DE1563151C - Vorrichtung zur Steuerung des mittleren Stromes durch einen Verbraucher - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Steuerung des mittleren Stromes durch einen Verbraucher, der in Reihe mit einem steuerbaren Gleichrichter an einer Wechselstromquelle liegt, wobei dem steuerbaren Gleichrichter Zündimpulse in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Wert der Spannung der Wechselstromquelle zugeführt werden, und wobei innerhalb einer vorgegebenen Zahl von Halbwellen die Zahl derjenigen Halbwellen verändert wird, in denen der steuerbare Gleichrichter stromleitend ist.

Es ist bekannt, den einem elektrischen Gerät zugeführten mittleren Strom dadurch zu steuern, daß die Speisung des Geräts durch eine Wechselstromquelle über einen steuerbaren Gleichrichter erfolgt, der den Strom in einem Rhythmus unterbricht, der durch eine an die Steuerelektrode des Gleichrichters angelegte Impulsfolge bestimmt wird. Dabei ist klar, daß der dem Gerät zugeführte mittlere Strom um so größer ist, je größer das Verhältnis zwischen den Zeitspannen ist, während deren der betreffende Gleichrichter durchlässig bzw. gesperrt ist und umgekehrt.

Sobald Halbwellen einer bestimmten Polarität der Spannung der Wechselstromquelle auftreten, kann der steuerbare Gleichrichter durch Anlegen eines Signals an die Steuerelektrode gezündet werden, wobei im Augenblick der Entsperrung des Gleichrichters Überspannungen auftreten. Der Gleichrichter wird jedesmal gesperrt, wenn der durch die Hauptelektroden fließende Strom unter eine bestimmte Schwelle abfällt. Die.. Steuerung des an das zu speisende Gerät gelieferten mittleren Stroms geschieht dabei dadurch, daß der Gleichrichter während einer bestimmten Anzahl von Halbperioden des Speise-Stroms im Durchlaßzustand und während einer bestimmten Anzahl von weiteren Halbperioden im Sperrzustand gehalten wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs angeführten Art derart auszubilden, daß der mittlere Strom sehr genau eingestellt und von einem Augenblick zum anderen in einfacher.Weise geändert werden kann.

Dies wird gemäß der Erfindung mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß die Zündimpülse'.dem Ausgang eines UND-Gatters mit drei Eingängen entnommen werden und · daß der erste Eingang des UND-Gatters mit dem Ausgang eines Impulsgebers verbunden ist, der bei jedem Nulldurchgang der' Spannung der Wechsel-Stromquelle einen Impuls abgibt, und daß der zweite Eingang des UND-Gatters mit dem Ausgang eines zyklisch zählenden Zählers verbunden ist, dem

seinerseits ebenfalls bei jedem Nulldurchgähg der

Spannung der Wechselstrpmquelle_; ein Impuls züge-; führt wird und daß der dritte Eingang des UND-Gatters mit dem Ausgang eines Nullstandsmelders eines voreinstellbaren Rückwärtszählers verbunden ist, dem seinerseits ein Speicher vorgeschaltet ist, dessen von einem Rechner vorgegebener Inhalt bei einem ersten Zählerstand des zyklisch zählenden Zählers in den Rückwärtszähler eingegeben wird, während von einem zweiten Zählerstand des zyklisch zählenden Zählers an dem zweiten Eingang des UND-Gatters ein L-Signal zugeführt wird.

Es ist selbstverständlich auch möglich, mehrere steuerbare Gleichrichter, beispielsweise in Antiparallelschaltung, zu verwenden, um zur Speisung des Verbrauchers beide Halbperioden des Wechselstroms ausnutzen zu können. Es ist auch möglich, mehrere in Brückenschaltung angeordnete steuerbare Gleichrichter vorzusehen, um die beiden Halbperioden zur Speisung des Verbrauchers mit Gleichstrom gleichrichten zu können.

Als steuerbare Gleichrichter werden vorzugsweise die als Thyristoren bezeichneten steuerbaren Siliziumgleichrichter oder Gleichrichter mit Gasfüllung verwendet.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung der ganzen Vorrichtung und

F i g. 2 ein Detailschaltbild eines Organs der Vorrichtung nach F i g. 1.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich, ist ein Verbraucher 2 in Serie mit einem steuerbaren Gleichrichter 1 an eine Wechselstromquelle 19 angeschaltet. Mit dem Bezugszeichen 5 ist ein Digitalrechner mit η parallelen Ausgängen bezeichnet, der den steuerbaren Gleichrichter 1 durch Anlegen von Impulsen an die Steuerelektrode C steuert.

