DE1588009A1 - Verfahren und Einrichtung zum Beeinflussen von Ausgangsspannungen bei Stromversorgungsanlagen - Google Patents

Description

Dipt -Ing. Dipl. oac publ.

PATENTANWALT / BEIlOlQ

8München2l-Gotthardstr.81 ' ■

Telefon 56 17 62

A.G. für industrielle Elektronik

AGIE Losone bei Locarno, Losone

(Schweiz)

Verfahren und Einrichtung zum Beeinflussen von Ausgangsspannungen bei Stromversorgungsanlagen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Beeinflussen von Vektoren der Ausgangsspannungen eines Stromversorgungsgerätes bei Vorhandensein einer asymmetrischen Belastung durch mindestena einen Verbraucher, welcher über ein Zweileiter- oder ein liehrleiter-Uebertragungseyatem mit dem ßtromversorgungegerät verbunden ist, wobei dieses StromverBorgungegerät im wesentlichen aus GIeichspannungequellii', Steuergeräten und von diesen mit ZündImpulsen beaufschlagten statischen Wechselrichtern besteht»

Verbraucher grösserer Leistung erhalten IhreStromversorgung vornehmlich Über ein Mehrphasennetz, z.B. ein Breileiterübertragungssystem. Ein solches Beta hat eine vorgegebene Spannung sowie eine bestimmte Frequenz. Bei Anschluss von Verbrauchern mit anderer Spannung oder anderer Frequenz an ein bestehendes Etat ζ müssen also entsprechende tfsrwandlungseinrichtungen dem Verbraucher vorgeschaltet werden. Solche ümwandiungseinrichfcungen werden in gleicher Weise benötigt, wenn es sich darum bandelt, z.B. mittels einer Battorie eine Bauerstroaversorgung von Mehrphaeenverbrauchem bei Ausfall dee normalen Versorungsnetzes oder allfälligen Störungen desselben (Oberwellen» Scheitstosee etc.) zu ' schaffen· Diese Einrichtungen sind entweder aus Generator und Motor beetonende, eich drehende ttaformer oder statische Ur.former, welche aua einer Cl«ichetro»guelle oder einer Grieichrichteranordhung und aus tfeoheelrlohtern bestehen. Biese Umformer arbeiten zur Zufriedenheit, wenn Innerhalb des Hehrleiternetsee eine eyuetrleohe Belastung eingeschaltet let. let Innerhalb dee Mehrleiternetzee «Ine aeymmetrieoh· Belastung vorhanden, d.h. wenn swiechen jede* Leiter eine andere Belastung 1st, die β.B. eu- oder abgeeohaltet wivd, ergibt sich infolge der nicht vernachlässigbaren inneren Impedanzen der Wechselrichter gegenüber der äusseren Belastung eine Unsymmetrie der Spannungevektoren in jeden . Leiter und damit auch der zwischen ihnen liegenden Winkeln· Bei Anschluss von Differentialverbrauohorn, *. B. Rad arge« röten oder elektriechen Laborgeräton oder

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Grossanlagen, an das Mehrleiternetz, müssen aufwendige Regelvorkehrungen getroffen werden, da diese Verbraueber trots der asymmetrischen Belastung auf eine einwandfreie Stromversorgung mit konstanten Werten der Mehrphasenbeziehungen angewiesen sind ο

Mit der Erfindung ist ein Verfahren konzipiert, bei welchem die Spannungsvektoren in den einzelnen Leitern trotz asymmetrischer Belastung in ihrer Phasenlage zueinander konstant gehalten werden· Diese Eonstanz bleibt auch beim automatischen Regeln erhalten. Insbesondere gibt die Erfindung eine Einrichtung an, mit der dieses Verfahren durchführbar ist.

Ausserdem soll erreicht werden, dass die erfindungsgemässe Stromversorgung an ein bestehendes Wechselspannungsnetz angeschaltet oder mit anderen erfindung3gemässen Schaltungsanordnungen wahlweise in Parallelbetrieb verbunden wird, wobei die Frequenzen der Auegangswechselspannungen je nach Erforderniesen beliebig und wahlweise einstellbar sind« Im österreichischen Patent Ho. 257 746 des gleichen Anmelders ist im Prinzip eine Stromversorgung gezeigt, welche aus Gleichrichtern und Wechselrichtern besteht, wobei die Wechselrichter durch Zündkreise, die durch einen Oszillator gesteuert werden, Zündimpulse erhalten. Von diesem Prinzip ausgehend ergibt sich für die obenerwähnten Erfordernisse das vorliegende erfindungsgemässe Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die von dem einen Steuergerät auf den ihm zugeordneten Wechselrichter

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gegebenen Zündimpulse um den Phasenwinkel ψ jp/2 und die von dem andern Steuergerät auf den andern Wechselrichter gegebenen Zündimpulse um den Phasenwinkel - y /2 verschoben werden·

