DE1588493C3 - Arrangement for controlling or regulating a direct current consumer operated in both directions of current - Google Patents

Arrangement for controlling or regulating a direct current consumer operated in both directions of current

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DE1588493C3 DE19671588493 DE1588493A DE1588493C3 DE 1588493 C3 DE1588493 C3 DE 1588493C3 DE 19671588493 DE19671588493 DE 19671588493 DE 1588493 A DE1588493 A DE 1588493A DE 1588493 C3 DE1588493 C3 DE 1588493C3
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Description

lieferte Führungsgröße und die beiden Gruppenströmen proportionalen Spannungen U1, U„ mit entgegengesetztem Vorzeichen aufgeschaltet werden, so daß der Motorstrom IM = I1 — /2 geregelt wird. Der Motorstrom wird in bekannter Weise indirekt richtungsgetreu gemessen, ohne daß ein Meßglied vorhanden ist, das richtungsgetreu messen kann. Dem Stromregler 20 sind zwei Verstärker 21 und 22 nachgeschaltet, die vorzugsweise die Verstärkung — 1 und +1 besitzen. Der Verstärker 21 erhält durch eine Gegenkopplung die Verstärkung — 1. Der Verstärker 22 kann aus zwei Verstärkern mit der Verstärkung — 1 aufgebaut werden. Eine Verstärkung +1 läßt sich aber auch durch einfachere Glieder realisieren, z. B. durch einen Differenzverstärker mit zwei antivalenten Ausgängen. Wesentlich ist, daß die Verstärker 21 und 22 kein störendes Zeitverhalten besitzen. Das Ausgangssignal des Stromreglers 20 wird über die Verstärker 21 und 22 in zwei antivalente, aber im Betrag gleiche Signale auf die nachfolgenden Impulssteuergeräte 27 und 28 übertragen, so daß bei einer Vorverlegung der Zündimpulse für den Stromrichter 1 unverzüglich die Zündimpulse für den Stromrichter 2 zurückgesteuert werden. Damit lassen sich zu jedem Zeitpunkt die Beträge der Mittelwerte der Stromrichterspannungen gleich groß halten. Durch die Potentiometer 23 und 24 lassen sich die Arbeitspunkte der Verstärker 21 und 22 so einstellen, daß bei der Ausgangsspannung Null des Stromreglers 20 die beiden Stromrichter 1 und 2 nahezu lückenlosen Kreisstrom führen. Ein völlig lückenloser Kreisstrom läßt sich zunächst nicht ohne weiteres einstellen, da verschiedene Störeinflüsse vorhanden sind. Der Betrag der Verstärkung der Verstärker 21 und 22 ist im allgemeinen nicht völlig gleich (statisch und temperaturmäßig), die Impulssteuergeräte 27 und 28 sind in ihren Kennlinien im allgemeinen ebenfalls nicht völlig gleich, und die Stromrichter 1 und 2 haben nicht absolut gleiche Daten. Diese — meistens geringen — Störgrößen lassen sich leicht durch eine zusätzliche Maßnahme in ihren Auswirkungen beherrschen. Es wird davon ausgegangen, daß die Ausgangsspannung des übergeordneten Reglers 11 Null ist, d. h., daß der Motorstrom Im Null sein soll. Die dem Stromistwert I1 bzw. I2 proportionalen Spannungen XJ1 und £/« müssen also im Betrag gleich groß sein. Diese Spannungen werden über die Widerstände 25 und 26 auf den Ein-S gang der Verstärker 21 und 22 geschaltet, und zwar so, daß der Stromistwert des einen Stromrichters dem fremden Stromrichter in gegenkoppelndem Sinne aufgeschaltet wird. Da voraussetzungsgemäß die Stromrichterströme gleich groß sind (geregelt durch denThe reference variable supplied and the voltages U 1 , U " proportional to the two group currents, are applied with opposite signs, so that the motor current I M = I 1 - / 2 is regulated. The motor current is measured in a known manner, indirectly, true to direction, without a measuring element being present that can measure true to direction. The current regulator 20 is followed by two amplifiers 21 and 22, which preferably have the gain - 1 and +1. The amplifier 21 receives the gain -1 