Rest der Schaltungsanordnung im Block 76 hat den Zweck, zu verhindern, dass jedesmal dann eine unrichtige Fehleranzeige auftritt, wenn die Klemmenspannung des Motores vorübergehend durch null geht, z.B. bei einer Änderung der Richtung der dem Motor zugeführten Spannung. Nimmt man an, dass sich die Ausgangsspannung des Verstärkers 72 mit einer Geschwindigkeit ändert, die ausreicht, eine tatsächliche Änderung des Betriebszustandes des Motores und nicht einen Gleichstromfehler anzuzeigen, so wirken die Kondensatoren 80 und 100 für die am Verbindungspunkt 79 liegende, sich ändernde Spannung praktisch als Kurzschluss. Wenn die sich ändernde Spannung positiv ist, wird die Diode 94 in Sperrichtung vorgespannt, während die Diode 114 leitet. Wenn andererseits die Spannung am Punkt 79 ins Negative geht, wird die Diode 114 in Sperrichtung vorgespannt während die Diode 94 leitet. In beiden Fällen herrscht jedoch am Verbindungspunkt 90 eine höhere Spannung als am Verbindungspunkt 110 und das Ausgangssignal des Komparator-Verstärkers 78 entspricht daher einer binären 0. Bei einer praktischen Ausführungsform der Erfindung waren die Parameter der Schaltungsanordnung 76 so gewählt, dass die gerade erläuterten Verhältnisse eintreten, wenn die Spannungsänderung grösser als 2,2 Volt pro Millisekunde ist.

Zusammenfassend kann also hinsichtlich der Funktion des Blockes 76 gesagt werden, dass das Ausgangssignal 1 DET dieses Blockes nur dann dem Binärwert 1 entspricht und ein Durchschalten des UND-Gliedes 36 in Figur 1 bewirken kann, wenn das Eingangssignal der Schaltungsanordnung 76 für eine gewisse Zeitspanne oder in einem gewissen Gleichgewichts- oder Dauerzustand den Wert null hat. Sonst hat das Signal 1DET immer den Binärwert 0 und sperrt das UND-Glied 36.

Es war bereits erwähnt worden, dass sich die vorliegende Erfindung zwar besonders für digitale Thyristorzündsteuerungen eignet, in denen ein digitales Winkelsignal leicht verfügbar ist, dass sie jedoch auch in jeder Hinsicht für analog arbeitende Einrichtungen geeignet ist. Bei einer typischen analog arbeitenden Einrichtung ist von den in Fig. 1 dargestellten Merkmalen lediglich das Signal a 120° auf der Leitung 46 nicht ohne weiteres verfügbar. In analogen Steuereinrichtungen hat jedoch das Signal, das das Zünden der Thyristoren der Brücke steuert, normalerweise einen dem Zündwinkel proportionalen Wert. Im Prinzip ist es also einfach, ein Signal zu erzeugen, das dem Signal a è 120° eines digitalen Systems entspricht, und ein Beispiel einer Schaltungsanordnung, die dies leistet, ist in Figur 3 dargestellt.

Der Schaltungsanordnung gemäss Figur 3 wird über eine Eingangsklemme 120 ein Signal zugeführt, das als «analoges Referenzsignal» bezeichnet werden soll. Dieses Signal ist irgend ein Signal, das einen gewünschten Wert für den Betrieb der Brücke angibt und kann bei Verwendung einer Einrichtung der aus der bereits erwähnten US-PS 35 26 819 bekannten Art ein Signal sein, wie es von der Steuerquelle (Command source) 24 geliefert wird. Dieses Referenzsignal wird über einen Eingangs widerstand 124 der invertierenden Eingangsklemme eines Operationsverstärkers 122 zugeführt, der als Vergleicher geschaltet ist. Der nicht invertierende Eingang des Operationsverstärkers 122 ist über einen Rückführungswiderstand 126 mit dem Verstärkerausgang verbunden. Dem nicht invertierenden Eingang wird ferner eine Vorspannung von einem Abgriff eines Spannungsteilers zugeführt, der aus drei in Reihe geschalteten Widerständen 128,130 und 132 besteht und zwischen Spannungsquellen +Vund -V geschaltet ist. Der Widerstand 132 ist als veränderlicher Widerstand ausgebildet, so dass die Vorspannung am nicht invertierenden Eingang veränderbar ist. Durch geeignete Wahl der Schaltungsparameter und Spannungswerte bezüglich des Wertes der der Eingangsklemme 120 zugeführten Signale wird das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 122 nur dann einen beispielsweise positiven Wert annehmen, wenn das analoge Referenzsignal einen Wert hat, der ausreicht um einen bestimmten Wert oder Zustand des Brückenbetriebes zu bewirken. Bei dem vorliegenden Beispiel kann dieser Wert z.B. einem Zündwinkel von 120° oder mehr entsprechen. Um das Signal vom Verstärker 122 in ein digitales Signal umzusetzen und dieses digitale Signal für die Zündung der Thyristoren verwenden zu können, ist der Ausgang des Verstärkers 122 mit einer Datenklemme D eines gestasteten Flipflops 134 (Trigger-Flipflop) verbunden. Der mit einem Pfeil bezeichneten Tastklemme des Flipflops wird ein Signal von einem ODER-Glied 136 zugeführt, dessen Eingängen die 12 Zündsignasie auf den Leitungen 16 zugeführt werden. Das Ausgangssignal des Flipflops 134 auf der Leitung 138 stellt also den binären Zustand des Ausgangssignales des Verstärkers 122 im Zeitpunkt des Zündens des letzten Gleichrichters dar. Das Signal auf der Leitung 138 ist entsprechend dem obigen Beispiel mit a =£ 120° bezeichnet.