Hierdurch können in vorteilhafter Weise die Spannungsvektoren zwischen den Leitern auf eine feste Phasen^Ziehung zueinander eingestellt werden« Dies ist besonders wichtig, da sich sonst beim Regeln infolge asymmetrischer Belastung die Phasenbeziehung ebenfalls änderte

Dieses Konstanthalten der Phasenbeziehung ist z.B. bei der Stromversorgung von eine asymmetrische Belastung darstellenden Radargeräten, welche mit Y/echs el spannung von 400 Hz gespeist werden, von Vorteil« Die Schaltungsanordnung eignet sich auch für die Stromversorgung in Plugzeugen und ebenso für die Stromversorgung der Bodenstationen für den Luftverkehr ο Bei Messzwecken in Laboratorien ist häufig eine Strom-. Versorgung mit beliebigen variablen Frequenzen bei gleichbleibender Konstanz der Phasenlage der Spannungsvektoren erwünschte

Die Spannungsvektoren können aber auoh willkürlich in ihrer gegenseitigen Phasenbeziehung geändert, bzw. gesteuert werden» Dieses Steuern ist dann erwünscht, wenn z.B. in einem Dreileitersystem statt eines Kreisdrehfeldes ein elliptisches Drehfeld vorhanden sein ooll für bestimmte Prüfzweoke an einem Verbraucher (z.B. Synchron- odor Asynchron-Motoren).

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Diea wird durch die erfindüngsgeinässe Einrichtung erreicht, welche vorzugsweise darin besteht, dass ein Differentialverstärker zwischen dem Verbraucher und jedem Steuergerät angeordnet ist, welcher bei einer Differenz zwischen der Ist-Spannung und der Soll-Spannung im Verbraucher ein Signal an jeden in den Steuergeräten angeordneten Multivibrator abgibt zur Verschiebung der Phasenwinkel zwischen den auf die Yfechselrichter gegebenen Zündimpulsen und den Steuerimpulsen des Oszillators» Weiterhin kann m eine feinstufige Drehzahlsteuerung eines Asynchron-oder Synchronmotors mittels der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung vornehm«.

Im folgenden werden zwei AusfUhrungsbeispiele der Erfindung an» hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 einen Teil der in obiger Patentschrift erwähnten Schaltungsanordnung ,

Fig. la, Ib, Ic die Vektordiagramme der einzelnen Leiterspannungen bei einem DreileiterübertragungBsystem,

Pig. 2 die Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens,

Fig. 2a, 2b, 2c die Vektordiagramme der einzelnen Leiterspannungen bei einem Dreileiterübertragungssystern,

Pig. 3 eine weitere Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens«

In der Pig. 1 ist im Steuergerät 9 der Oszillator 1 angeordnet. Dieser steuert einen monostabilen Multivibrator 2, der über einen Schmitt-Trigger,3 auf eine Plip-Plop-Sohaltung 4 einwirkt. Letztere gibt die Steuerimpulse auf die Zündkreis«

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7, 8, 10, 11 ab, welche mit den Wechselrichtern 5, 6 verbunden sind. Entsprechend den Zündiinpulsen werden die steuerbaren Gleichrichter 119, 126, 122, 125 in dem Wechselrichter 5 paarweise gezündet, so dass sich infolge der Gleichstrom» quelle 13 eine rechteckförraige Teilepannung E, ergibt. Diese Spannung ist um den Winkel *f gegenüber dem Steuerimpuls TJq des Oszillators 1 phasenverschoben. Die Grosse dieser Phasenverschiebung ergibt sich aus dem Differenzsignal, welches der Differentialverstärker 14 auf den monostabilen Multivibrator 2 gibt. Der Verstärker 14 ist mit dem Verbraucher 149.verbunden und vergleicht fortlaufend die Sollspannung mit der Istspannung am Verbraucher. Die Grosse des Differentialsignals und somit die Phasenverschiebung der Spannung E-i gegenüber der Spannung U_Q ist proportional der Abweichung der Sollspannung von der Istspannung. Der Wechselrichter 6,bestehend aus den steuerbaren Gleichrichtern 132, 142, 135, 139,wird durch die Zündimpulse von den Zündkreisen 10, 11 gesteuert. Die aus der Gleichspannungsversorgung 13 am Ausgang dieses Wechselrichters 6 erzeugte Teilspannung E₂.ist ebenfalls rechteckförmig, hat aber keine Phasenverschiebung gegenüber den Steuerimpulsen des Oszillators Io Bei additiver kopplung dieser beiden Teilspannungen E₁, E₂* z.B. durch Transformatoren 143, 144 am Ausgang der Wechselrichter 5» 6,ergibt eioh eine treppenförmige Spannung, aus der man z.B. durch eine nachgeschaltete Filteranordnung eine Sinusspannung bilden kann· Diese Wechselspannung liegt zwischen.den leitern 150 und 151 einer Zwei»

