DE1563212C - Single or multi-phase ripple control transmitter system for audio frequency ripple control - Google Patents
Single or multi-phase ripple control transmitter system for audio frequency ripple controlInfo
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Description
I 2I 2
Die Erfindung bezieht sich auf eine ein- oder gewährleistet sein muß. Diese Schwierigkeiten bei
mehrphasige Rundsteuersendeanlage für Tonfre- der Instandhaltung solcher Umrichter machen sich in
quenz-Rundsteuerung mit lastgeführtem Umrichter, erhöhten Betriebskosten der mit diesen Umrichtern
der mit je einem durch ein zugeordnetes lastseitiges ausgerüsteten Rundsteuersendeanlagen bemerkbar.
Ankopplungsfüter lastgeführten Wechselrichter pro 5 Aus der. Energieversorgungstechnik sind jedoch
Phase und mindestens einem Gleichrichteraggregat auch Umrichter anderer Art, insbesondere auch die
zur Speisung der Wechselrichter versehen ist, wobei sogenannten lastgeführten Umrichter bekanntgeworjeder
Wechselrichter zwei mindestens je einen Thy- den. Diese lastgeführten Umrichter weisen verschieristor
mit Zündelektrode und eine antiparallel ge- dene der oben angeführten Nachteile der für Rundschaltete
Diode umfassende Ventilgruppen enthält, io Steuersendeanlagen verwendeten Umrichter nicht auf.
die nach Art eines T-Halbgliedes in einem Längs- So ist bereits ein lastgeführter Umrichter bekannt,
zweig und einem nlterseitigen Querzweig eines zwi- der mit einem durch ein zugeordnetes lastseitiges
sehen Gleichrichterausgang und Filtereingang ge- Ankopplungsfüter lastgeführten Wechselrichter und
schalteten .-Vierpols,, angeordnet sind und derart einem Gleichrichteraggregat zur Speisung des Wechsteuerbar
sind, daß der Filtereingang in abwechseln- 15 selrichters versehen ist. Der Wechselrichter enthält
der Folge über den Längszweig an den Gleichrich- zwei Ventilgruppen, die nach Art eines T-Halbglieterausgang
legbar,.,und dann über den Querzweig des in einem Längszweig und einem filterseitigen
kurzschließbar ist1, und wobei jedes der Ankopp- Querzweig eines zwischen Gleichrichterausgang und
lungsfilter einen; Eingangswiderstand mit einer sol- Filtereingang geschalteten Vierpols angeordnet sind,
chen kapazitiven Komponente besitzt, daß die Null- 20 Die Ventilgruppen werden derart gesteuert, daß der
durchgänge seines Eingangsstromes mindestens im Filtereingang in abwechselnder Folge über den
eingeschwungenen Zustand des Filters den zu- Längszweig an den Gleichrichterausgang gelegt und
geordneten Zündzeitpunkten der Thyristoren um dann über den Querzweig kurzgeschlossen wird. kg
eine Laufzeit voreilen, die bei beliebig komplexem Jede Ventilgruppe enthält einen Thyristor, der je-Abschlußwiderstand
des Filters stets größer als die 25 weils dann gezündet wird, wenn der Strom im Thy-Löschzeit
der Thyristoren ist. ristor der anderen Ventilgruppe unterbrochen wird.The invention relates to a one or must be guaranteed. These difficulties with multiphase ripple control transmission systems for Tonfre- the maintenance of such converters make themselves felt in frequency ripple control with load-controlled converters, increased operating costs with these converters and with one each with a ripple control system equipped with an assigned load-side.
Coupling feed for load-commutated inverters per 5 out of the. Power supply technology, however, are phase and at least one rectifier unit also converters of a different type, in particular also those which are provided to feed the inverters, so-called load-controlled converters becoming known, each inverter having two at least one theses each. These load-controlled converters have a different transistor with an ignition electrode and an anti-parallel one of the above-mentioned disadvantages of the valve groups comprising valve groups for round-switched diodes, which converters used in control transmission systems do not have. A load-commutated converter is already known, in the manner of a T-half-link in a longitudinal branch and a lower-side shunt branch of a coupling feed load-commutated inverter and switched. are arranged and a rectifier unit for feeding the AC can be controlled in such a way that the filter input is provided in alternating 15 rectifiers. The inverter includes the sequence beyond the longitudinal branch of the rectifier has two valve groups, which can be laid in the manner of a T-Halbglieterausgang., And then over the cross-branch of a longitudinal branch and a filter-side short-circuited is 1, and wherein each of Ankopp- transverse branch of a between rectifier output and air filter one; Input resistance with a sol- filter input connected quadrupole is arranged, has a capacitive component that the zero 20 The valve groups are controlled in such a way that the passages of its input current at least in the filter input in alternating sequence via the steady state of the filter to the series branch to the Rectifier output placed and ordered ignition times of the thyristors in order to then be short-circuited via the shunt arm. kg lead a running time, which with arbitrarily complex Each valve group contains a thyristor, the per-terminating resistance of the filter always greater than the 25 Weil is then ignited when the current is in the Thy quenching time of the thyristors. ristor of the other valve group is interrupted.
Bei den bisher bekannten Rundsteuersendeanlagen Die Frequenz des erzeugten Wechselstromes ist dawurden
in der Regel Umrichter mit fremdgeführten her ausschließlich von der Last und den Bauelemen-Drehstrombrücken
und Kommutationskondensato- ten des Wechselrichters abhängig. Die Thyristoren
ren sowie Kommutationstransformatoren verwendet. 30 führen-im leitenden Zustand einen hohen Strom und
Diese Anlagen weisen eine Reihe wesentlicher Nach- müssen daher sehr robust sein. Die Ausschaltzeitteile
auf. Der Hauptnachteil dieser Anlagen besteht punkte der Thyristoren können daher nicht genau
darin, daß eine Löschung der Thyristoren durch eingehalten werden. Auch "sind'die'elek'tnscneiiKenn-Steuerung
von außen her. und damit eine elektroni- werte "von Halbleiterbauelementen stark temperatursche
Tastung des Umrichters nur unter Inkauf- 35 abhängig. Mit dem bekannten Umrichter ist also ein
nähme eines zusätzlichen technischen Aufwandes Wechselstrom konstanter Frequenz nicht ohne weisowohl
im Leistungsteil als auch im Steuerteil des teres herstellbar. Dieser ist für Rundsteuersende-Umrichters
möglich ist. Ein weiterer Nachteil dieser anlagen jedoch unbedingt.erforderlich.