through negative feedback. The amplifier 22 can be constructed from two amplifiers with the gain -1. A gain +1 can also be implemented using simpler members, e.g. B. by a differential amplifier with two complementary outputs. It is essential that the amplifiers 21 and 22 have no disruptive time behavior. The output signal of the current regulator 20 is transmitted via the amplifiers 21 and 22 in two complementary signals, but with the same amount, to the following pulse control devices 27 and 28, so that if the ignition pulses for the converter 1 are brought forward, the ignition pulses for the converter 2 are immediately reversed . This means that the mean values of the converter voltages can be kept the same at all times. By means of the potentiometers 23 and 24, the operating points of the amplifiers 21 and 22 can be set so that when the output voltage of the current regulator 20 is zero, the two converters 1 and 2 carry almost uninterrupted circulating current. A completely uninterrupted circulating current cannot initially be set easily, since various interfering influences are present. The magnitude of the amplification of the amplifiers 21 and 22 is generally not exactly the same (static and temperature-wise), the pulse control devices 27 and 28 are also generally not completely identical in terms of their characteristic curves, and the converters 1 and 2 do not have absolutely the same data. The effects of these - mostly small - disturbance variables can easily be controlled by taking an additional measure. It is assumed that the output voltage of the higher-level controller 11 is zero, ie that the motor current Im should be zero. The voltages XJ 1 and £ / «, which are proportional to the actual current value I 1 and I 2, must therefore be of the same magnitude. These voltages are switched via the resistors 25 and 26 to the input-S input of the amplifiers 21 and 22 in such a way that the actual current value of the one converter is switched to the external converter in a negative feedback sense. Since the converter currents are required to be the same (regulated by the

ίο Stromregler 20), wirkt diese Aufschaltung wie eine Aufschaltung des Kreisstromes. Durch die kreuzweise Aufschaltung der Ströme wird gleichzeitig erreicht, daß beim Ansteigen eines Stromes, z. B. durch einen Laststoß, die Zündimpulse des nicht aktiven Stromrichters zusätzlich — und zwar proportional dem Laststrom — zurückgesteuert werden. Der Kreisstrom wird dabei nahezu Null. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß der Kreisstrom gegen Null geht, wenn der Strom des aktiven Stromrichters ansteigt. Mit dem Abklingen des Stromes des aktiven Stromrichters wird der Kreisstrom jedoch wieder unverzüglich gebildet, so daß die Stromübernahme durch den anderen Stromrichter ohne Verzögerung erfolgen kann. Mit Hilfe der Potentiometer 23 und 24 läßt sich die Höhe des Kreisstromes einstellen.ίο current regulator 20), this connection acts like a Activation of the circulating current. Through the cross connection of the currents it is achieved at the same time, that when a current increases, e.g. B. by a load surge, the ignition pulses of the inactive converter additionally - proportional to the load current - be controlled back. The circular current will almost zero. This measure ensures that the circulating current goes to zero when the Current of the active converter increases. With the decay of the current of the active converter however, the circulating current is formed again immediately, so that the current is taken over by the other converter can be done without delay. With the help of potentiometers 23 and 24, the height of the Set the circulating current.