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leiterübertragung. In dem bereite erwähnten österreichischen Patent 257 746 der gleichen Aniaelderin ist dies im Detail näher erläutert, oo dass hier nur auf das Wesentliche eingegangen worden ist„

Die Fig. la zeigt nun für diese Zweileiterübertragung den Vektor U^ + der sinusförmigen Ytechaelspannung. Der Vektor wird aus den beiden Teilcpannungsvektoren E, , Eg vektoriell addiert, wobei der Vektor E₁ den Phasenwinkel ^⁷ gegenüber dem Vektor E₂ aufweist. Gegenüber dem Spannungsvektor Üq_z des Oszillators 1 hat der ijpannungsvektor V+_Q*. einen Winkel β « Um nun die Spannung U-j-q* in ihrem Betrag konstant zu halten, bei veränderlichen Spannungsverhältnisaen am Verbraucher 149, wird der Winkel ψ der Teilnpannung E-, über den Differentialverstärfcer 14, das Steuergerät 9 und den Yfechselrichter 5 geändert. Gleichzeitig ändert sich aber auch der Winkel/J« Bei einer Zweileiteranordnung ist dies nicht kritisch. Der Nachteil, dass bei Spannungsregulierung aufgrund der Verhältnisse am Verbraucher die Phase β des Spannungovektora ^Utot ^e^^cn ebenfalls ändert, macht sich erst bei einem Dreileiterübertragungssystem und bei asymmetrischer Belastung bemerkbarο

Zum besseren Verständnis sind in der Pig. Ib die drei Spannunguvektoren U^o^-^t ^ut_ot2 ^{und U}tot3 ^{zwiscnen dem} Nulleiter und den Leitern 1, 2, 3 gezeigte Diese Vektoren der Totalspannung aind um 120° gegeneinander versetzt. Der

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Tektor U^₀^ setzt sich aus den Teilspannungsvektoren E.-, E₂^ der beiden auf den Leiter 1 arbeitenden Wechselrichter zusammen. Der Vektor U_+/vAO ergibt oich aus der vektoriellen

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Addition der beiden Toilspannungen ^eto» ^22* ^°^{ie le}*^a*^eren Teilspannungen werden von den beiden Wechselrichtern ereeugt, welche auf den Leiter 2 arbeiten. Der Vektor wird aus den Vektoren E.,_t E₂- der beiden Wechselrichter gebildet, die auf den Leiter 3 arbeiten* Es sind also sechs Wechselrichter vorhanden zur Bildung des Kreisdrehfeldes, wobei die Wechselrichter paarweise auf einen Leiter arbeiten. In Jeden Paar kann nur ein Wechselrichter die Phasenverschiebung um den Winkel <f ausführen. Die Spannungsvektoren ^Ell' ^E12· ^E13 ^{bilden also di0} Phasenwinkel ^₁, tf₂t «f* mit ihren zugeordneten Spannungevektoren E₂₁, B₂₂, E₂-. Bei der in Fig. Ib angenommenen aymmetrieahön Belastung eind . _; diese Winkel ¹Z₁ ° f₂ ^β f*. Somit sind die Winkel yUj,, /S₂*

zwisohen des Vektoren ^₀W p « ^der einzelnen Leiter-. ·'· ; spannungen und den Vektoren dor Oszillatorspannungen U₀^, tJ_Q2· V₀^ gleich· Jedes auf «inen Leiter arbeitende Paar der ■ Wechselrichter ist so aufgebaut wie die Pig. I zeigt. Se besitzt also einen Oszillator und ein Steuergerät mit Zündkreisen. Die Oszillatoren geben ihre Steuerimpulse um 120° versetzt auf den Multivibrator 2 ab, so dass ein Kreisdrehfeld gemäßs Fig. Ib mit einer Winkelgeschwindigkeit cj entsteht. Diο Spannungen zwischen den einzelnen Leitern, wel-

« ehe auch als verkettete Spannungen bezeichnet werden, sind

in ihrem Betrag und in ihrem Winkel untereinander gleich·

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geht aus der Fig. Ib hervor, tonn man die Spitzen der Spannungavektoren tJ^₀^₁, U.(;ot2^f ^to^ ^iteinander verbindet· Dies 1st nicht besonders eingezeichnet worden, da die Zeichnung en Ueberaichtliehkeit nicht volleren soll« Die ge-: schilderten Verhältnisse bleiben auoh bei einer Regelung in Abhängigkeit von symmetrischen Spazmungsänderungen am Verbraucher konstant, da die Winkel ^₁, tf ₂, if ~ in gleicher [ V/eise^ geändert werden. Somit sind auch die Winkel ß, ,! &>, β* immer untereinander gleich. - ". * t