Schaltung ist darin zu sehen, daß die Kommutations- Die geschilderten Nachteile:: werden bei der ankondensatoren
nicht gleichzeitig als Filterelemente 40 fangs genannten ein- oder ...mehrphasigen,. Rundverwendet
werden können. Nachteilig ist ferner, daß steuersendeanlage für Tonfrequenz-Rundsteuerung
die Kommutationskondensatoren einen Nebenschluß mit lastgeführtem Umrichter erfindungsgemäß dazu
den nachgeschalteten Filtern- bilden und' auf durch vermieden, daß mindestens ein Zündimpuls-Grund
des durch sie fließenden Blindstromes eine generator für die Thyristoren vorgesehen ist und daß £.
Erhöhung des Stromes durch die Thyristoren ver- 45 jedem,Wechselrichter zur Sperrung der Zündung der ^
Ursachen und damit den Wirkungsgrad der gesamten Thyristoren ■ eine Urid-Schaltung zugeordnet ist, an
Schaltung herabsetzen. die eingangsseitig der Ausgang des Zündimpulsgene-In the previously known ripple control transmission systems, the frequency of the alternating current generated is usually dependent on the load and the component three-phase bridges and commutation capacitors of the inverter. The thyristors ren as well as commutation transformers are used. 30 carry a high current in the conductive state and these systems have a number of significant disadvantages, so they have to be very robust. The switch-off time parts. The main disadvantage of these systems is points of the thyristors can therefore not be complied with exactly that a deletion of the thyristors. Also, the electronic control system from the outside, and thus an electronic keying of the converter that is highly temperature-sensitive, depends on semiconductor components only with purchase. With the known converter, therefore, an additional technical effort, alternating current of constant frequency cannot be produced without knowing both in the power section and in the control section of the teres. This is possible for ripple control send converters. Another disadvantage of these systems, however, is absolutely necessary.
The circuit can be seen in the fact that the commutation The described disadvantages :: are not at the same time as single-phase or ... multiphase in the case of the ancapacitors as filter elements 40. Can be used all around. Another disadvantage is that the control transmission system for audio frequency ripple control, the commutation capacitors form a shunt with a load-controlled converter according to the invention to the downstream filters and avoid that at least one ignition pulse base of the reactive current flowing through them is provided with a generator for the thyristors and that £. Increase in the current through the thyristors reduces each circuit, inverters to block the ignition of the causes and thus the efficiency of the entire thyristors ■ a Urid circuit is assigned. the output of the ignition pulse generator on the input side
Außerdem wirken sich die bei Umrichtern mit rators und ein Geber für ein durch Löschung derIn addition, they have an effect on converters with rators and an encoder by deleting the
Kommutationskondensatoren relativ hohen Kommu- Thyristoren im Längszweig verursachtes Durch-Commutation capacitors relatively high commu thyristors in the series branch caused through-
tationsstromspitzen insbesondere bei den für Thyri- 5P schaltsignal und ausgangsseitig die Zündelektrodentation current peaks especially for the thyri- 5P switching signal and the ignition electrodes on the output side
stören relativ hohen Frequenzen, die von Rund- der Thyristoren im Querzweig angeschlossen sind.interfere with relatively high frequencies that are connected by round thyristors in the shunt arm.
Steuersendeanlagen erzeugt werden, nachteilig auf An Hand der nachstehenden Figuren ist die Erfin-Tax transmission systems are generated, disadvantageous on the basis of the figures below, the invention
die Lebensdauer der Thyristoren aus. dung und weitere Einzelheiten derselben, die Gegen-the life of the thyristors. and further details of the same, the opposing
Zudem ist auch die Betriebssicherheit solcher stände der Unteranspräche sind, im folgenden an
Rundsteuersendeanlagen mit Umrichtern, die eine 55 einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt
Drehstrombrückenschaltung und Kommutations- Fi g. 1 ein' Blockschema einer dreiphasigen Rundkondensatoren
sowie Kommutationstransformatoren steuersendeanlage, · ~ - ■
enthalten, in vielen Fällen ungenügend. Insbeson- Fig. la ein Spaniiungszeitdiagramm der der Andere
ist bereits bei Ausfall eines der insgesamt sechs lage· nach der. Fig. 1 zugeführten Speisespannung
Thyristoren eine korrekte Kommutation nicht mehr 60 in einer Phase des Drehstromnetzes,
gewährleistet, und der Sender fällt infolgedessen aus. F i g. 1 b ein Spänhungszeitdiagramm der Ein-Für
solche Betriebsstörungen muß ein kompletter gangsspannung der Wechselrichter,
dreiphasiger Reserveumrichter bereit gehalten wer- Fig. Ic ein Spannungszeitdiagramm der Einden,
der die Gesamtkosten einer solchen Rundsteuer- gangsspannung eines Ankopplungsfilters,
sendeanlage nicht unbeträchtlich erhöht. 65 F i g. 1 d ein Spannungszeitdiagramm der Aus-In addition, the operational safety of such states of the subclaims is, in the following on ripple control transmission systems with converters, which an exemplary embodiment explained in more detail. It shows
Three-phase bridge circuit and commutation Fi g. 1 a 'block diagram of a three-phase round capacitor and commutation transformer control transmission system, · ~ - ■
included, in many cases insufficient. In particular, Fig. 1a shows a voltage time diagram that the other is already in the event of failure of one of the total of six positions after the. Fig. 1 supplied supply voltage thyristors a correct commutation no longer 60 in one phase of the three-phase network,
guaranteed, and the transmitter will fail as a result. F i g. 1 b a voltage time diagram of the input For such operational disturbances, a complete output voltage of the inverter,
three-phase reserve converter are kept ready.