Eine Steuervorrichtung 4, die im einzelnen weiter unten beschrieben wird, ist zwischen den Rechner 5 und die Steuerelektrode C eingeschaltet. An diese Steuervorrichtung 4 wird eine Spannung gelegt, die den Klemmen.der Sekundärwicklung eines Transformators 3 entnommen wird, dessen Primärwicklung parallel zur Wechselstromquelle 19 liegt.

F i g. 2 zeigt das Schaltschema der Steuervorrichtung 4.

Diese weist einen Nullspannungsdetektor 6 auf, der mit seinem Eingang an dem Ausgang des Transformators 3 und mit seinem Ausgang an einem Eingang eines Impulsgebers 7 angeschlossen ist, der eine mit den Nulldurchgängen der Spannung am Ausgang des Transformators 3 synchronisierte Impulsfolge abgibt. Nach Verstärkung in einem Verstärker 8 werden diese Impulse an den Eingang eines zyklisch zählenden Zählers 9 gelegt, der beispielsweise fünf bistabile Kippstufen aufweist und somit 25 verschiedene Zählerstände aufweisen kann. Der zyklisch zählende Zähler 9 befindet sich zum Zeitpunkt des Anlegens der Vorrichtung an das Netz im Nullzustand, d. h., alle bistabilen Kippstufen stehen auf Null. Sobald die Verbindung mit dem Netz hergestellt ist, beginnt der Zähler 9 alle Halbwellen, die mittels des Impulsgebers 7 einen Impuls erzeugen, zu zählen. Der 32. Zählschritt führt wieder zum Nullzustand. Aus den möglichen Zählerständen werden zwei aufeinanderfolgende Zustände vorgesehen, von denen der Zustand 1" einem ersten' Zählerstand und" der Zu-. stand .2. einem zweiten und. den folgenden;,Zählerständen .entspricht, die im folgenden jeweils mit Zustand 1 und Zustand 2 bezeichnet werden.

Bei der dem Zustand 1 entsprechenden Stellung der Kippstufen des zyklisch zählenden Zählers 9 wird mittels einer Entschlüsselungsvorrichtung 10 ein Impuls gewonnen. Dieser Impuls wird über einen Verstärker 12 an einen Eingang eines Speichers 14 gelegt, dessen anderer Eingang am Ausgang des Rechners^ liegt.

Bei den dem Zustand 2 entsprechenden Stellungen der Kippstufen des zyklisch zählenden Zählers 9 wird mittels einer Entschlüsselungsvorrichtung 11 ein Signal gebildet. Dieses Signal wird über einen Ver-

stärker 13 an den zweiten von drei Eingängen eines UND-Gatters 16 gelegt, dessen erster Eingang unmittelbar am Ausgang des Verstärkers 8 liegt. Der Ausgang dieses UND-Gatters 16 liegt einerseits über einen Verstärker 18;-an der Steuerelektrode C des steuerbaren Gleichrichters 1 (Fig. 1) und andererseits an einem Eingang eines voreinstellbaren binären Rückwärtszählers 15, dessen anderer Eingang am Ausgang des Speichers 14 liegt und dessen Ausgang seinerseits mit dem Eingang eines Nullstandsmelders 17 verbunden ist, wobei der Ausgang des Nullstandsmelders 17 an einem dritten Eingang des UND-Gatters 16 in der Weise angeschlossen ist, daß dieses Gatter geschlossen ist, wenn der Rückwärtszähler 15 auf Null steht. Das UND-Gatter 16 öffnet demnach nur bei Anliegen eines Signals an dem Ausgang des Verstärkers 13 und eines Signals an dem Ausgang des Nullstandsmelders 17. Während des Zählvorganges bleibt das UND-Gatter 16 geöffnet, und die an seinem Ausgang auftretenden Impulse bestimmen den Zustand des steuerbaren Gleichrichters 1.

Der binäre Rückwärtszähler 15 zählt die von dem Impulsgeber 7 kommenden Steuerimpulse, die bei jedem Zyklus übertragen werden müssen. Die Anzahl dieser Impulse ist für jeden Zyklus höchstens gleich der Anzahl der von dem Rechner 5 festgelegten Impulse, wobei dieser, wie bereits ausgeführt wurde, über den Speicher 14 die Einstellung des Rückwärtszählers 15 vornimmt.

Jede im Rechner 5 gespeicherte Information kann nach jeder von ihm durchgeführten Rechenoperation geändert werden. Während der Weitergabe der Digitalinformation zum Steuergerät 4 ändert der Rechner den Speicherinhalt jedoch nicht.