Wenn in deia Dreileitersystem eine asymmetrische Belastung : «wischen den einzelnen Leitern angelegt wird, so ergibt .· sich ein Vektordiagramm gcmäss Pig. lc. Dort sind die Vektoren der Teilspannungan B--, B«-, zwischen Leiter 1 und '■■ Hulleiteri E₁₂, B₂₂ zwischen Leiter 2 und Hulleiteri B₁-, \ .. / £_O7 zwischen Leiter 5 und Nulleiter In gleicher Weise addiert zu den Vektoren UjJ₀^₁1 ^οΐ2» ^Utot3 ^d®^{r in} ^^edea 1»***·^ '·' ^: herrechenden Totalspannung. Entsprechend der asymmetrischen Belastung an jeden Leiter, regelt sich der Winkel «f autoaatisch ein über den Differentielverstärker 14 und da* Steuergerät 9 mit seinen Zündkreisen und einen der paarweise jedem Leiter zugeordneten Wechselrichter. Die Winkel if^, ^p₂, sind nun untereinander ungleich, so dass auch die Winkel l* ^2* P"5 ^unS^loion sind. Ausserdem haben die Vektoren der Teil spannungen nicht h\ai>:c den gleichen. Betrag. Dies erkennt man an der verschiedenen Länge Üieser Vektoren, la Qegen-■ats sur 71g« Ib, Die Fig. Io zeigt weiter, dass infolge

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der automatischen Regelung die einzelnen Leiterspannungsvektoren ϋ_+Λ+Ί, υ₊_₊ο· U_+rt+» zwar auf den gleichen Betrag geregelt sind. Allerdings sind die verketteten Spannungen, welche die vektorielle Verbindung zwischen den Spitzen der einzelnen Leitungsvektoren darstellen, infolge dieser Regelung nicht mehr untereinander gleich. Es ist also kein Kreisdrehfeld mehr vorhanden, welches sich mit der Winkelgeschwindigkeit Ui dreht.

Die Pig. 2 zeigt die Schaltungsanordnung, in welcher ein Oszillator 1 auf zwei Steuergeräte 9» .12 arbeitet'· Jedes Steuergerät ist gleioh aufgebaut. Daher sind die gleichen Bezugeseichen gewählt worden. Der Oszillator enthält einen monostabilen Multivibrator 2, einen Schmitt-Trigger 3, eine Flip-Flop-Schaltung 4, sowie je zwei Zündkreise 7, 8, 10, Letztere geben die Ztindiiapulse auf die steuerbaren Gleichrichter 119, 126, 122, 123 im Wechselrichter 5 und auf die steuerbaren Gleichrichter 132, 142, 135, 139 im Wechselrichter 6ο Die Wechselrichter 5 $ 6 sind mit einer Gleichstrom- ^; quelle 13 verbunden. Am monostabilen Multivibrator 2 im ■> Steuergerät 9 und 12 ist der Differentialverstärker 14 an- i geschlossen, der mit dem oder den Verbrauchern 149 verbunden ist. Je nach Differenz zwischen Soll- und Ist-Spannung am Verbraucher werden in jedem monostabilen Multivibrator 2 j die Steuerimpulse gegenüber den Impulsen des Oszillators 1 phasenverschoben. Der Different ialverstärker 14 steuert'die beiden monostabilen Multivibratoren 2 so» daee der oberen ujb den

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Winkel 90° + «f/2 und der untere ua den Winkel 90° - f/Z verschobene Steuerimpulse auf den nachgeschalteten Schmitt-Trigger 3, die Flip-Flop-Sehaltung 4 und die Zündkreise 7, 10 gibt. Diese Zündkreise geben auf die Gleichrichter 119t 126 im Wechselriehter 5 und auf die Gleichrichter 132, 142 im Wechselrichter 6 ihre ZündimpulBe ab. Die anderen Zündkreiee 8, 11 geben in Abhängigkeit von den eroteren Zündkreisen um 180° versetzte Zündimpulse auf die Gleichrichter 122,* 123 in Wechselrichter 5 und auf die Gleichrichter 135, 139 im 'wechselrichter 6. Eb werden also sowohl im Wechselrichter 5 ale auch im Wechselrichter 6 reohteckförmige Seil-, spannungen E₁, B₉ au.a der Gleichstromquelle 13 erzeugt, die

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um den Phasenwinkel 90° + (f/2 u»d 90° ^ (f/2 gegenüber dem ,, Steuerimpuls in Oszillator 1 ireroohoben sind. Jeder Wechselrichter hat eisen Transformator 143» 144 als Auegang« An dem Transformator 143 erscheint.die gezeichnete TeilSpannung E^ und am Transformator 144 die gezeichnete Tqilspannung Bg. . Zum besseren Vergleich ist die Spannung Uq der Steuerimpulse dee Oszillators X ebenfalls gess«ichnet worden. Da die beiden Teil spannungen E., E₂ wegen der Serieschaltung der Transformatoren 143, 144 sich addieren, ergibt sich eine treppen- ~ förmige totale Spannung zwischen dem Leiter 151 und dem Hulleiter 150. In einem nicht näher gezeigten nachgeschalteten Filter wird aus der treppenförmigen eine sinusförmige Iieitex'spannung. .

