DD293469A5 - METHOD FOR SYNCHRONIZING SEVERAL COMMONLY OPERATED BROKEN INPUT CURRENT - Google Patents

METHOD FOR SYNCHRONIZING SEVERAL COMMONLY OPERATED BROKEN INPUT CURRENT Download PDF

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Abstract

Mehrere parallel betriebene Eingangsstromrichter lassen sich mit der Erfindung versetzt betreiben, indem auf die Grundwelle der Stromrichtereingangsspannung des Stromrichters synchronisiert wird, der den hoechsten Leistungsanteil hat. Damit koennen die Netzrueckwirkungen minimiert werden. Fig. 4{Verfahren; Synchronisation; Eingangsstromrichter, mehrere; Leistungsbedarf; Master; Versetzung; Grundwelle; Stromrichtereingangsspannung}Several parallel-operated input converters can be offset with the invention operate by synchronizing to the fundamental of the converter input voltage of the power converter, which has the highest power component. Thus, the network effects can be minimized. Fig. 4 {method; Synchronization; Input converter, several; Power requirements; Master; displacement; Fundamental wave; Converter input voltage}

Description

Ändern sich die Leistungsverhältnisse und ein anderer Eingangsstromrichter übernimmt die Masterfunktion, wird dieser Funktionswechsel durch eine festgelegte Hysterese bzgl. des Leistungsbedarfes und eines zeitlich definierten Steuerregimes ermittelt, d. h. zum Zeitpunkt eines Stromnulldurchgangs oder zu einem anderen geeigneten Zeitpunkt. Die anfangs festgelegte Reihenfolge bleibt dabei erhalten.If the power conditions change and another input converter adopts the master function, this function change is determined by a defined hysteresis with regard to the power requirement and a time-defined control regime, ie. H. at the time of a zero crossing or at another appropriate time. The initially defined order is retained.

Die Anfangssynchronisation kann dabei auf die Netzspannung erfolgen, es kann aber auch sofort auf die Grundwelle der Stromrichtereingangsspannung eines festgelegten Eingangsstromrichters synchronisiert werden, wobei dann für die Zeit bis zum Herstellen der Synchronität eine kapazitive oder induktive Taktung vorgegeben wird, um für diesen Stromrichter eine von Null verschiedene Phasenlage zur Netzspannung herzustellen, die zur Masterfindung notwendig ist.The initial synchronization can be done on the mains voltage, but it can also be synchronized immediately to the fundamental of the converter input voltage of a fixed input converter, then for the time to establish the synchronous capacitive or inductive clocking is specified in order for this converter from zero produce different phase position to the mains voltage, which is necessary for the mastering.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigenThe invention will be explained below with reference to an embodiment. In the accompanying drawings show

Fig. 1: das Prinzipschaltbild eines einzelnen Eingangsstromrichters, Fig. 2: die Spannungsverläufe der aus Fig. 1 ersichtlichen Spannungen, Fig. 3: die Taktung von vier parallel betriebenen Eingangsstromrichtern, Fig.4: die Signalverbindungen bei vier beteiligten Eingangsstromrichtern.1: the basic circuit diagram of a single input converter, FIG. 2: the voltage curves of the voltages shown in FIG. 1, FIG. 3: the clocking of four parallel-operated input converters, FIG. 4: the signal connections for four input converter converters involved.

Fig. 1 zeigt einen einzelnen Eingangsstromrichter NSR und die vorgeschaltete Induktivität Ln, die i. w. aus dem Netztransformator resultiert, sowie die zugehörigen Spannungen - die Netzspannung uN, die Stromrichtereingangsspannung us und die Ausgangsgleichspannung ud. Die entsprechenden SpannungsverläufeFig. 1 shows a single input converter NSR and the upstream inductance L n , which iw results from the mains transformer, and the associated voltages - the mains voltage u N , the converter input voltage u s and the DC output voltage u d . The corresponding voltage curves

nung ud zusammengesetzten Stromrichtereingangsspannung, u, nicht natürlich meßbar ist und als eine Modellspannungnachgebildet werden muß.voltage u d composite converter input voltage, u, is not, of course, must be measurable and as a Modellspannungnachgebildet.

Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Taktung bei vier beteiligten Eingarigsstromrichtern NSR, wobei aus Gründen der einfacherenFig. 3 shows the timing according to the invention in four participating Einarigsstromrichtern NSR, for the sake of simpler

Darstellung von der Annahme gleicher Grundwellen Un, ...uR4 ausgegangen wurde. Als der Eingangsstromrichter mit der höchsten Leistung wird beispielsweise der Eingangsstromrichter NSR 2 angenommen. Auf die Grundwelle uR diesesRepresentation of the assumption of identical fundamental waves U n , ... u R4 was assumed. As the input power converter with the highest power, for example, the input power converter NSR 2 is adopted. On the fundamental wave u R this

Stromrichters werden alle übrigen Stromrichter synchronisiert, wobei sich in der Reihenfolge NSR2, NSR4, NSR1, NSR3 umInverter, all other converters are synchronized, with order NSR2, NSR4, NSR1, NSR3 reversed

jeweils 90° versetzt die Pulsung ergibt.each offset by 90 ° results in pulsation.