transmission system not inconsiderably increased. 65 F i g. 1 d a voltage time diagram of the
_ Außerdem ist auch die Reparatur von Umrichtern gangsspannung eines Ankopplungsfilters bzw. der_ In addition, the repair of converters is also the output voltage of a coupling filter or the
mit Drehstrombrückenschaltung ziemlich schwierig, Ausgangsspannung der Anlage nach Fig. 1 in einerwith three-phase bridge circuit quite difficult, output voltage of the system according to FIG. 1 in one
weil das richtige Zusammenspiel aller drei Phasen Phase,because the correct interaction of all three phases phase,
Fig. 2 die Prinzipschaltung eines Wechselrichters und des zugeordneten Ankopplungsfilters in der Anlage nach Fig. 1,2 shows the basic circuit of an inverter and the associated coupling filter in the system according to Fig. 1,
F i g. 2 a ein Spannungszeitdiagramm der am Eingang des Wechselrichters liegenden Gleichspannung,F i g. 2 a is a voltage time diagram of the DC voltage present at the input of the inverter,
F i g. 2 b ein Spannungszeitdiagramm der dem Thyristor im Längszweig zugeführten Zündimpulse",F i g. 2 b a voltage time diagram of the firing pulses fed to the thyristor in the series branch ",
F i g. 2 c ein Spannungszeitdiagramm der dem Thyristor im Querzweig zugeführten Zündimpulse,F i g. 2 c a voltage time diagram of the firing pulses fed to the thyristor in the shunt arm,
Fig.2d ein Zeitdiagramm des Spannungsverlaufes (durchgezogene Linie) und des Stromverlaufes (gestrichelte Linie) im Längszweig,2d shows a time diagram of the voltage curve (solid line) and the current curve (dashed line) in the longitudinal branch,
Fig.2e ein Zeitdiagramm des Spannungsverlaufes (durchgezogene Linie) und des Stromverlaufes (gestrichelte Linie) im Querzweig,2e shows a time diagram of the voltage curve (solid line) and the course of the current (dashed line) in the transverse branch,
F i g. 2 f ein Zeitdiagramm der Filtereingangsspannung (rechteqkige durchgezogene Linie) und des Filtereingangsstromes (gestrichelte Linie) sowie der Grundwelle der 'Filterausgangsspannung (sinusförmige durchgezogene Linie),F i g. 2 f a time diagram of the filter input voltage (right-hand solid line) and the Filter input current (dashed line) and the fundamental wave of the 'filter output voltage (sinusoidal solid line),
Fig. 2g ein Spannungszeitdiagramm der Filterv. ausgangsspannung,Fig. 2g is a voltage timing diagram of the filter. output voltage,
V Fig. 3 ein anderes; Prinzipschema für den Aufbau des Ankopplungsfilters und .. Λ V Fig. 3 another; Principle diagram for the structure of the coupling filter and .. Λ
F i g. 4 eine Prinzipschaltung eines Wechselrichters nach der Erfindung mit Mitteln zur Sperrung der Zündung des Thyristors im Querzweig vor der Löschung des Thyristors im Längszweig.F i g. 4 shows a basic circuit of an inverter according to the invention with means for blocking the Ignition of the thyristor in the shunt branch before the thyristor in the series branch is extinguished.
Bei der in Fi g. 1 schematisch dargestellten dreiphasigen Rundsteuersendeanlage wird dem Drehstromtransformator 1 aus dem Drehstromnetz 2 über die zur Netzabsicherung vorgesehenen Sicherungen 3 und den Netzschalter 4 Drehstrom zugeführt.In the case of the in Fi g. 1 three-phase shown schematically Ripple control transmission system is connected to the three-phase transformer 1 from the three-phase network 2 the fuses 3 provided for mains protection and the mains switch 4 are supplied with three-phase current.
Der Drehstromtransformator 1 ist zur Erzielung eines möglichst hohen Wirkungsgrades der Sendeanlage als Äutotransformator ausgebildet und mit Anzapfungen· zur Einstellung des Sendepegels versehen. ... .■.·..··.·.. -. ;The three-phase transformer 1 is to achieve the highest possible efficiency of the transmission system designed as a transformer and with Taps · for setting the transmission level. .... ■. · .. ··. · .. -. ;
Über den Transformator 1 werden drei Umrichtereinheiten 5 gespeist, die aus je einem Gleichrichterteil 5« und einem Wechselrichterteil 5 & bestehen! Die Gleichrichterteile 5 a sind in bekannter Weise als mehrphasige Gleichrichter ausgebildet und be-) dürfen daher hier keiner'näheren Erläuterung.; Sie können beispielsweise je sechs Dioden enthalten, von denen jeweils drei zu einem Stern zusammengeschaltet sind, wobei zwischen den Sternpunkten der beiden Diodensterne der mit einem Ladekondensator überbrückte .Gleichstromausgang liegt und die Phasenanschlüsse der beiden Diodensterne mit den sekundärseitigen Phasenanschlüssen des Transformators 1 verbunden sind. .'■■.■"Via the transformer 1, three converter units 5 are fed, each consisting of a rectifier part 5 «and an inverter part 5 & exist! The rectifier parts 5 a are designed in a known manner as multi-phase rectifiers and load) are therefore not allowed to give any further explanation here. For example, they can contain six diodes each, from each of which three are interconnected to form a star, with between the star points of the two Diode star that is bridged with a charging capacitor. DC output and the Phase connections of the two diode stars with the secondary phase connections of the transformer 1 are connected. . '■■. ■ "
Der prinzipielle Aufbau der Wechselrichterteile 5 b und der an diese angeschlossenen Ankopplungsfilterö ist in den Fig. 2 bis 4 dargestellt und wird im folgenden noch näher erläutert.The basic structure of the inverter parts 5 b and the coupling filters connected to them is shown in FIGS. 2 to 4 and will be explained in more detail below.