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In der Fig. 2a let der 3pannungnvektor U^ot für die Leiter-» epannung zwischen dem Leiter 151 und dem Hulleiter 150 gezeigt. Die beiden Vektoren der Teilepannungen E,, B2 der Wechselrichter 5_f 6 sind symmetrisch aum Spannungavektor U* + angeordnet. Der Vektor der Teilspannung E, hat den Phasenverschiebuiigswinkel <* » 90° + ψ /2 und der Vektor der Teilspan- ' nung Bg den Phaoenvercchiebunßßwlnkel £» 90° - f/2 gegenüber dom Vektor doo Oüüillatorlmpuloo« \J_Qt Jo nach Ro^oIung ' durch den. DifferentielverstärJcer 14 »ird der Vektor der Teilepannung E^ um den Winkel^zwiachen 90 und, 170 ver- _ « schoben. Das gleiche geschieht mit dem Vektor der Teilspannung E₂. Dieser Winkelt liegt zwischen 90° und 10°. Der Winkel β zwischen dem Vektor der Lelterepannung ö^_ot und 1 , dem Vektor der Oezillatorcpannung V_n bleibt aber immer konstant 90°, da die beiden Vektoren der Teilapannungen oioh ; Irainor eymmetriech aum Vektor U^ andern« ■■;. '■

Die Pig. 2b zeigt das Vektordiagramm in einea Dreilelterübertragungsayetem bei symmetrischer Belaotung in jedem Leiter. Das Dreileiterübertragungaeyetem wird durch dreimaliges Anordnung der Schaltungsanordnung der Fig· 2 hergestellt. Es ist nicht erforderlich, dasa der Oszillator 1 ebenfalls in dreifacher Ausführung vorhanden sein muas. Ea kann auch ein einziger Oszillator 1 für die Steuergeräte 9,12 in dreifacher Ausführung vorgeoehen sein. Weoontlich ist, daea'der oder die Oszillatoren drei um je 120° versetzte Steuerimpulse abgeben bei einer feat eingestellten

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von z.B. 50 Hz. Bei einen Dreileitersystem werden drai Differentialverstärkor verwendet, eo dass die Differenz Bvischeä Ist- und Sollspannung in federn leiter separat feat-

gestell·; und sur Regelung bonutzt wird· In den Vektordiagramm dor Pig. 2b sin-S CIi gleichen Be^ugazahlen für die 2eilepar.Yiungen Έ der TotElsperinungeii U^ ^ und der Oszillatoricipuisapamiungan U^ i'Ur die drei'leiter 1, 2 und 3 benutzt woräsii wie in cter Pig· l"b·' Entsprechend äer Regelung durch, die Γϊ fieren i;i el verstärker 14 stellen die V/inkel«^., , ί£ fUr don leiter 1 und öle V/inkelöLg, Γ"₂ für den Leiter 2, und di'} V/inlcel'■<.», ^, Tür öle leiter 3 aich so ein, dass _;, dir Vektor ^u-»;₀^i ß©?* ^pönnv-xin im loiter 1, Der'Vektor ^^₀^2 der Spannung im Lsiter 2, der Vektoi? U^. +, der Spannung im leiter b immer senkrecht' auf demaugöhörigen Vektor der Oszillatorsponnrjis Uq₁ ,. Uq2» Uq, etohen.. Die absoluten Be- "_t 0sr Vektoren für die leilepannun^en E und für die QJoiinuiigan U_to^ eind fUr Jeden Üeitor gleich. Das gleiche gilt für die vsrkettc'usn Spannungen evviechen «vei leitern, F,a Lin-lnlt sich sIbo ua oin Iu?iiedr^hfeld, das sich mit der'

eine esytJuei;rischQ 3elaotimg in einem Dreileiter- -2n vorliegt, iiröu"?r eich trctz Hogslung durch die Differentialvorutiirlcer 14 die Verrültnicso ia jedem leiter nich^. Dies geilt e.ue Ici.· χ^η-έ:. .2c hervor, in der eine stark aeyxfeietrieo^ic Belastung gezeigt ist, Eo ist die gleiche Schaltungsanordnung vorgesehen, wie eie bei der Fig. 2b

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erläutert wurde. Ee handelt eich also um die dreifache