Fig.4 zeigt die prinzipiellen Signalverbindungen. Von der jeweiligen Stromrichter-Informationselektronik NSR11 ...NSRI4, die4 shows the basic signal connections. From the respective power converter information electronics NSR11 ... NSRI4, the

ihrerseits über die Meßwertzuführung 3-6 die Werte von Eingangsstrom i, und Grundwelle uR der Stromrichtereingangsspannung us erhalten, empfängt der Block 1 für die Master- und Hystereseberechnung die nötigenOn the other hand, the values of input current i, and fundamental wave u R of the converter input voltage u s are received via the measured value supply 3-6, the block 1 receives the necessary values for the master and hysteresis calculation

Informationen über die Leistungsanteile und wählt danach den entsprechenden Master-Stromrichter aus. Von diesem erfolgtInformation about the performance shares and then selects the appropriate master power converter. From this takes place

dann über die Synchronisationsleitungen 2 die Synchronisation der übrigen Stromrichter.then via the synchronization lines 2, the synchronization of the other converters.

Die Netzstromrichter mit dem geringeren Leistungsbedarf rufen so bei eventuell auftretenden Fehlimpulsen wesentlichThe power converter with the lower power demand call so much in case of possibly occurring false pulses significantly

minimierte Schwingungsanregungen hervor, da der Energieinhalt dieser Spannungsimpulse gegen Null geht.Minimized vibrational excitations, since the energy content of these voltage pulses goes to zero.

Claims (4)