Durch die Wechselrichterteile 5 b wird der von den Gleichrichterteilen 5 α gelieferte Gleichstrom in
einen tonfrequenten Wechselstrom umgesetzt, dessen Grundfrequenz und Phasenlage durch die Folgefrequenz
und die Phasenlage der Zündspule bestimmt wird, die den einzelnen Umrichtern 5 über die Steuerleitungen
7 von dem aus dem Steuergerät 8 und der
Sendeautomatik 9 bestehenden Steueraggregat zugeführt werden. In die Sendeautomatik 9 wird im allgemeinen
ein vorgegebenes Impulstastprogramm eingeführt, nach dem dann das Steuergeräte derart gesteuert
wird, daß an die Steuerleitungen 7 jeweils während der Impulsdauer der von der Sendeautomatik
9 gelieferten Steuerimpulse Zündimpulse und während der Impulspausen zwischen den Steuerimpulsen
keine Zühdimpulse abgegeben werden.
Die an den einzelnen Steuerleitungen 7 vomThrough the inverter parts 5 b , the direct current supplied by the rectifier parts 5 α is converted into an audio-frequency alternating current, the fundamental frequency and phase position of which is determined by the repetition frequency and the phase position of the ignition coil, which is sent to the individual converters 5 via the control lines 7 from the control unit 8 and the automatic transmission 9 are supplied to the existing control unit. In the automatic transmission 9, a predetermined pulse test program is generally introduced, according to which the control unit is then controlled in such a way that ignition pulses are delivered to the control lines 7 during the pulse duration of the control pulses supplied by the automatic transmission 9 and no ignition pulses are emitted during the pulse pauses between the control pulses.
The on the individual control lines 7 from
• Steuergerät 8 abgegebenen Zündimpulsfolgen sind gegeneinander derart phäsenversetzt, daß die von den einzelnen Umrichtereinheiten 5 abgegebenen' tonfrequenten Wechselspannungen gegeneinander um• Ignition pulse sequences emitted by control unit 8 are phase-shifted in such a way that the from the individual converter units 5 'audio-frequency alternating voltages against each other
ίο jeweils 120° bzw. zeitlich um ein Drittel der Schwingungsdauer ihrer Grundwelle, versetzt sind. .' . '■'-Aus den von den Umrichtereinheiten 5 abgegebenen tonfrequenten Wechselspanriungen wird von den zugeordneten Ankopplungsfiltem 6 die Gründwelle ausgesiebt. Die von den Filterausgängen, ab-ίο 120 ° each time or by a third of the period of oscillation their fundamental wave, are offset. . ' . '■' -Off the audio-frequency alternating voltages emitted by the converter units 5 is from the associated coupling filter 6 sifted out the green wave. The from the filter outputs,
■•;: gegebenen, gegeneinander um jeweils 120^ phasenversetzten, mindestens annähernd sinusförmigen 'ton;· frequenten Wechselspannungen werden dann ' der niederfrequenten Wechselspannung des Mittel-; oder Hochspannungsnetzes 10 überlagert. / ""/;.;_ ., : In den Fig. la bis Id sind Spannungsdiagramme der Spannungen an den verschiedenen'; darunterliegenden Stellen der. Rundsteuersendeanlage'. .dar.7 gestellt. Der zwischen den Umrichtereinheiteri.5 'Und■ •; given, mutually phase-displaced by 120 ^, at least approximately sinusoidal 'ton ·-frequency alternating voltages are then' the low-frequency alternating voltage of the medium; or high voltage network 10 superimposed. / " "/;.; _.,: In FIGS. La to Id are voltage diagrams of the voltages at the various'; underlying locations of the. Ripple control transmission system '. .represented. 7. The one between the converter units. 5 'and
den Ankopplungsfiltem 6 liegende Schaltern dient : zur Abschaltung der Umrichtereinheiten; vom :Ne,t2 10 in Sendepausen der Rundsteuersendeanlage undThe switches located next to the coupling filters 6 are used : to switch off the converter units; vom : Ne, t2 10 in pauses in the transmission of the ripple control transmission system and
ist mit dem.Netzschalter 4gekoppelt. ... .' . :'.'.:is coupled to the mains switch 4. .... ' . : '.' .:
In Fig. 2 ist die Prinzipschältüng einer Urnrichtereinheit 5 dargestellt. Der Gleichrichterteil'5 ώ ist dabei zur Vereinfachung durch die: Batterie 12 ersetzt worden. Die Umrichtereinheit 5 enthält ■ im Wechselrichterteil 5 b zwei Thyristoren 13 . und 14? von denen der eine, 13, im Längszweig 15 de's zwijsehen Gleichrichterausgäng 16 und Filtereingang 17In Fig. 2, the principle circuit of a converter unit 5 is shown. The rectifier part '5' has been replaced by the battery 12 for the sake of simplicity. The converter unit 5 contains ■ two thyristors 13 in the inverter part 5 b. and 14 ? of which one, 13, in the series branch 15 de's between rectifier outputs 16 and filter input 17
7<: liegenden, den. Wechselrichter bildenden Vierpols und der andere, 14, im filterseitigen Querzweig 18 dieses Vierpols angeordnet ist. Zu den beiden Thyristoren 13 und 14 ist je eine Diode 19 und 20' anti- 7 <: lying, den. Inverter forming quadrupole and the other, 14, is arranged in the filter-side transverse branch 18 of this quadrupole. The two thyristors 13 and 14 each have a diode 19 and 20 'anti-
parallel geschaltet. . : connected in parallel. . :
( An den Ausgang des Wechselrichters 5 ö ist das als Vierpol in T-Schaltung aufgebaute Ankopplungsfilter 6 angeschlossen, das im eingangs- und aus-. gangsseitigen Längszweig je einen Kondensator 20 und 21 und im Querzweig einen Transformator 22 enthält. Der Filterausgang 23' ist mit einem. Lastwiderstand 24 abgeschlossen, der in der Fig. 1 durch den am Einspeisungspunkt zwischen zwei Phasenleitungen des Netzes 10 meßbaren komplexen Widei"- ( The coupling filter 6, constructed as a four-pole T-circuit, is connected to the output of the inverter 5 and contains a capacitor 20 and 21 in the input and output-side series branch and a transformer 22 in the shunt branch. The filter output 23 'is terminated with a load resistor 24, which is shown in FIG. 1 by the complex Widei "-