Die oben erwähnten drei Kriterien, die für die Feststellung eines Gleichstromfehlers verwendet werden, lassen sich also ohne Schwierigkeiten realisieren und man erhält dadurch eine Schaltungsanordnung, welche zuverlässig arbeitet und sich leicht an Einrichtungen vom digitalen und analogen Typ anpassen lässt.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

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1. Einrichtung zum Speisen eines Gleichstromverbrauchers durch eine Wechselspannungsquelle, mit einem Leistungswandler, enthaltend eine Gleichrichterbrücke, die eine Anzahl von einzelnen Gleichrichtern enthält, die in einer vorgeschriebenen Reihenfolge und zu vorgeschriebenen Zeiten in den leitenden Zustand durchgeschaltet werden, und mit einer Störungsschutzschaltung, die feststellt, wenn ein Gleichrichter fehlerhaft leitet, und das Beheben dieser Störung veranlasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Störungsschutzschaltung enthält a) eine erste Anordnung (40) zum Erzeugen eines ersten Signales (1 DET) entsprechend einer andauernden Ver-braucherklemmenspannung von wenigstens annähernd null Volt;

b) eine zweite, Anordnung (20,22,24,26,30) zum Erzeugen eines zweiten Signales (IIA), das anzeigt, dass der Brücke ein Wechselstrom zugeführt wird,

c) eine dritte Anordnung (14) zum Erzeugen eines dritten Signales, das anzeigt, dass ein letzter Gleichrichter mit einem vorgegebenen Mindestzündwinkel arbeitet, und d) eine auf das gleichzeitige Erscheinen der drei Signale ansprechende vierte Anordnung (36, 52), welche einen vorgegebenen Korrekturzündwinkel für mindestens einen vorgegebenen Gleichrichter der Brücke erzwingt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1 für eine mehrphasige Wechselspannungsquelle, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Anordnung (20,22,24,26,30) zum Erzeugen des zweiten Signales ( 1IA) auf den Strom in mehreren Leitungen (Li, La, L3) anspricht, die die mehrphasige Wechselspannungsquelle mit der Gleichrichterbrücke (12) verbinden.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Mindest-Winkel etwa gleich 120 elektrischen Graden ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der erzwungene Korrekturzündwinkel etwa 90 elektrische Grade beträgt.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Anordnung (40; Figur 2) zum Erzeugen des ersten Signales (1 DET) eine erste Schaltung (60 bis 74) zum Erzeugen eines der augenblicklichen Verbraucherklemmen-' Spannung proportionalen Signales und eine zweite Schaltung (76) zum Verhindern der Erzeugung des ersten Signales (1DEC) im Falle dass die Verbraucherklemmenspannung ungefähr gleich null ist, sich jedoch mit einer einen vorgegebenen Mindestwert überschreitenden Geschwindigkeit ändert, enthält.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Geschwindigkeit etwa 2,2 Volt pro Millisekunde beträgt.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichrichterbrücke (12) eine reversierbare, regenerative Vollweggleichrichterbrücke ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vierte Anordnung (36) eingeschaltet bleibt, wenn sie einmal eingeschaltet worden ist, auch wenn das dritte Signal nicht vorhanden ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die auf Verbraucherklemmenspannung ansprechende erste Anordnung (40) eine als Verstärkerschaltung ausgebildete erste Schaltung (60 bis 74) enthält, die bei einer von null verschiedenen Klemmenspannung ein Ausgangssignal eines vorgegebenen Absolutwertes und bei einer Klemmenspannung von im wesentlichen null ein Ausgangssignal von im wesentlichen null liefert, und dass diese Anordnung ferner eine zweite differenzierende Schaltung (76) enthält, welche das dritte Signal immer dann erzeugt, wenn das Ausgangssignal im wesentlichen gleich null ist mit der Ausnahme des

Falles, dass sich der Wert des Ausgangssignales mit einer eine vorgegebene Mindestgeschwindigkeit überschreitenden Geschwindigkeit ändert.

10. Verwendung der Einrichtung nach Anspruch l zum Speisen eines als Gleichstrommotor ausgebildeten Gleichstromverbrauchers.