Anordnung der Schaltung der Fig. 2. 5¹Ur aas Vektordiagramm der Pig. 2c sir>d die gleichen 3Bzu~sceicher. gewählt vorden. Bei der io;a·me kriechen Bolasrfcv.ns Rind infolge des automatische« Regeins; du:rc:Ii die Differential verstärker 14 die abso-. luten Beträge der Seiiep&nnungsveictc.ran E covie deren Winkel oCund f stark unterschiedlich in den einzelnen Leitern. Trotzdem ßiad die verketteten SpEzmungen «vfisehen den oinaelnen _; Vektorin der I3it3ro«an:iur_l(;3:i U+^.,. konstant, Hit der SchaD.-

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tungoaiiiTv'drtung neo'j 'JIq₁. 2 er. gibt sich alöo dar groößö Vorteil, da "Ja ü'.is Spai'üiungen olme Rilcksicht auf die-in jedem. , ' . Xeiter unterschiedliche ?.ei;ölung cjovrohl .in iarora V/infcel als · . auch-in 'Wiv&m absolute« 3s^τε& konstant bleiben. , -_t . _:.' ■· ·,- ,.,'

Bishor vuude Über'dac·Regeln dar aeyafiaetriochon.Laot.-tiber

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die Diffe ?(3ntialve:istürker 14 gesprochen. Hierbei vurde die ^>!

Binstelluijj der jirequena der .'aa Aungang der V/ochselriohter ·: er8.oh4laevd6xi Veohoelspannung nicht erwähnt. Selbotreratänd-' 'Hol* kann der Ossillator 1 seine Steuerimpulse mit jeder ge-

vüAßchtei\_;P.Qp6fcitionQfra(;ueü2 auf das Steuergerät abgeben, ;_r

?r/dsuio Yerbraucher wie z*B. Eadargeräte, direkt über ein

iiehrleitersystaa angescalcacon werden können. Da der Ooail-. lÄtor 1 sojno Hspetit^o:iöfj?eq,ueias kontinuierlich ändern kann, ist es auch Eii^lioh, eins» oder aohrere As^mchron- baw· .

■»..■■ Synchrcngeneratoron in ihrsr Drehachl eu steuern.

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In der Pig. 3 wird ein praktisches Beispiel der. erfindungs- .·' gemässen Schal tungsjmorclrmng gezeigt. Mit 15 ist'ein Verbraucher oder eine Belastung gazeigt, die über ein Dreileiterübertrc-gun^osysteii nit der Schaltungsanordnung ver- ' bindbar ist. Der Verbraucher soll z.B. einen Computer darstellen, bei dem vielfach eine "besonders stark ausgebildete asymmetrische Belastung zwischen den drei Leitern vorliegt,

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Heber einen dreipoligen Schalter 16 kann.der Computer 15 " sowohl an die Leiter R¹, S^r, Ϊ¹ der Wecheelrichterpaars 17» 16, 19 als auch an die Leiter R, S_r T eines beetehen- ; den Ketzea 20. angeschaltet v/erden· Dieses Umschalten ist _.,',

" dann von Vorteil, wenn öcr Verbraucher 15 eingeschaltet wer-■*·'..-'· ■ ·. - · ■ .

den soll. Da der Binsclialtetroa'einen ,vielfachen (auch mehr.

ale 6-fachen) Wort des llennatroaes erreichen kann, würde' . ; , bei der Stromversorgung aus den Vfecheelrichterpaaren 17»- 18, 19 die Spannung in dor Binschaltczeit um mehr als 3O?5

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absinken. Ein Computer besitzt aber eine Ueberwachungsein- ^s

richtung, die die StroEversorgung bei einer Spahnungsverminderung von oa. 3O5& sofort abschaltet, sofern diese nur eine Periode (bei 50 Hz oder 20 me) oder länger andauert, TJh- ' ■■·,", ; dieses zu vermeiden, vird der Computer 15 zuerst auf das _<; » Hetz 20 geschaltet. Diese« geschieht durch Schliessen des ;'.. -' Sohalters 21, Der Umschalter 16 liegt in der gezeichneten · Lage an den Kontakten lba, 16o, 16d. . . ''"'!

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Um ein synchrones Umschalten zu govrlhrleisten, ist der Oszillator 27 dauernd mit dem Leiter R des Netzes 20 verbunden