stand gebildet wird. ; ' ,stand is formed. ; ',
' Die Wirkungsweise: einer Umrichtereinheit 5 und des zugeordneten Ankopplungsfilters 6 ist im folgenden an Hand der Fig. 2 sowie der Spannungs- und Stromzeitdiagrarnme in den Fig. 2a bis 2g näher'The mode of operation: a converter unit 5 and of the associated coupling filter 6 is below with reference to FIG. 2 and the voltage and current time diagrams in FIGS. 2a to 2g
erläutert. ..'""'explained. .. '""'
Wird der Thyristor 13 gezündet, so fließt so lange ein Strom I1 in positiver Richtung durch den Primärkreis 6a des Filters 6, bis die Spannung am Kondensator 20 einen Maximalwert erreicht hat.. Das FiI-"ter 6 ist so bemessen, daß ein Überschwingen statt-If the thyristor 13 is ignited, a current I 1 flows in the positive direction through the primary circuit 6a of the filter 6 until the voltage on the capacitor 20 has reached a maximum value. The filter 6 is dimensioned so that an overshoot instead of-
' findet. Infolge dieses Überschwingens ist der Maximalwert der Spannung am Kondensator 20 höher, als die von dem durch die Batterie 12 symbolisierten Gleichrichterteil 5 α gelieferte Speisespannung uB, so daß der Filtereingangsstrom I1 seine Richtung ändert und damit ein Stromrückfluß einsetzt. Dadurch.wird der Thyristor 13 selbsttätig wieder gelöscht. Der Rückflußstrom fließt über die Diode 19. Während'finds. As a result of this overshoot, the maximum value of the voltage on the capacitor 20 is higher than the supply voltage u B supplied by the rectifier part 5 α symbolized by the battery 12, so that the filter input current I 1 changes direction and a current return begins. As a result, the thyristor 13 is automatically deleted again. The reflux current flows through the diode 19. During
der gesamten Zeitdauer des Stromflusses durch den Längszweig 15 liegt annähernd die volle vom Gleichrichterteil 5 α gelieferte Gleichspannung uB am Filtereingang 17, da der Spannungsabfall am Thyristor 13 bzw. an der Diode 19 während des Stromdurcliganges durch diese Elemente vernachlässigbar klein ist. Der zeitliche Verlauf des Stromes iL im Längszweig 15 ist in F i g. 2 d dargestellt, und den zeitlichen Verlauf der Spannung M0 am Filtereingang zeigt das Diagramm in F i g. 2 e.The entire duration of the current flow through the series branch 15 is approximately the full DC voltage u B supplied by the rectifier part 5 α at the filter input 17, since the voltage drop at the thyristor 13 or at the diode 19 during the current through these elements is negligibly small. The time course of the current i L in the series branch 15 is shown in FIG. 2d, and the time curve of the voltage M 0 at the filter input is shown in the diagram in FIG. 2 e.
Nach Löschung des Thyristors 13 wird der Thyristor 14 im Querzweig 18 gezündet. Vom Moment der Zündung des Thyristors 14 an entlädt sich der Kondensator 20 über den Thyristor 14, und die Diode 19 wird gesperrt. Im Primärkreis 6 α des Filters 6 fließt nunmehr so lange Strom in negativer Richtung bis Spannung am Kondensator 20 einen Minimalwert erreicht hat. Zu diesem Zeitpunkt verändert der Filtereingangsstrom I1 wiederum seine Richtung und fließt nunmehr wieder in positiver Richtung.After the thyristor 13 has been extinguished, the thyristor 14 in the shunt arm 18 is ignited. From the moment the thyristor 14 is triggered, the capacitor 20 discharges through the thyristor 14 and the diode 19 is blocked. In the primary circuit 6 α of the filter 6, current flows in the negative direction until the voltage on the capacitor 20 has reached a minimum value. At this point in time, the filter input current I 1 again changes its direction and now flows again in the positive direction.
Dadurch wird der Thyristor 14 gelöscht, und die Diode 20 übernimmt den Strom. Während der gesamten Zeitdauer des Stromflusses durch den Thyristor 14 und die Diode 20 ist die Spannung am Filtereingang nahezu gleich Null, da der Spannungsabfall an dem Thyristor 14 bzw. der Diode 20 während des Stromflusses durch diese Elemente vernachlässigbar klein, ist. Der zeitliche Verlauf der Spannung M0 am Filtereingang 17 und der Verlauf des durch den Querzweig 18 fließenden Stromes /0 ist in Fig. 2e dargestellt.This clears the thyristor 14 and the diode 20 takes over the current. During the entire duration of the current flow through the thyristor 14 and the diode 20, the voltage at the filter input is almost equal to zero, since the voltage drop across the thyristor 14 or the diode 20 during the current flow through these elements is negligibly small. The time profile of the voltage M 0 at the filter input 17 and the profile of the current / 0 flowing through the shunt arm 18 is shown in FIG. 2e.
Nach Löschung des Thyristors 14 und dem Einsetzen des Stromflusses durch die Diode 20 wird wiederum der Thyristor 13 gezündet, und der Zyklus wiederholt sich.After the thyristor 14 has been extinguished and the current flow through the diode 20 has started again the thyristor 13 is ignited, and the cycle repeats itself.
Durch abwechselnde Zündung der Thyristoren 13 und 14 in gleichen Zeitabständen erhält man am Filtereingang eine Rechteckspannung (m0 in Fi g. 2f). Diese ist etwa gleich der vom Gleichrichterteil 5 a gelieferten Gleichspannung uB nach der Zündung des Thyristors 13 und annähernd Null nach der Zündung des Thyristors 14. .By alternately firing the thyristors 13 and 14 at equal time intervals, a square-wave voltage is obtained at the filter input (m 0 in FIG. 2f). This is approximately equal to the DC voltage u B supplied by the rectifier part 5 a after the thyristor 13 has been fired and approximately zero after the thyristor 14 has fired.