Der Speicher 14 mit seinen zugehörigen Kreisen ist mit dem Rechner 5 verbunden und derart ausgebildet, daß er bei Auftreten eines Ausgangsimpulses an der Entschlüsselungsvorrichtung 10 die zum gleichen Zeitpunkt am Ausgang des Rechners 5 anstehende Information speichert.

Der Speicher 14 ist ferner mit besonderen Kreisen ausgerüstet, die bewirken, daß der Rückwärtszähler 15 auf die im Speicher 14 enthaltene Zahl voreingestellt wird.

Bei Auftreten eines Ausgangsimpulses an der Entschlüsselungsvorrichtung 10 — also im Zustand 1 — wird somit der Rückwärtszähler 15 auf den zu diesem Zeitpunkt von dem Rechner 5 vorgegebenen Wert voreingestellt.

Die Steuerimpulse für den steuerbaren Gleichrichter 1 bzw. den Thyristor werden folgendermaßen erzeugt:

Die Entschlüsselungsvorrichtung 11, die als Speicher arbeitet, gibt während des Zustandes 2 ein L-Signal ab. "Dadurch wird unter der Voraussetzung, daß auch der Nullstandsmelder 17 ein die öffnung des UND-Gatters 16 gewährleistendes L-Signal liefert, dieses UND-Gatter synchron mit dem Nulldurchgang der Netzspannung geöffnet. Die Impulse können somit über den Verstärker 18 zur Steuerelektrode des steuerbaren Gleichrichters 1 gelangen und diesen zünden.

Gleichzeitig mit jedem an den steuerbaren Gleichrichter 1 abgegebenen Impuls wird der Stand des Rückwärtszählers 15 um 1 erniedrigt. Stehen sämtliche Kippstufen des Rückwärtszählers 15 auf 0, so entspricht die Anzahl der an den steuerbaren Gleichrichter 1 angelegten Zündimpulse der in dem Speicher 14 gespeicherten Zahl, die, wie bereits erläutert,

ίο von dem Rechner 5 vorgegeben wurde, und zwar zum Zeitpunkt des Übergangs des zyklisch zählenden Zählers 9 in den Zustand 1.

Erreicht der Rückwärtszähler 15 den Zählerstand 0, so bewirkt der Nullstandsmelder 17 das Schließen des UND-Gatters 16 und die Beendigung der Erzeugung von Impulsen für den steuerbaren Gleichrichter 1 und das Nullsetzen des Speichers 14 und der Entschlüsselungsvorrichtung 11.
Die Vorrichtung ist somit für einen neuen Zyklus bereit. Dieser Zyklus ist von dem vorhergehenden verschieden, wenn sich in der Zwischenzeit die am Ausgang des Rechners 5 dargebotene Information geändert hat.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zur Steuerung des mittleren Stromes durch einen Verbraucher, der in Reihe mit einem steuerbaren Gleichrichter an einer Wechselstromquelle liegt, wobei dem steuerbaren Gleichrichter Zündimpulse in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Wert der Spannung der Wechselstromquelle zugeführt werden und wobel·, innerhalb einer vorgegebenen Zahl von HaIbwellen die Zahl derjenigen Halbwellen verändert wird, in denen der steuerbare Gleichrichter stromleitend ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündimpulse dem Ausgang eines UND-Gatters (16) mit drei Eingängen entnommen werden und daß der erste Eingang des UND-Gatters (16) mit dem Ausgang eines Impulsgebers (7) verbunden ist, der bei jedem Nulldurchgang der Spannung der Wechselstromquelle einen Impuls abgibt, und daß der zweite Eingang des UND-Gatters (16) mit dem Ausgang eines zyklisch zählenden Zählers (9) verbunden ist, dem seinerseits ebenfalls bei jedem Nulldurchgang der Spannung der Wechselstromquelle ein Impuls zugeführt wird, und daß der dritte Eingang des UND-Gatters (16) mit dem Ausgang eines Nullstandsmelders (17) eines voreinstellbaren Rückwärtszählers (15) verbunden ist, dem seinerseits ein Speicher (14) vorgeschaltet ist, dessen von einem Rechner (5) vorgegebener Inhalt bei einem ersten

   Zählerstand des zyklisch zählenden Zählers (9) in den Rückwärtszähler (15) eingegeben wird, während von einem zweiten Zählerstand des zyklisch zählenden Zählers (9) an dem zweiten Eingang des UND-Gatters (16) ein L-Signal zugeführt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen