CH652507A5 - Device for detecting phase changes in an alternating-voltage system - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist aus dem Buch von Tietze/Schenk «Halbleiterschaltungstechnik», Springer-Verlag, Berlin, 1978, S. 689 bis 691 bekannt, Multiplizierer zur Ermittlung der Phasendifferenz 35 zweier vorgegebener Spannungen einzusetzen.

Bei der Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) kann es insbesondere bei der Löschwinkelsteuerung eines die Gleichstromleitung mit einem Wechselspannungsnetz verbindenden Wechselrichters von Bedeutung sein, Pha- 40 senänderungen, die ausserhalb der HGÜ ihren Ursprung haben, also z.B. bei Überlastabschaltungen eines leistungsstarken Verbrauchers oder Netzteiles, zu erfassen. Das ist notwendig, damit vom Steuergerät bei Phasenänderungen nicht ein falscher Zündwinkel der Wechselrichterventile vorgege- 45 ben wird, was eventuell zum Kippen des Wechselrichters führt.

Zur Vermeidung nicht charakteristischer Harmonischer werden in HGÜ-Anlagen vorzugsweise Steuergeräte mit selbstschwingendem, phasengeregeltem Taktgeber verwen- 50 det, deren Synchronsignal zur Erfüllung des genannten Zwecks nur verzögert wirksam werden darf, so dass bei Phasensprüngen des synchronisierenden Netzes z.B. aus dem genannten Grund der Zündimpuls, ohne zusätzliche Information über den Steuereingang, nur mit Verzögerung in die alte 55 Winkelstellung zurückkehren würde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Erfassung von Phasenänderungen eines Wechselspannungsnetzes anzugeben, die unter geringem Aufwand besonders bei der Löschwinkelsteuerung eines Wechselrichters «o an einem Wechselspannungsnetz die erforderliche zusätzliche Information liefern kann, ohne dass ein zusätzliches Phasen-Normal benötigt wird.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung durch das Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. 65

Die Einrichtung gemäss der Erfindung erhält aus der Netzwechselspannung selbst einen Normal-Zeitgeber, so dass vorteilhafterweise ein verzögerungsfreies Signal für die

Grösse der Änderung der Netz-Phase gewonnen wird. Dieses steht zur Beeinflussung des Zündwinkels von Wechselrichterventilen bei einer HGÜ unmittelbar zur Verfügung. Es kann damit vermieden werden, dass bei einer Löschwinkelsteuerung infolge falscher Vorgabe des Zündwinkels der Wechselrichter mit zu kleinem Löschwinkel arbeitet, was leicht zum Kippen führt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung soll im folgenden für ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungsfigur erläutert werden:

In der Figur ist das Prinzipschaltbild eines Phasensprung-Detektors gezeigt, der einen Schwingkreis aus drei Verstärkerstufen 1,2,3 aufweist. Die Operationsverstärker 15,25,35 der Verstärkerstufen 1,2,3, die über ohmsche Widerstände 14,24,34 miteinander in Reihe geschaltet sind, sind jeweils mit einem ohmschen Widerstand 11,21,31 und einer diesem parallelgeschalteten Kapazität 12,22,32 im Rückkopplungszweig versehen. Jede Verstärkerstufe 1,2,3 dreht ihre Eingangsspannung bei Netzfrequenz um 240° el. Sie hat dabei z.B. eine Verstärkung von etwa 0,95.

Durch Anlegen der Netzphasenspannungen UR, Us, UT, deren Phasenänderungen überwacht werden sollen, über ohmsche Widerstände 13,23,33 an die Eingänge der Operationsverstärker 15,25,35 werden die Schwingkreise zum Schwingen mit Netzfrequenz und definierter Amplitude angeregt. Die Betragsgenauigkeit ist, da die Schwingkreise nur schwach gedämpft sein sollen, nicht sonderlich hoch; es werden hieran jedoch auch keine besonderen Anforderungen gestellt.