Die Zündfolge der Thyristoren 13 und 14 wird so gewählt, daß die Frequenz der Grundwelle der genannten Rechteckspannung gleich der von der Rundsteuersendeanlage zu erzeugenden Tonfrequenz ist. Die Nulldurchgänge der Grundwelle der genannten Rechteckspannung decken sich mit den Zündzeitpunkten. Die Zündzeitpunkte des Thyristors 13 werden durch die Zündimpulse uTL und die Zündzeitpunkte des Thyristors 14 durch die Zündimpulse uTo bestimmt, deren zeitliches Auftreten in den Fig. 2b und 2 c gezeigt ist. . .The firing sequence of the thyristors 13 and 14 is chosen so that the frequency of the fundamental wave of the aforementioned square-wave voltage is equal to the audio frequency to be generated by the ripple control transmission system. The zero crossings of the fundamental wave of the aforementioned square wave voltage coincide with the ignition times. The ignition times of the thyristor 13 are determined by the ignition pulses u TL and the ignition times of the thyristor 14 by the ignition pulses u To , the timing of which is shown in FIGS. 2b and 2c. . .
Von der am Filtereingang 17 liegenden Rechteckspannung M0 überträgt das Filter 6 infolge seiner Siebwirkung praktisch nur die Grundwelle U1 (s. Fig. 2f), so daß vom Filterausgang23 eine mindestens annähernd sinusförmige Wechselspannung U2 (s. Fig, 2g) mit der von der Rundsteuersendeanlage zu erzeugenden Tonfrequenz abgegeben wird, die den Strom I2 treibt.Of the square-wave voltage M 0 at the filter input 17, the filter 6 transmits practically only the fundamental wave U 1 (see FIG. 2f) due to its screening effect, so that an at least approximately sinusoidal alternating voltage U 2 (see FIG audio frequency to be generated by the ripple control transmission system is output, which drives the current I 2.
Damit die Umrichter 5 störungsfrei arbeiten, ist es erforderlich, daß der Richtungswechsel der Ströme iL und ia im Längszweig 15 und im Querzweig 18 des Wechselrichters 5 b und die dadurch bewirkte Löschung der Thyristoren 13 und 14 zeitlich stets vor der Zündung des Thyristors im jeweils anderen Zweig erfolgt. Denn wenn der Thyristor in dem einen Zweig gezündet wird, bevor der Thyristor im anderen Zweig gelöscht ist, dann ergibt sich eine gleichzeitige Durchschaltung beider Thyristoren und damit ein Kurzschluß des Gleichrichters 5 a.In order for the converter 5 to work properly, it is necessary that the change in direction of the currents i L and i a in the series branch 15 and in the cross branch 18 of the inverter 5 b and the resulting extinction of the thyristors 13 and 14 always occur before the thyristor is ignited each other branch takes place. Because if the thyristor is ignited in one branch before the thyristor in the other branch is extinguished, then the result is a simultaneous connection of both thyristors and thus a short circuit of the rectifier 5a.
Um eine solche gleichzeitige Durchschaltung beider Thyristoren 13 und 14 zu verhindern, muß das Ankopplungsfilter 6 bei der Folgefrequenz der Zündung des Thyristors im Längszweig einen Eingangswiderstand mit einer solchen kapazitiven Komponente haben, daß die Nulldurchgänge des Filtereingangsstromes I1 den zugeordneten Umschaltzeitpunkten der Filtereingangsspannung M0 um eine Laufzeit τ vpreilen (s. Fig. 2f), die bei jedem praktisch möglichen Abschlußwiderstand 24 des Filters 6 größer als die Löschzeit der Thyristoren 13 und 14 ist. Im Gegensatz zu einem Maschinensender ist es daher also nicht möglich, die Umrichtereinheiten 5 mit einem beliebigen Ankopplungsfilter an das Netz 10 anzukoppeln, vielmehr sind die Umrichter 5 und die zugeordneten Filter 6 aufeinander abgestimmt und bilden funktionsmäßig eine Einheit.In order to prevent such simultaneous through-connection of both thyristors 13 and 14, the coupling filter 6 must have an input resistance with such a capacitive component at the repetition frequency of the firing of the thyristor in the series branch that the zero crossings of the filter input current I 1 change the assigned switching times of the filter input voltage M 0 a transit time τ vpreilen (see Fig. 2f), which is greater than the quenching time of the thyristors 13 and 14 for every practically possible terminating resistor 24 of the filter 6. In contrast to a machine transmitter, it is therefore not possible to couple the converter units 5 to the network 10 with any coupling filter, rather the converters 5 and the associated filters 6 are coordinated with one another and functionally form a unit.
In F i g. 3 ist die Prinzipschaltung einer anderen Ausführungsmöglichkeit des Ankopplungsfilters dargestellt. Das in Fig. 3 dargestellte Filter ist ebenfalls wie das Filter 6 in F i g. 2 in T-Schaltung geschaltet, hat jedoch im eingangsseitigen Längszweig einen Serienresonanzkreis, im Querzweig einen Parallelresonanzkreis. Die ausgangsseitige Last ist ohmischinduktiv. Filter mit diesem Aufbau können ebenfalls als Ankopplungsfilter an Stelle des in F i g. 2 gezeigten Ankopplungsfilter 6 verwendet werden.In Fig. 3 shows the basic circuit of another possible embodiment of the coupling filter. The filter shown in FIG. 3 is also like the filter 6 in FIG. 2 switched in T-circuit, However, it has a series resonant circuit in the input-side longitudinal branch and a parallel resonant circuit in the transverse branch. The load on the output side is ohmic inductive. Filters with this structure can also as a coupling filter instead of the one shown in FIG. The coupling filter 6 shown in FIG. 2 can be used.
Auch wenn die obengenannten Bedingungen für den Eingangswiderstand des Ankopplungsfilters 6 erfüllt sind, kann bei abnormalen Lastfällen z. B.Even if the above conditions for the input resistance of the coupling filter 6 are fulfilled, in abnormal load cases z. B.
während des Einschwingens des Ankopplungsfilters der Fall auftreten, daß die Löschung des im Längszweig liegenden Thyristors, noch, nicht erfolgt bzw. noch nicht abgeschlossen ist, wenn der im Querzweig liegende Thyristor gezündet wird. Aus diesem Grund ist es zur Vermeidung von Kurzschlüssen der .Gleichspannungsquelle 12 beim Einschwingen des Filters zweckmäßig, zusätzliche Sicherungsmaßnahmen zu treffen. In F i g. 4 ist eine der Umrichterr einheit in Fig. 2 entsprechende Umrichtereinheit dargestellt, bei der Mittel vorgesehen sind, um die Zündung des Thyristors 14 im Querzweig 18 zu sperren, solange der Thyristor 13 im Längszweig 15 noch gezündet ist.During the settling of the coupling filter, the case may occur that the deletion of the in the series branch lying thyristor, yet, has not taken place or has not yet been completed if the in the shunt arm lying thyristor is ignited. For this reason it is to avoid short circuits of the .DC voltage source 12 when the filter settles, additional safety measures hold true. In Fig. 4 is a converter unit corresponding to the converter unit in FIG shown, in which means are provided to trigger the thyristor 14 in the shunt arm 18 to block as long as the thyristor 13 in the series branch 15 is still ignited.