1. Verfahren zur Synchronisation mehrerer gemeinsam betriebener getakteter Eingangsstromrichter, gekennzeichnet dadurch, daß außerhalb der Einschattphase der Eingangsstromrichter (NSR) mit dem größten Leistungsbedarf als Master betrieben wird, auf dessen Grundwalle (uR) der Stromrichtereingangsspannung (us) die Synchronisation dieses sowie der übrigen versetzt getakteten Eingangsstromrichter (NSR) erfolgt.1. A method for synchronizing several jointly operated clocked input converter, characterized in that outside the Einschattphase the input converter (NSR) is operated with the largest power demand as a master, on its bases (u R ) of the converter input voltage (u s ), the synchronization of this and the remaining offset clocked input power converter (NSR) takes place. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß bei Änderung der Leisturigsverhältnisse die Neufestlegung des Master-Stromrichters (NSR) in Abhängigkeit von einem festgelegten Hysteresewert nach einem zeitlich definierten Steuerregime erfolgt.2. The method according to claim 1, characterized in that when changing the Leisturigsverhältnisse the redefinition of the master power converter (NSR) takes place in dependence on a specified hysteresis value according to a time-defined control regime. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß in der Einschaltphase eine Synchronisation auf die Netzspannung (uN) erfolgt.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that in the switch-on phase, a synchronization to the mains voltage (u N ). 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß in der Einschaltphase ein festgelegter Eingangsstromrichter (NSR) als Master-Stromrichter fungiert, der bis zum Herstellen der Synchronität im induktiven bzw. kapazitiven Bereich betrieben wird.4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that in the switch-on a fixed input converter (NSR) acts as a master power converter, which is operated until the manufacture of synchrony in the inductive or capacitive range. Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Das Varfahren dient zur Synchronisation von mehreren getakteten Eingangsstromrichtern, die in einer Anlage oder einem elektrischen Gerät, z.B. einer Stromrichterlokomotive, gemeinsam betrieben werden.Variation is used to synchronize multiple clocked input rectifiers that are used in a plant or electrical appliance, e.g. a power converter locomotive, operated together. Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art Für hochwertige Antriebe, z. B. in der Elektrotraktion, werden heute Stromrichter mit getaktetem Eingangsstromrichter (Netzstromrichter) eingesetzt. Derartige Stromrichter sind z. B. aus der DE-AS 2217023 (H 02 M 1/12) bekannt. Sie haben erstens den Vorteil, in beiden Energierichtungen betrieben werden zu können. Zweitens ist es möglich, den Eingangsstromrichter so zu steuern, daß dem Netz lediglich Wirkstrom entnommen wird und daß die entstehenden Oberschwingungen im Netzstrom hinreichend klein gehalten werden können. Letzteres trifft insbesondere dann zu, wenn, wie bei Traktionsantrieben, mehrere Motoren mit jeweils zugehörigem Stromrichter parallel betrieben werden und die Eingangsstromrichter dann definiert versetzt getaktet werden, wobei die Versetzung bei zwei Antriebon 180°, bei vier Antrieben 90° usw. beträgt. In diesem Falle überlappen sich zeitlich die Ströme der einzelnen Stromrichter, so daß der Oberschwingungsgehalt des Gesamt-Eingangsstromes und damit die Netzrückwirkungen erheblich reduziert werden. Hierzu ist es nötig, alle Eingangsstromrichter gemeinsam auf Hie Netzspannung zu synchronisieren. Es entsteht aber der Nachteil, daß bei bestimmten Betriebszuständen des Netzstromrichters Schwingungsanregungen durch prinzipbedingt fehlerhafte Spannungsimpulse auftreten. Diese Spannungsimpulse entstehen durch das benutzte Sinus-Unterschwingungsverfaliren, bei dem es im Bereich der Sinusspannungs-Nulldurchgänge zu prinzipbedingten Fehümpulsen kommen kann. Diese wiederum sind dadurch bedingt, daß die Dreiecks-Modulationsspannung mit der Netzspannung synchronisiert ist, aber mit der Grundwelle der Stromrichtereingangsspannung verglichen wird, die in ihrer Phasenlage gegenüber der Netzspannung je nach Belastung des Stromrichters verschoben ist. Die Schwingungsanregungen können durch einen entsprechenden, allerdings aufwendigen Zusatzaufwand minimiert werden, siehe die DE-PS 2317067 (H 02 M 1/12).For high-quality drives, z. B. in the electric traction, today converters with clocked input converter (mains converter) are used. Such converters are z. B. from DE-AS 2217023 (H 02 M 1/12) known. First, they have the advantage of being able to operate in both energy directions. Secondly, it is possible to control the input power converter so that only active current is taken from the network and that the resulting harmonics in the network current can be kept sufficiently small. The latter is particularly true when, as in traction drives, several motors are operated in parallel with each associated power converter and the input converter then offset clocked defined offset, wherein the displacement at two Antriebson 180 °, four drives at 90 ° and so on. In this case, temporally overlap the currents of the individual power converters, so that the harmonic content of the total input current and thus the network perturbations are significantly reduced. For this purpose, it is necessary to synchronize all input converter together to Hie mains voltage. However, there is the disadvantage that under certain operating conditions of the power converter vibration excitations occur due to inherent faulty voltage pulses. These voltage pulses are caused by the used sine-Unterschwingungsverfaliren, in which it can come in the range of sinusoidal voltage zero crossings to principle-based Fehümpulsen. These in turn are due to the fact that the triangular modulation voltage is synchronized with the mains voltage, but compared with the fundamental wave of the converter input voltage, which is shifted in its phase position relative to the mains voltage depending on the load of the converter. The vibration excitations can be minimized by a corresponding, but costly additional effort, see DE-PS 2317067 (H 02 M 1/12). Bei Einzelantrieben ist es auch möglich, die Synchronisation auf die Grundwelle der Stromrichtereingangsspannung vorzunehmen und damit die beschriebenen Schwierigkeiten zu umgehen. Wegen der unterschiedlichen Belastung der einzelnen Stromrichter eines Mehrfachantriebes sind die Stromrichtereingangsspannungen in ihrer Phasenlage aber gegenseitig verschoben, so daß eine versetzte Taktung nicht möglich war, ohne daß das beschriebene Problem wiederum auftreten würde. Diese Variante wurde deshalb bisher ausgeschlossen.In single drives, it is also possible to perform the synchronization to the fundamental of the converter input voltage and thus to avoid the difficulties described. Because of the different load of the individual power converters of a multiple drive, the power converter input voltages are mutually shifted in their phase position, so that an offset timing was not possible without the problem described would occur again. This variant has therefore been excluded so far. Ziel der ErfindungObject of the invention Eingangsstromrichter mit versetzter Taktung bei minimaler Neürückwirkung gemeinsam zu betreiben, ohne daß zusätzlicher Aufwand für den Bereich der Spannungsnulldurchgänge erfolgen muß.Input converter with staggered clocking to operate together with minimum interference effect, without additional effort must be made for the range of voltage zero crossings. Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Synchronisationsprinzip zu finden, mit dem mehrere gemeinsam betriebene getaktete Eingangsstromrichter auf die Grundwelle der Stromrichtereingangsspannung synchronisiert werden können. Erfindungsgemäß wird die Aufgabedadurch gelöst, daß der Eingangsstromrichter mit dem größten Leistungsbedarf als Master betrieben wird, auf dessen Grundwelle der Stromrichtereingangsspannung die Synchronisation erfolgt. Der in diesem Stromrichter festgelegte Urtakt wird auf die weiteren Eingangsstromrichter übertragen und daraus die festgelegte Versetzung (z. B. bei vier Netzstromrichtern 90°, 180° und 270°) bestimmt.The invention has for its object to find a synchronization principle with which a plurality of common-clocked input converter can be synchronized to the fundamental of the converter input voltage. According to the invention, the object is achieved by operating the input converter with the greatest power requirement as a master, on whose fundamental wave the converter input voltage is synchronized. The master clock set in this converter is transferred to the other input converters and the determined offset (eg for four line rectifiers 90 °, 180 ° and 270 °) is determined from this.
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