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und gibt Steuerimpul8e mit einer Repetitionsfrequenz von z.B. 50 Hz auf den Frequenzvervielfacher 28» Am Ausgang dießes Frequenzvervielfaohers entoteht die dritte harmonische Schwingung mit einer Frequenz von 150 Hz, welche auf die drei Oszillatoren 1 gegeben wird. Diese drei Oszillatoren Bind in diesem Beispiel als ein sogenannter Ringzähler ausgebildet« Die Ausgänge des Kingzählers sind mit den Steuergeräten 9f 12 verbunden» Der Aufbau der Steuergeräte geht aus der Figp 2 hervoro An jedem der drei Ausgänge entstehen Steuerimpulse von 50 Hz mit einer gegenseitigen Verschiebung um 120°. Die Wechselrichterpaare 17_t ISf 19 erhalten also 120° versetzte Zündimpulse von 50 Hz und erzeugen, wie bereits in der Pig, 2 beschrieben, aus der Gleichstromversorgung 15» die eine Gleichstromquelle 22 und/oder eine von einer Wechßelspannungsquelle gespeiste Gleichrichteranordnung 23 sein kann, die gewünschten Leiterspannungen und verketteten Spannungen gemäss der Pig« 2b. An den Ausgängen der Wechselrichterpaare 17, 18, 19 sind, wie bereits in Pig. 2 beschrieben, Transformatoren angeordnet, deren Sekundärwicklungen z.B. in Stern geschaltet sind. Diese Transformatoren und Filter sind in der Fig. 3 nur durch die Bezugszahlen 17a, 18a, 19a angedeutet. In der Pig- 3 sind die leiter R¹, S¹, T* in Sternschaltung mit dem Nulleiter If (0) angeordnet. Die last 15 ist z.B. auch in Stern geschaltet. An jedem Paar der Wechselrichter ist ein Differentialverstärker 14 mit seiner Verbindung zwischen den Leitern und den Steuergeräten 9, 12 angeordnet·

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nun
Es sei Angenommen, dass die \feahaelrichterpaare 17,18,19 Im Leerlauf die gewünschten Spannungen erzeugen» Ein Phasen» diskriminator 24, der zwischen einem Leiter, z.B. R des Netzes 20 und dem entsprechenden Leiter, z_oB. R' der Schaltungsanordnung liegt, überwacht, ob die Spannungsvektören des Netzes und der Schaltungsanordnung den gleichen Winkel aufweisen. Wenn keine Winkelübereinstimmung vorhanden ist, gibt der Phasendiskriminator 24 an den Phasenschieber 25 ein Differenzsignal· Hierdurch wird der Oszillator 27 so reguliert, dass die Wechselrichterpaare 17, 18,

19 auf den Leitern R¹, S*, T¹ Leiterspannungen und verkettete Spannungen erzeugen, deren Beträge und Winkel denjenigen der Leiterspannungen und verketteten Spannungen auf den Leitern R, S, T des Netzes 20 gleichen. Wenn nun die Uebereinstimmung erreicht 1st, erhält der Nulldiskriminator 26 vom Phasendiskriminator 24 ein Signal· Das Relais 29 erhält Strom und schaltet mit seinem Kontakt die Relaisspule des Umschalters 16 ein· Der Umschalter 16 schaltet nun vom Netz

20 auf die Schaltungsanordnung. Diese Umschaltung erfolgt ohne irgendeine Unterbrechung, indem die Leiter R, S, IC des Netzes 20 während des Umschaltevorgangeβ mit den Leitern B', S*, T¹ der Schaltungsanordnung kurzzeitig über die Kontakte 16e, 16aj 16b, 16fj/i§d miteinander verbunden , werden, was mittels Spezialechütz oder zwei voneinander ab« h&ngietn Sohütaon realisiert werden kann« Sobald der UaiohalUr wxt dtn Kontakten Miβ, 16b, I6o lies*· trhttlt dtr Oomputer 1§ eeine Stromversorgung über die Sobaltunge-

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anordnung und ist somit vom Netz unabhängig. Der Schalter bleibt geschlossen, Uober den Fhasendiskriminator 24 und den Phasenschieber 25 wird der Oszillator 27 weiterhin mit dem Hetz 20 synchronisiert. In diesem Falle opricht man von einem netzgeführten V/achcelrichter. PUr den 3TaIl, dass der Computer 15 auch v/ährend eines plötzlichen Ausfalles des ' Netzes veiter betrieben v/erden nuss, so ist es ohne weiteres möglich, den Oszillator 27 von seiner Betisrfc'irung abzutrennen und ihn als freisohwingenden Oszillator auszubilden· In diesem Falle spricht man von einem selbstgeführten Wechsel- rieht er, da der Oszillator 27 unabhängig vom Hetz seine

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Steuerimpulse auf die Sündkreise der Wechselrichter 17» 18,

ii Ν-*.- ·· , ■■ ' · ' ' - ,·■:..--· 19 gibt. Diese Höglichkeit des selbstgeführten Wechaolrich-,':,... ... ■ ...·-. . . -.·..;*

tera und somit die Funktion desselben als Dauerstromversor- ^l' <;. gung 1st in der Fig. 3 nicht extra gezeichnet. In jedem /.<.-; Falle regeln die Difforontialveretürker 14 eine allfäll I^ asymmetrische Belastung evisohen den leitern R», 3·, V,- ' ' wie bereite in Flg. 2 besohrieban· Es spielt also keine Bolle ob der Fall der netzgeitlhrten oder der selbstgefUhrten Wechselrichter vorliegt. Der Phasenschieber 25 besitzt eine ' feste Phasenverschiebung von 00° gegenüber den Spannungs- ;[ vektoren in dem Leiter R des Hetzes 20. Bios ist wegen der · beaonderon SpannungBrogiilierung in der Schaltungsanordnung erforderlich· ' ' . '