Diese Mittel bestehen aus einer Und-Schaltung 25, die in die Steuerleitung für die Zuführung der Zündimpulse zu dem im Querzweig 18 liegenden Thyristor 14 eingeschaltet ist und die die Zündimpulse für den Thyristor 14 nur passieren läßt, wenn ihr von dem in die Diodenleitung 26 der Diode 19 eingeschalteten Stromwandler 27 ein Durchschaltsignal zugeführt wird. Ein solches Durchschaltsignal wird vom Stromwandler 27 nur dann abgegeben, wenn die Diode 19 Strom führt und dementsprechend der Thyristor 13 im Längszweig 15 gelöscht ist. Zusätzlieh können natürlich auch noch (in Fig. 4 nicht dargestellte) Mittel vorgesehen sein, um die Zündung des Thyristors 13 im Längszweig 15 zu sperren, solange der Thyristor 14 im Querzweig 18 noch gezündet ist. Diese Mittel können ebenso wie die in F i g. 4 dargestellten Mittel zur Sperrung der Zündung des Thyristors im Querzweig aus einer Und-Schaltung und einem Stromwandler bestehen, wobei die Und-Schaltung in die Zündleitung 28 des Thy-These means consist of an AND circuit 25, which is inserted into the control line for supplying the ignition pulses is switched on to the thyristor 14 lying in the cross arm 18 and which the ignition pulses for the thyristor 14 can only pass if you are switched on by the diode 19 in the diode line 26 Current transformer 27 is supplied with a switching signal. Such a switching signal is output by the current converter 27 only when the diode 19 carries current and accordingly the Thyristor 13 in series branch 15 is deleted. In addition, of course (not in Fig. 4 Means may be provided to block the ignition of the thyristor 13 in the series branch 15, as long as the thyristor 14 in the shunt arm 18 is still ignited. Like those in F i g. 4 shown means for blocking the ignition of the thyristor in the shunt branch from an AND circuit and a current transformer, the AND circuit in the ignition line 28 of the Thy-
ristors 13 und der Stromwandler primärseitig in die Diodenleitung 29 der Diode 20 einzuschalten und die Sekundärseite des Stromwandlers an den freien Eingang der Und-Schaltung anzuschließen wären. In der Regel sind aber solche zusätzliche Mittel zur Sperrung der Zündung des Thyristors im Längszweig nur bei außergewöhnlichen Anschlußbedingungen für die Rundsteuersendeanlage, z. B. beim Anschluß an Netze mit häufigen starken Störungen, erforderlich. Turn on the transistor 13 and the current transformer on the primary side in the diode line 29 of the diode 20 and the secondary side of the current transformer would have to be connected to the free input of the AND circuit. In but such additional means for blocking the ignition of the thyristor in the series branch are usually only in the case of exceptional connection conditions for the ripple control transmission system, e.g. B. when connecting on networks with frequent strong interference.
In den Impulspausen zwischen den Signalimpulsen, mit denen die Sendeautomatik9 (Fig. 1) über das Steuergeräte (Fig. 1) die Signalgabe der Rundsteuersendeanlage steuert, wird die Zündung des Thyristors 13 im Längszweig 15 jedes einzelnen Wechselrichters der Rundsteuersendeanlage unterbrochen. Hierzu dient der im Steuergerät 8 angeordnete, von der Sendeautomatik 9 gesteuerte Schalter 30, der in Fig. 4 symbolisch als mechanischer Schalter dargestellt ist, aber selbstverständlich auch ein . elektronischer Schalter sein kann.In the pulse pauses between the signal pulses with which the Sendeautomatik9 (Fig. 1) over the control device (Fig. 1) the signaling of the ripple control transmission system controls, the ignition of the thyristor 13 in the series branch 15 of each individual Inverter of the ripple control transmission system interrupted. For this purpose, the arranged in the control unit 8, Switch 30 controlled by the automatic transmission system 9, symbolically shown in FIG. 4 as a mechanical switch is shown, but of course also a. electronic switch can be.
Dieser Schalter 30 wird zweckmäßig, wie in F i g. 4 gezeigt, als Umschalter ausgebildet, dessen Kontaktarm mit dem Zündimpulsgenerator 31 und dessen einer Kontakt mit der Zündelektrode des Thyristors 13 im Längszweig 15 verbunden ist und an dessen Kontaktann sowie an dessen anderen Kontakt die beiden Eingänge einer zusätzlichen Und-Schaltung 32 angeschlossen sind, deren Ausgang mit der Zündelektrode des Thyristors 14 im Querzweig 18 verbunden ist. Dadurch wird der Thyristor 14 im Querzweig 18 auch in den Pausen zwischen der Signalgabe der Rundsteuersendeanlage gezündet und damit eine einwandfreie Entladung des Kondensators 20 in den Signalpausen gewährleistet. Diese Entladung ist zweckmäßig, um definierte Ausgangsbedingungen für den jeweils bei Beginn der Signalgabe erfolgenden Einschwingvorgang des Filters 6 zu schaffen, bei denen auch während des Einschwingvorganges die Nulldurchgänge des Filtereingangsstromes I1 den zugeordneten Umschaltzeitpunkten der Filtereingangsspannung u0 um eine Laufzeit voreilen, die bei beliebigem Lastwiderstand 24 des Filters 6 in jedem Falle größer als die Löschzeit der Thyristoren 13 und 14 ist, mit anderen Worten, um Ausgangsbedingungen für die Einschwingvorgänge des Filters zu schaffen, bei denen auch während des Einschwingvorganges ein Kurzschluß der Gleichspannungsquelle 12 über die Thyristoren 13 und 14 vollständig ausgeschlossen ist.This switch 30 is expedient as shown in FIG. 4, designed as a changeover switch, the contact arm of which is connected to the ignition pulse generator 31 and one of which is connected to the ignition electrode of the thyristor 13 in the series branch 15 and to the contact of which and to the other contact of which the two inputs of an additional AND circuit 32 are connected The output is connected to the ignition electrode of the thyristor 14 in the shunt arm 18. As a result, the thyristor 14 in the shunt arm 18 is also ignited in the pauses between the signaling of the ripple control transmission system and thus a proper discharge of the capacitor 20 is ensured in the signal pauses. This discharge is useful in order to create defined initial conditions for the transient process of the filter 6 that takes place at the beginning of the signaling process, in which the zero crossings of the filter input current I 1 lead the associated switching times of the filter input voltage u 0 by a transit time during the transient process Load resistance 24 of filter 6 is in any case greater than the quenching time of thyristors 13 and 14, in other words to create initial conditions for the transient processes of the filter, in which a short circuit of DC voltage source 12 via thyristors 13 and 14 during transient process is completely excluded.