Jede Verstärkerstufe 1,2,3 liefert ihre Ausgangsgrösse an einen ihr zugeordneten Multiplizierer 4,5,6. Im Multiplizierer 4,5,6 werden diese Grössen jeweils mit den zu ihnen orthogonalen Netzgrössen, den verketteten Spannungen URS, UTR, UST, multipliziert. Die drei Produkte werden über ohmsche Widerstände 41,51,61 addiert und einer Verstärkerstufe 7, die einen Operationsverstärker 75 aufweist, zugeführt. Im ungestörten Zustand bestehen die Produkte nur aus Wechseigrössen doppelter Netzfrequenz; ihre Summe ist Null. Im Fall eines Phasensprunges 8 der Netzspannung UR, Us, UT folgt der Ausgang des Schwingkreises der Phasenänderung nur verzögert; die Produkte erhalten ein abklingendes Gleichglied von der Grösse des Sinus des Phasensprunges (sin 5), das am Ausgang der Verstärkerstufe 7 abgenommen werden kann.

Der Operationsverstärker 75 ist mit einem ohmschen Widerstand 71, einer Gleichrichterbrücke 76 sowie einem Verzögerungsglied 72,73,74 mit gerichteter Zeitkonstante in Parallelschaltung beschaltet. Die Gleichrichterbrücke 76 ist mit ihren beiden anderen Anschlüssen über ohmsche Widerstände 77,78 an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen. Diese Schaltung bewirkt eine Verschiebung der Verstärkerkennlinie aus dem Nullpunkt. Das ist notwendig, damit oberwellenbehaftete Spannungen den Phasensprungdetektor nicht zu Fehlanzeigen veranlassen, sondern nur tatsächlich Phasenänderungen zu einem Ausgangssignal sin 8 führen.

Das Verzögerungsglied mit gerichteter Zeitkonstante weist die Reihenschaltung einer Diode 73 mit einem Kondensator 72 auf, wobei deren Verbindungsstelle über eine weitere Diode 74 mit Masse verbunden ist. Das Verzögerungsglied ist für den Einsatz des Phasensprungdetektors bei einer Löschwinkelsteuerung eines Wechselrichters (z.B. bei der HGÜ) vorgesehen. Der Phasensprungdetektor dient dann dazu, bei Phasenänderungen des Netzes eine Korrektur bei der Zünd-winkelführungsgrösse vorzunehmen. Das Verzögerungsglied mit der gerichteten Zeitkonstante bewirkt nämlich, dass das erhaltene Signal sin 8 lediglich als positiver, d.h. den Zündwinkel zur sicheren Betriebsseite hin verschiebender zusätz-

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licher Vorgabewert bei der Steuerung des Löschwinkels be- rücksichtigt wird, wobei das Signal sin 5 langsamer abklingt,

als der Winkelregler des Steuergerätes ausregelt.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Einrichtung zur Erfassung von Phasenänderungen eines Wechselspannungsnetzes unter Verwendung von Multiplizieren, dadurch gekennzeichnet,

   - dass je Netzphase (UR, Us, UT,) ein schwach gedämpf- 5 ter Schwingkreis (1,2,3) vorgesehen ist, der der Netzphasenlage verzögert folgt,

   - dass je Netzphase (UR, Us, UT) ein Multiplizierer (4,5, 6) vorgesehen ist, dem die Ausgangsspannung des jeweiligen Schwingkreises (1,2,3) und eine zu dieser Spannung im einge- 10 schwungenen Zustand orthogonale Spannung (URS, Usx, Utr) zugeführt sind und

   - dass die Ausgangsspannungen der Multiplizierer (4,5, 6) zum Abgriff der auftretenden Phasenänderungen (sin 8) einem Addierverstärker (7) zugeführt sind. i5
2. 2. Wechselrichter für eine Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsanlage mit einer Einrichtung nach Anspruch 1 als Zusatzeinrichtung bei der Löschwinkelsteuerung, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang des Addierverstärkers (7)

   an den Steuereingang des Steuergerätes des Wechselrichters 2o zusätzlich angeschlossen ist.
3. 3. Wechselrichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Addierverstärker (7) ein Verzögerungsglied mit gerichteter Zeitkonstante (71.. .74) enthält, das eine Verschiebung des Zündwinkels nur zur sicheren Seite hin zulässt 25 und dessen Abklingzeit grösser als die Ausregelzeit des Gittersteuergerätes ist.

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