Die Regelstrecke besteht im wesentlichen aus den beiden Stromrichtern 1 und 2 und den Drosseln 4 und 5. Damit wird die Dimensionierung der Widerstände 25 und 26 besonders durch die große Zeitkonstante der Drosseln und die Totzeit der Stromrichter bestimmt. Zu berücksichtigen sind natürlich auch noch die kleinen Zeitkonstanten, die vorwiegend durch die Glättung entstehen. Die kreuzweise Aufschaltung der Stromrichterströme kann um so stärker erfolgen, d. h., die Widerstände 25 und 26 können um so niederohmiger sein, je größer der Quotient aus großer Zeitkonstante und der Summe der kleinen Zeitkonstanten ist. Bei der üblichen Auslegung der Regelstrecke ist dieser Quotient so groß und damitThe controlled system essentially consists of the two converters 1 and 2 and the chokes 4 and 5. This means that the dimensioning of the resistors 25 and 26 is particularly determined by the large time constant the chokes and the dead time of the converters. To be considered are of course also the small time constants that mainly arise from the smoothing. The cross connection the converter currents can be the stronger, d. i.e., resistors 25 and 26 can the lower the resistance, the greater the quotient of the large time constant and the sum of the small Is time constants. With the usual design of the controlled system, this quotient is so large and thus

die Aufschaltung so wirksam, daß bei einem Motorstrom Null der Kreisstrom annähernd konstant gehalten wird und bei einem Ansteigen des Stromes des einen Stromrichters der Kreisstrom gegen Null geht.the connection is so effective that the circulating current is kept almost constant when the motor current is zero and when the current of one converter increases, the circulating current tends to zero.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Anordnung zur Steuerung oder Regelung eines in beiden Stromrichtungen betriebenen Gleichstromverbrauchers, der über eine kreisstrombehaftete Zweistromrichter-Umkehrschaltung an ein Wechselstromnetz angeschlossen ist, wobei für beide Stromrichter ein gemeinsamer Stromregler vorgesehen ist, der den aus der Differenz der beiden Stromrichterströme bestehenden Verbraucherstrom regelt und dessen Ausgang mit zwei Proportional-Verstärkern verbunden ist, die die Impulssteuergeräte der beiden Stromrichter in entgegengesetztem Sinn aussteuern, und wobei ferner eine Einrichtung zur gleichsinnigen Änderung der Aussteuerung beider Stromrichter von der Art vorgesehen ist, daß sich ein gewünschter Kreisstrom ausbildet, dadurch gekennzeichnet, daß dem Eingang jeder Verstärkeranordnung als Steuergrößen für den Kreisstrom eine erste feste Spannung im Sinne einer Erhöhung des Stromes des zugehörigen Stromrichters und eine zweite Spannung, die dem Strom des jeweils zur anderen Verstärkeranordnung gehörigen Stromrichters proportional ist, im Sinne einer Erniedrigung des Stromes des zugehörigen Stromrichters zugeführt ist.Arrangement for controlling or regulating a direct current consumer operated in both directions of current, which is connected to an alternating current network via a circulating two-converter reversing circuit is connected, a common current regulator being provided for both converters is the consumer current consisting of the difference between the two converter currents regulates and whose output is connected to two proportional amplifiers, which are the pulse control devices of the two converters in opposite directions, and furthermore a device for changing the in the same direction Control of both converters is provided in such a way that a desired circulating current is achieved trains, characterized in that that the input of each amplifier arrangement as a control variable for the circulating current is a first fixed Voltage in the sense of an increase in the current of the associated converter and a second voltage, proportional to the current of the converter belonging to the other amplifier arrangement is fed in the sense of a lowering of the current of the associated converter is. Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Steuerung oder Regelung eines in beiden Stromrichtungen betriebenen Gleichstromverbrauchers, der über eine kreisstrombehaftete Zweistromrichter-Umkehrschaltung an ein Wechselstromnetz angeschlossen ist, wobei für beide Stromrichter ein gemeinsamer Stromregler vorgesehen ist, der den aus der Differenz der beiden Stromrichterströme bestehenden Verbraucherstrom regelt und dessen Ausgang mit zwei Verstärkeranordnungen verbunden ist, die die Impulssteuergeräte der beiden Stromrichter in entgegengesetztem Sinne aussteuern, und wobei ferner eine'Einrichtung zur gleichsinnigen Änderung der Aussteuerung beider Stromrichter von der Art vorgesehen ist, daß sich ein gewünschter Kreisstrom ausbildet. Beim kreisstrombehafteten Betrieb sind zu jedem Zeitpunkt beide Stromrichter auf die Spannung des Verbrauchers ausgesteuert, so daß sie in ständiger Bereitschaft stehen, den Laststrom unverzüglich zu übernehmen. Außerdem stellt der Kreisstrom eine Grundbelastung dar, die verhindert, daß die Stromrichter im Lückbetrieb arbeiten. Dadurch wird einerseits ein geradliniger Übergang der Gleich- und Wechselrichterkennlinien erreicht und andererseits die hohe Verstärkung des Stromrichters auch bei sehr kleinem Laststrom beibehalten.The invention relates to an arrangement for controlling or regulating one in both current directions operated direct current consumer, via a circulating two-current converter reversing circuit is connected to an alternating current network, with a common one for both converters Current regulator is provided, which consists of the difference between the two converter currents consumer current regulates and whose output is connected to two amplifier arrangements that control the pulse control devices of the two converters in opposite directions, and also a'Einrichtung intended to change the modulation of both converters in the same direction is that a desired circular current is formed. In the case of operation with circuit current, there are at all times both converters controlled to the voltage of the consumer, so that they are in constant readiness stand to take over the load current immediately. In addition, the circulating current represents a basic load that prevents the converters from working in intermittent operation. This on the one hand becomes a rectilinear transition of the rectifier and inverter characteristics and on the other hand the high gain of the converter is maintained even with a very low load current. Eine Anordnung der eingangs genannten Art ist bekannt. In der bekannten Anordnung wird mittels eines besonderen Kreisstromreglers entsprechend einem vorgegebenen Kreisstromsollwert ein konstanter Kreisstrom von etwa 10 % des Nennstroms eingeregelt, unabhängig von der Höhe des fließenden Verbraucherstromes (BBC-Nachrichten, Oktober/November 1960, S. 520 und 521XAn arrangement of the type mentioned is known. In the known arrangement is means a special circulating current regulator according to a given circulating current setpoint a constant circulating current regulated by about 10% of the nominal current, regardless of the level of the flowing consumer current (BBC News, October / November 1960, pp. 520 and 521X "Bedingt durch das zeitverzögernde Verhalten des Kreisstromreglers werden die Stromrichter dieser bekannten Anordnung zusätzlich zum statischen Kreisstrom (10% des Nennstroms) noch mit einem dynamischen Kreisstrom belastet, der in dem Moment auftritt, in dem die Aussteuerung des Stromrichters, der gerade den Verbraucherstrom führt, in Richtung zunehmender Gleichrichterspannung vergrößert wird. Das Auftreten des dynamischen Kreisstromes ist"Due to the time-delayed behavior of the circulating current regulator, the converters of these are well-known Arrangement in addition to the static circulating current (10% of the nominal current) with a dynamic one Circulating current is loaded, which occurs at the moment in which the modulation of the converter, which is currently carrying the consumer current, is increased in the direction of increasing rectifier voltage. The occurrence of the dynamic circulating current is ίο darauf zurückzuführen, daß der Kreisstrom über einen Regler, der naturgemäß nicht beliebig schnell sein kann, geregelt wird. Beim Auftreten von Störgrößen in der Kreisstrom-Regelstrecke kann der Kreisstrom daher nur relativ langsam nachgeregelt werden, so daßίο due to the fact that the circulating current has a Regulator, which naturally cannot be as fast as you want, is regulated. When disturbance variables occur In the circulating current controlled system, the circulating current can therefore only be readjusted relatively slowly, so that is er vorübergehend sogar die Höhe des Nennstroms der Anlage erreichen kann.is it temporarily even the level of the rated current of the Plant can achieve. Ausgehend von solcher bekannten Anordnung liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, weiche den Kreisstrom nicht konstantOn the basis of such a known arrangement, the object of the invention is to provide an arrangement to create, soften the circulating current not constant so einregelt, sondern dem jeweiligen Betriebszustand anpaßt. Er soll gegen Null gehen, wenn der Strom des aktiven Stromrichters ansteigt, und er soll wieder ansteigen, wenn der Strom des aktiven Stromrichters abklingt. Darüber hinaus sollen dynamische Kreisströme unterdrückt werden.so regulates, but adapts to the respective operating status. It should go to zero when the current of the active converter increases, and it should increase again, when the current of the active converter dies down. In addition, dynamic circular currents be suppressed. Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Eingang jeder Verstärkeranordnung als Steuergrößen für den Kreisstrom eine erste feste Spannung im Sinne einer Erhöhung des Stromes des zugehörigen Stromrichters und eine zweite Spannung, die dem Strom des jeweils zur anderen Verstärkeranordnung gehörigen Stromrichters proportional ist, im Sinne einer Erniedrigung des Stromes des zugehörigen Stromrichters zugeführt ist.In an arrangement of the type mentioned at the outset, this object is achieved according to the invention in that that the input of each amplifier arrangement as a control variable for the circulating current is a first fixed Voltage in the sense of an increase in the current of the associated converter and a second voltage, which is proportional to the current of the converter belonging to the other amplifier arrangement, is supplied in the sense of a lowering of the current of the associated converter. Die grundsätzliche Möglichkeit, den Kreisstrom einer kreisstrombehafteten Zweistromrichter-Umkehrschaltung mit steigendem Verbraucherstrom zu vermindern, ist bekannt (Siemens-Zeitschrift, September 1965, H. 9, S. 1079 bis 1083, insbesondere Bild 1 und S. 1080, rechte Spalte, Abs. 2, letzter Satz). Diese bekannte Anordnung arbeitet jedoch mit zwei Stromreglern. An Hand eines Ausführungsbcispiels sei die Erfindung erläutert.The basic possibility of the circulating current of a circulating two-current converter reversing circuit It is known to reduce it with increasing consumer current (Siemens-Zeitschrift, September 1965, H. 9, pp. 1079 to 1083, in particular Fig. 1 and p. 1080, right column, para. 2, last sentence). This known arrangement, however, works with two current regulators. On the basis of an exemplary embodiment, let the Invention explained. F i g. 1 zeigt den Starkstromkreis einer kreisstrombehafteten Zweistromrichter-Umkehrschaltung undF i g. 1 shows the power circuit of a circulating current Two-converter reverse circuit and F i g. 2 die erfindungsgemäße Anordnung zur Steuerung und Regelung.
In F i g. 1 werden die Stromrichtergruppen 1 und 2, im Beispiel Thyristoren in Drehstrombrückenschaltung, über nicht dargestellte Transformatorwicklungen von einem Drehstromnetz gespeist. Die Drosseln 4 und S begrenzen die Welligkeit und die Anstiegsgeschwindigkeit des Stromes. Die über Stromwand- ler 6 und 7 in den Drehstromzuleitungen zu den Stromrichtern 1 und 2 erfaßten Ströme werden über Zwischenwandler 8 und 9 umgewandelt, gleichgerichtet und an Widerständen in Spannungen umgeformt. Diese Spannungen U1 und U2 sind den Strömen I1 F i g. 2 the arrangement according to the invention for controlling and regulating.
In Fig. 1, the converter groups 1 and 2, in the example thyristors in a three-phase bridge circuit, are fed from a three-phase network via transformer windings (not shown). The chokes 4 and S limit the ripple and the rate of rise of the current. The currents detected via current transformers 6 and 7 in the three-phase supply lines to converters 1 and 2 are converted via intermediate transformers 8 and 9, rectified and converted into voltages at resistors. These voltages U 1 and U 2 are the currents I 1 und I2 der Stromrichter 1 und 2 proportional. An Stelle des Motors 3 kann auch ein anderer Verbraucher angeschlossen sein. Mit 10 ist die gesondert herausgezeichnete Induktivität des Motors 3 bezeichnet.
In F i g. 2 bildet das Ausgangssignal eines über-and I 2 of the converters 1 and 2 proportionally. Instead of the motor 3, another consumer can also be connected. With 10 the separately drawn out inductance of the motor 3 is designated.
In Fig. 2 forms the output signal of a geordneten Regelverstärkers 11 die Führungsgröße für den Laststrom. Als Stromregler ist für beide Stromrichter 1 und 2 ein gemeinsamer Regler 20 vorgesehen, dessen Eingang die vom Regler 11 ge-ordered control amplifier 11 the reference variable for the load current. As a current regulator is for both Converter 1 and 2 a common regulator 20 is provided, the input of which is the
DE19671588493 1967-10-30 1967-10-30 Arrangement for controlling or regulating a direct current consumer operated in both directions of current Expired DE1588493C3 (en)

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