DD215211A1

DD215211A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR NETWORK VOLTAGE SYNCHRONIZATION OF TWIN-VOLUME ELECTRICITY CIRCUITS

Info

Publication number: DD215211A1
Application number: DD83250094A
Authority: DD
Inventors: Hans Albrecht; Claus Kaufmann; Reiner Wuensche
Original assignee: Dresden Elektroschaltgeraete
Priority date: 1983-04-22
Filing date: 1983-04-22
Publication date: 1984-10-31
Also published as: DE3403058A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur potentialfreien Synchronisation der Phasenanschnittsteuerung leistungselektronischer Stromrichterschaltungen mit der Netzwechselspannung. Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache, betriebssichere Schaltung zu schaffen, Fehlsynchronisationen bei Spannungseinbruechen zu vermeiden, eine schnelle Betriebsbereitschaft zu sichern und eine Speisung es Steuertrafos aus dem Leistungsteil getrennten Spannungsquellen zu ermoeglichen. Die Aufgabe wird geloest, indem eine Parallelschaltung einer zweipulsigen Brueckengleichrichterschaltung, eines Widerstands und eines Kondensators mit einer weiteren Parallelschaltung einer Z-Diode, einem weiteren Kondensator und einer Reihenschaltung von Transistor, Widerstand und Lumineszenzdiode eines Optokopplers einseitig direkt und auf der anderen Seite ueber eine Diode verbunden ist, dass diese Diode antiparallel zur Basis-Emitter-Diode des Transistors liegt, und dass die Brueckengleichrichterschaltung ueber einen Vorwiderstand an der Synchronisierwechselspannung liegt.The invention relates to a circuit arrangement for potential-free synchronization of the phase control of power electronic converter circuits with the AC mains voltage. The object of the invention is to provide a simple, reliable circuit to avoid faulty synchronization voltage drops, to ensure a quick operational readiness and to allow a power supply it control transformers from the power supply separate power sources. The object is achieved by a parallel connection of a two-pulse bridge rectifier circuit, a resistor and a capacitor with a further parallel connection of a Zener diode, another capacitor and a series circuit of transistor, resistor and light emitting diode of an optocoupler on one side directly and on the other side via a diode is connected, that this diode is anti-parallel to the base-emitter diode of the transistor, and that the bridge rectifier circuit is connected via a series resistor to the synchronizing AC voltage.

Description

. Schaltungsanordnung zur Netzspannungssynchronisation von zweipuls igen Stromrichterschaltungen, Circuit arrangement for mains voltage synchronization of two-pulse converter circuits

Field of application of the invention

Die Erfindung "betrifft eine Schaltungsanordnung zur potentialfreien Synchronisation der Phasenanschnittsteuerung leistungselektronischer Stromrichterschaltungen mit der Netzwechse!spannung. . .The invention relates to a circuit arrangement for potential-free synchronization of the phase-angle control of power electronic converter circuits with the line-frequency voltage.

Characteristic of the known solutions

Die Aufgabe der potentialfreien Synchronisation wird im allgemeinen mit magnetischen oder optischen Übertragern gelöst. Die Lösung mit magnetischen Übertragern bietet sich dann an, wenn zur Steuerstromversorgung des Stromrichtergeräts ein Steuertransformator eingesetzt wird, der von der gleichen Netzwechselspannung wie das Leistungsteil gespeist wird. Die Synchronisation kann hierbei im allgemeinen von der Sekundärwicklung dieses Steuertransformators -abgeleitet werden. Diese einfache Lösung versagt aber, wenn der Steuertransforma tor vom Leistungsteil getrennt gespeist wird. In diesem Fall muß für die Synchronisation ein getrennter magnetischer Übertrager eingesetzt werden (Bausteinsystem des YEB Slektroschaltgeräte Dresden). .The task of potential-free synchronization is generally achieved with magnetic or optical transformers. The solution with magnetic transformers is useful when the control power supply of the converter device, a control transformer is used, which is fed by the same AC line voltage as the power unit. In this case, the synchronization can generally be derived from the secondary winding of this control transformer. However, this simple solution fails when the Steuerertransforma gate is fed separately from the power unit. In this case, a separate magnetic transformer must be used for the synchronization (modular system of YEB Slektroschaltgeräte Dresden). ,

Der Einsatz von optoelektronischen Übertragern ist ebenfalls bekannt (DD-PS 158 600). Die Lösung benötigt getrennte Stromversorgung. Die Schaltung ist"aufwendig.The use of optoelectronic transformers is also known (DD-PS 158 600). The solution requires separate power supply. The circuit is "consuming.