Die oben in einem Ausführungsbeispiel beschriebenen Rundsteuersendeanlagen nach der Erfindung weisen gegenüber den bekannten Rundsteuersendeanlagen mit fremdgeführten Umrichtern eine Reihe von Vorteilen auf. Insbesondere ist bei den erfindungsgemäßen Rundsteuersendeanlagen eine elektronische Tastung ohne zusätzlichen Schaltungsaufwand im Leistungsteil möglich, weil am Ende der Signalgabe lediglich die Zündleitungen der Thyristoren in den Längszweigen (in Fig. 4 z. B. mittels des Schalters 30) zu unterbrechen sind. Außerdem sind auch ausschließlich zur Kommutation dienende Kondensatoren nicht erforderlich, da die erwähnte kapazitive Komponente des Eingangswiderstandes derAnkopplungsfilter durch geeignete Bemessung der Filterelemente erzielt wird. Neben dem Vorteil des geringeren technischen Aufwandes bringt der Wegfall der Kommutationskondensatoren noch den Vorteil, daß unter der Voraussetzung einer vollen Ausnutzung der maximalen Strombelastbarkeit der Thyristoren bei den erfindungsgemäßen Rundsteuersendeanlagen erzielt werden kann, weil bei den erfmdungsgemäßen Rundsteuersendeanlagen der gesamte durch die Thyristoren fließende Strom den Filter und über diese dem Ausgang zugeführt wird, während bei den bekannten mit Kommutationskondensatoren versehenen RundsteuersendeanlagenThe ripple control transmission systems according to the invention described above in an exemplary embodiment have a number compared to the known ripple control transmission systems with externally guided converters of advantages. In particular, there is an electronic one in the ripple control transmission systems according to the invention Keying possible without additional circuitry in the power section because at the end of the Signaling is only given by the firing lines of the thyristors in the series branches (in FIG. 4 e.g. by means of of switch 30) are to be interrupted. In addition, there are also only those used for commutation Capacitors are not required because the aforementioned capacitive component of the input resistance the coupling filter is achieved by suitable dimensioning of the filter elements. Besides the advantage of the The omission of the commutation capacitors still brings the advantage of less technical effort that provided that the maximum current capacity of the thyristors is fully utilized can be achieved with the ripple control transmission systems according to the invention, because with the Ripple control transmission systems the entire current flowing through the thyristors is fed to the filter and via this to the output, while with the known ripple control transmission systems provided with commutation capacitors
ίο ein Teil des zulässigen Maximalstromes der Thyristoren den Kommutationskondensatoren zugeführt werden muß und dementsprechend an die Filter und über diese an den Ausgang ein entsprechend geringerer Strom abgegeben werden kann. Vorteilhaft ist ferner auch, daß bei den erfindungsgemäßen Rundsteuersendeanlagen keine Kommutationsstromspitzen auftreten, weil die Kommutation im Bereich des Stromnulldurchganges erfolgt. Dadurch wird die Lebensdauer der Thyristoren wesentlich erhöht. Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Rundsteuersendeanlagen ist, daß bei durch Ausfall eines Thyristors verursachten Betriebsstörungen nur jeweils eine Umrichtereinheit ausgewechselt zu werden braucht. Während des Auswechselns kann die Sendeanlage über die anderen beiden intakten Umrichtereinheiten weitersenden. Der Ausfall eines Thyristors führt also nicht, wie bei den bekannten Rundsteuersendeanlagen, zwangläufig zu einer Sendeunterbrechung. Außerdem sind auch die Kosten für die für solche Betriebsstörungen bereitzuhaltende Umrichtereinheit wesentlich geringer als die Kosten für den bei den bekannten Rundsteuersendeanlagen bereitzuhaltenden kompletten dreiphasigen Reserveumrichter. Neben diesen speziellen Vorteilen haben die erfindungsgemäßen Rundsteuersendeanlagen generell den Vorteil eines sehr einfachen Aufbaues, der eine hohe Betriebsicherheit dieser Anlagen mit . sich bringt.ίο part of the permissible maximum current of the thyristors must be fed to the commutation capacitors and accordingly to the filters and A correspondingly lower current can be delivered via this to the output. Is beneficial furthermore that there are no commutation current peaks in the ripple control transmission systems according to the invention occur because the commutation takes place in the area of the current zero crossing. This will make the Service life of the thyristors increased significantly. Another major advantage of the invention Ripple control transmission systems are only used in the event of malfunctions caused by the failure of a thyristor one converter unit each needs to be replaced. During the replacement, the Send the transmitter system on via the other two intact converter units. The failure of one The thyristor does not necessarily lead to an interruption in transmission, as is the case with the known ripple control transmission systems. In addition, the costs for the costs to be kept available for such operational disruptions Converter unit significantly lower than the costs for the known ripple control transmission systems Complete three-phase reserve converter to be kept ready. Besides these special advantages the ripple control transmission systems according to the invention generally have the advantage of a very simple structure, the high operational reliability of these systems. brings itself.
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