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Claims (6)

den Oipl.-Ing. Dipl. o#c. publ. Oipl.-Ing. Dipl. o#c. publ. -«Jj- Q ρ Π Π Q DIETRICH LEWINSKY I0ÖÖUU3 PATENTANWALT - 19 - eMUnchen21-Gotthardstr.81 ne Τ·Ι·/οη 54 17 42 05, • Patentansprüche

1. Verfahren zum Beeinflussen von Vektoren der Ausgangs-, . Spannungen eines Stromvereorgungsgerätea bei Vorhandensein einer asymmetrischen Belastung durch mindestens _;, einen Verbraucher, welcher über ein Zweileiter- oder ; ein Mehrleiter-Uebertragungssystem mit dee Stromveraor·* gungsgerät verbunden ist, wobei dieses Stromversorgungsgerät im*wesentliohen aus Gloichspannungsquelle, Steuergeräten und von diesen mit Zündimpulsen beaufschlagten . statischen Wechselrichtern besteht₉ . . . dadurch gekennzeichnet, dass die von dem einen Steuergerät (9) auf den ihm eugeordneten - ,, ; . Wechselrichter (5) gegebenen Zündimpulse um den Phasen-.; ' '·' · winkel.+ y/2 und die von dem andern, Steuergerät (12) .^. .,· auf den andorzl Wechselrichter (6) gegebenen Zündimpulse

um den Phasenwinkel -jP/2 verschoben werden. . ; I. L : . .·■■'.· ■' ■ ^:y. ·'■; ■ ■ ■ '·■^Λ.

2. Verfahren nach Anspruch I₉ dadurch gekennseichnet, dase c _ί,··^!..._; die Teilopannungsvektoren (^f^) der"Weoh«elriohter,(5_»6| ' 17a,18a,19a) um den Winkel CC bzw. % vereohoben werden ; :._: · und Bomit den immer eine gleiche Phasenlage aufweisenden _J·,. Vektor (^_o^) ^der Spannung für einen Leiter (I51j H^S·,!¹) erzeugen. ,· - _r, "■·.■■ ·■■-_ ^: ·' _;. . ,· ·'" .. _c.. ■. - ,.· .. ■ ^

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BAD OatGiNAL

3. Einrichtung zur Durchführung des" Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daos ein Differentialveratärker (14) zwischen dem Verbraucher "^: (149fl5) und jedem Steuergerät (9,12) angeordnet let, welcher bei einer Differenz zwischen der Ist-.3pannung und der Soll-Spannung am Verbraucher (149,15) ein Signal an jeden in den Steuergeräten (9,12) angeordneten , ·' ■ Multivibrator (2) abgibt zur Verschiebung der Phasenwinkel zwischen den auf die Wechselrichter (5,6; 17a, 16a,19a) gegebenen Zündimpulsen und den Steuerimpulsen

dee Oszillators (1). . - ... ·.· .

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass tür die beiden Steuergeräte (9,12) eines jeden auf nur einem Leiter (151; R'₉S*,T*) des Uebertragungasysteme arbeitenden Weohselriohterpaarea (5*6; 17a,18a,19a) ein DifferentialVeretärker (14) vorgesehen ist· - ·'':''\ ·'■' ,'_r

5· Einrichtung naoh einen der vorhergehenden Anaprüohe, dadurch gekennzeichnet, dasn jedes Steuergerät (9) aus einem mono- ·' stabilen Multivibrator (2), einem Schmitt-Trigger (3), Λ. einer Flip-Flop-Schaltung (4) besteht und mit zwei 2tindkreisen (7,8) für die Steuerung der aus vier steuerbaren Gleichrichtern (119,126,122,123) bestehenden U'echselrich- ·.:·' tern (5) verbunden ist, wobei jeweils ein Paar dieser steuerbaren Gleichrichter on einem Zündkreis angeschlossen '■

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6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zwecke der Synchronisation der Spannungen eines bestehenden Mehrleiternetaes (20) mit den an den Auegängen &qt Wechselrichter (17a_f18a_v19a) vor-, handenen Spannungen zwischen diesem Mehrleiternets (20) und den von diesem Hetz normalerweise galvanisch getrennten Ausgängen der Wechselrichter ein Phaeendiekriminator (24) mit einem nachgeochalteten Phasenschieber (25)». einem Nullüetektor (26) und einem, weiteren Oszillator '[ (27) vorgesehen ist. ·■·."■· . · . , ·.'

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