Ziel der Erfindung . Object of the invention .

Ziel der Erfindung ist es, eine einfache und betriebssichere Schaltung zu entwickeln/- die eine potentialfreie Synchronisation auf die Netzwechselspannung des Leistungskreis es mit ausreichender Genauigkeit ermöglicht.The aim of the invention is to develop a simple and reliable circuit / - which allows a potential-free synchronization to the AC mains voltage of the power circuit with sufficient accuracy.

η π ι ηη -in Π Π .ι. Λ Q /j δ Γ,η π ι ηη -in Π Π .ι. Λ Q / j δ Γ,

Presentation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Fehlsynchronisationen bei kurzzeitigen Spannungseinbrüchen der TTetzwechselspannung zu vermeiden, eine rasche Betriebsbereitschaft der Schaltung nach dem Einschalten herzustellen, eine Speisung des Steuertransformators aus vom '-Leistungsteil - getrennten Spannungsquellen zu ermöglichen und die Betriebsfähigkeit. der Schaltung bei 50 - 60 Hz abzusichern, wobei die Anpassung an unterschiedliche Netzwechselspannungen (220 V, 380 V, 500 Y) in bekannter Weise zu gewährleisten ist. Die Aufgabe wird .gelöst, indem eine· Parallelschaltung einer zweipuls igen Brückengleichrichterschältung, eines -Widerstandes und eines Kondensators mit einer weiteren Parallelschaltung einer Z-Diode, .einem weiteren Kondensator und: einer Reihenschaltung von Transistor, Widerstand und Lumineszenzdiode eines Optokopplers einseitig:direkt und auf, der anderen Seite über eine Diode verbunden ist, daß diese Diode .antiparallel zur Bas is-Emitter-Diode-des- Trans is tors liegt, und daß die Brückengleichrichterschaltung über einen ybrwiderstand an der Synchronisierwechselspannung liegt. Vorzugsweise ist ferner der auf der Sekundärseite des Optokopplers befindliche Fototransistor zwischen Basis und Emitter eines npn-Transistors angeordnet, wobei-die Emitter der beiden Transistoren am negativen Pol einer Dualstromversorgung liegen· Der Kollektor des np.n-Transistors ist über zwei Widerstände in Reihe mit dem positiven Pol der Dualstromversorgung verbunden. Der- Verbindungspunkt· der zwei in Reihe liegenden. Kollektorwiderstände des npn-Transistors ist mit: einem Kondensator verbunden, dessen anderer Pol mit der Hullschiene; der Dualstromversorgung verbunden ist, wobei der nicht mit der Dualstromversorgung verbundene Pol des Kondensators -mit der Basis eines weiteren npn-Transistors verbunden ist, dessen Emitter mit der Hullschiene der Dualstromversorgung verbunden ist.The invention has for its object to avoid false synchronization in short-term voltage dips of TTetzwechselspannung to produce a rapid operational readiness of the circuit after switching on, to allow a power supply of the control transformer from the 'power - separate power sources and the operability. the circuit at 50 - 60 Hz secure, with the adaptation to different mains AC voltages (220 V, 380 V, 500 Y) is to ensure in a known manner. The object is solved by a parallel connection of a two-pulse bridge rectifier circuit, a resistor and a capacitor with a further parallel connection of a Zener diode, .Another capacitor and: a series circuit of transistor, resistor and light emitting diode of an optocoupler unilaterally: directly and on, the other side is connected via a diode, that this diode is. Antiparallel to the Bas is emitter diode of the Trans is gate, and that the bridge rectifier circuit is connected via a ybrwiderstand to the synchronizing AC voltage. Preferably, the phototransistor located on the secondary side of the optocoupler between the base and emitter of an NPN transistor is further arranged, wherein the emitters of the two transistors on the negative pole of a dual power supply are · The collector of the NPN transistor is connected in series with two resistors connected to the positive pole of the dual power supply. The connection point of the two in series. Collector resistors of the npn transistor is connected to: a capacitor whose other pole is connected to the hull rail; is connected to the dual power supply, wherein the non-connected to the dual power supply Pol of the capacitor is connected to the base of another npn transistor whose emitter is connected to the Hull rail of the dual power supply.

From management example

Die Darlegung des Wesens der Erfindung erfolgt am Ausführungsbeispiel nach Figur 1. Die quasikomplementäre Ausführung nach Figur'2 ist auch möglich. Die Netzwechselspannung TL, wird in der Gleichrichterbrücke YT gleichgerichtet. .Über die Widerstände R1 und R2 erfolgt eine Spannungsteilung der gleichgerichteten Spannung und damit eine einfache Anpassung an unterschiedliche Hetzwechselspannungen. ^: Solange diese Spannung größer als die Z-Spannung Y4 ist, ist die Diode V2 leitfähig und der Transistor 73 gesperrt. Der parallel zur Z-Diode "VA liegende Kondensator C2 speichert, eine gewisse Energie. Sobald die Spannung über dem Widerstand R2 kleiner als die Z-Spannung Y4 wird, wird der Transistor-Y3 über den Widerstand R2 aufgesteuert, wobei der Kollektorstrom über den Widerstand R3 durch die Lumineszenzdiode des Optokopplers 75 fließt. Die im Kondensator 02 gespeicherte Energie wird während dieser Zeit teilweise abge^· baut. Der Optokoppler V5 wird während dieser Zeit aufgesteuert, der integrierte Fototransistor sperrt den sonst _; über den Widerstand R4- aufgesteuerten Transistor Y6. Der Kondensator C1 verhindert mögliche Unsymmetrien.der Schaltung. Die Schaltung ist bereits nach ein bis zwei JTetzspannungs-Halbwellen betriebsbereit. Besonders vorteilhaft ist, daß der Energiebedarf zum Betreiben des Optokopplers von der S^nchronisierschaltung selbst aufgebracht wird, so daß keine getrennte Stromversorgung erforderlich ist. . :The description of the essence of the invention is made on the embodiment of Figure 1. The quasi-complementary embodiment of Figure'2 is also possible. The AC line voltage TL is rectified in the rectifier bridge YT. . Via the resistors R1 and R2 there is a voltage division of the rectified voltage and thus a simple adaptation to different Hetzwechselspannungen. ^As long as this voltage is larger than the Z-Y4 voltage, diode V2 is conductive and transistor 73 disabled. The capacitor C2, which is connected in parallel with the zener diode VA, stores some energy, and as soon as the voltage across the resistor R2 becomes lower than the zener voltage Y4, the transistor Y3 is turned on via the resistor R2, the collector current being applied through the resistor R3 flows through the light emitting diode of the optocoupler 75 stored in the capacitor 02 energy is expanding during this time partially abge ^ · the optocoupler V5 is turned on during this time, the integrated phototransistor closes the _otherwise;.. up controlled via the resistor R4 transistor Y6. The capacitor C1 prevents possible asymmetries of the circuit The circuit is already ready for operation after one to two half-cycles of the supply voltage It is particularly advantageous that the energy required to operate the optocoupler is applied by the synchronizing circuit itself, so that no separate power supply is required .:

Durch die Sperrung des Transistors V6 zum Synchronisierzeitpunkt wird der Transistor Y8 über den Widerstand R6, Diode Y7 aufgesteuert und der Kondensator C4- entladen. Hach Beendigung des S^nchronisiervorgangs sperren Optokoppler Y5 und Transi-¹ stör Y8, so daß sich der Kondensator CA- über den Widerstand R9 langsam aufladen kann. Am Ausgang A entsteht die benötigte netzsynchrone Sägezahnspannung. _; By blocking the transistor V6 at the time of synchronization, the transistor Y8 is turned on via the resistor R6, diode Y7 and the capacitor C4- discharged. Hach termination of the S ^ nchronisiervorgangs lock optocoupler Y5 and Y8 sturgeon transis- ^1, so that the capacitor CA is charged slowly via resistor R9. At output A, the required mains-synchronous sawtooth voltage is generated. _;

Zwecks 'Vermeiden von Pehlsynchronisationen bei kurzzeitigen ITe t zs ρ a nnungs einbrächen kann die Aufsteuerung des Transistors Y8 mittels des Kondensators C3 verzögert werden. Nach Aufsteuerung des Optokopplers V5 und - sofortiger Sperrung des Transistors 76 muß sich der nahezu auf die negative Yersorgungsspannung - U-r, aufgeladene Kondensator C3 zunächst über den Widerstand R6 umladen, bevor der Transistor Y8 leitfähig wird. Der Widerstand R7 ist gegenüber dem Widerstand -R6 klein, er schützt nur den.Transistor Ύ6.For the purpose of avoiding pin synchronization in the case of brief IT component interruptions, the control of the transistor Y8 can be delayed by means of the capacitor C3. After open-loop control of the optocoupler V5 and immediate blocking of the transistor 76, the capacitor C3, charged almost to the negative supply voltage U-r, must first be recharged via the resistor R6 before the transistor Y8 becomes conductive. The resistor R7 is small compared to the resistor -R6, it protects only the transistor Ύ6.

Zur. Realisierung der Synchronisation: im Wechselspannungs-Kulldurchgang und des Schutzes gegen Fehls^nchronisation bei kurzzeitigen Hetzs'pannungseinbrüchen mittels verzögerter Rücksetzung der Sägezahnspannung ist es erforderlich, die Ansteuerung des Optokopplers Y5 mindestens um den Wert der Verzögerung gegenüber dem ! etzwechselspannungs-Hulldurchgang vorzuverlegen. Das erfolgt durch-.geeignete Spannungs-.;teilung mittels der: Widerst-ände' R1 und R2 im; Zusammenhang mit der Höhe der Z-Spannung Y4.¹ Die Widerstände R5 und R8 erfüllen von der Schaltungstechnik her bekannte Aufgaben.. · ·To. Realization of the synchronization: In the AC-Kulldurchgang and the protection against Fehlnnchronisation at short-term Hetzs' voltage dips by delayed reset of the Sägezahnspannung it is necessary, the activation of the optocoupler Y5 at least by the value of the delay compared to! advance mains voltage hull passage. This is done by means of suitable voltage division by means of the resistors' R1 and R2 in; Related to the height of the Z-voltage Y4. ¹ The resistors R5 and R8 fulfill known tasks in circuit technology.

Claims

Invention claim:

1. Schaltungsanordnung .zur ITetzspannungssynchronisation of two-pulse converter circuits with potential separation by optocouplers using a parallel circuit of a two-pulse bridge rectifier S.Chaltung, a resistor and a capacitor and a parallel circuit upstream vorge.Vorwiderstand, characterized in that this parallel connection with a second parallel circuit from a Zener diode (V ^), a capacitor (02) and a series circuit of transistor (V3), resistor (R3) and light emitting diode of an opto-coupler (V5) is connected on one side directly and on the other side via a diode (V2) and that this diode (V2) is in anti-parallel to the base-emitter diode of the transistor V3.

2. The circuit arrangement according to item 1, wherein the on the secondary side of the optocoupler (V5) located phototransistor between the base and emitter of an NPN transistor (V6) is arranged, the emitters of the two transistors at the negative pole (- Ug) are a dual power supply, and the collector of the npn transistor (V6) via one or two resistors (R6, R7) in series with the positive pole of

; ... dual power supply, characterized in that the collector of the npn transistor (V6) or the junction of the two series collector resistors of the npn transistor (V6) is connected to a capacitor (C3) whose other -Pol is connected to the Kulischiene the dual power supply (D), and that is not connected to the dual-flow supply pole of the capacitor (03). is connected directly or via a diode (V7) to the base of another npn transistor (V8) whose

, 'Emitter' is connected directly or approximately to the 2TuIIschiene (0) of the dual power supply.

- For this 2 sheets drawings -