DE1613632A1

DE1613632A1 - Steuerschaltung fuer statische Umformer

Info

Publication number: DE1613632A1
Application number: DE1967E0033938
Authority: DE
Inventors: Ainsworth John Desmond
Original assignee: English Electric Co Ltd
Current assignee: English Electric Co Ltd
Priority date: 1966-05-06
Filing date: 1967-05-05
Publication date: 1970-09-10
Also published as: DE1613632B2; CH471499A; GB1170248A; DE1613632C3; US3466525A; SE343995B; JPS4623986B1

Description

PATENTANWÄLTE

DIPL-ING-CURTWALLACh

DIfMNO, GONTHER K0CH 1113832

, TINO HAIBACH

_t 5« WH 1967

4-0 843 "*

The English. EIeetrie Gompanf limited, lenäön I_eQ> ^» England.

Steuerschaltung für statisalie

Die Erfindung betrifft eine. ite.u§3«gghaltung für Umformer CStroBiriGlatgr) j-d.!ι«
Umwandlung mn WeiJhsejLsifr-Qm in.

Jjie Erfindung rielrfcet gigji femg,|

Steuerscnaltung zum Anl^ggn >©n MMiiöpulSßn am steuerte forrioktung in e.in@m.

rionter) zur Umwandlung elektriaefte.re stramm, und #leiöliitrsmsyp1?emen und w§tst 'e.ine.n zur Entwicklung der erwäiinten Iinpj.ljS§ mit eiii@3P ^n djsi» eines Eingangs signal© afeiiängigjgn i^SiiSfiiSi^efiigrif Sttf _t d^s erwähnte Signal eine funk^i§n i^fiiiieine^ liff§2?§iz zwfsahen dem -vorlief§nd#n «nd fgiwtt^psMia Wirt wählten, dem einen der erwähnten §3rafßffl^tii§miii ®V-Mß,-.ist

f ■.. - -.-■. ." . ■■■■■■

um sofdie Frequenz der erwähnten Impulse ^ela^i¹? zjM W§g&f«i« zu heeinfiuLSsien y.nd ^en 2üiidwililEel ^u<s£^l! in

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solchen Sinne zu steuern, daß die erwähnte Differenz in Richtung auf HuIl vermindert wird, wobei das Wechselstromsystem eine derart hphe Trägheit aufweist, daß seine Frequenz und Phase durqh jeglichelnderungen in der Betriebs»* leistung des Umformers nicht wesentlich berührt werden«

Der Zündwinke.l "(5L" ist definiert als die &röß# in elektric sehen Graden» durch welche der Zündzeitpunkt jeder speziellen gesteuerten Vorrichtung, beispielsweise eines Quecksilber^ sumpfventils Oder gineg Thyristors, folgend auf den Zpit^ punkt der natürlighgn Kommutatip.n des Ventils verzögert wird., diho deiiiZiitpunkt» in dem sein Anpdenpot^ntial über s@in KathodenpQteniiial steigt» ?i.e mittlere G-leichspannusg des formers ist annähernd proportional zu cog CC₉

Wechselstromsystem §ine. h©he Lgiptunf und eint fast unbegrenzte_f mind§i1i©ns. gehr hghg Eehar-runggkraft aufweist, Wird seine fr-ejpejiz und fhasg, wie obe.n erwähnt, dmrQh den Umfarme.r vgrna§hlä.ssigTöaj« b@©infltiß.t? die 0szillatörfr§g.uen b,e.e.influßt 4a&§r- SS€ Weah.s§lptr©m§yst§m niaht, dif Impuls« f©lg§ffequenz dieses Oszillators igt im §ingesshwungenen Zustand glelcjh der^%

iig ist Y§j?ziigswe,ise zur Sttutrung mthr§re3p Ventile in e.iiiem Mehi»phase,iiumfeCTi©r aUsggbtWst, Wöbgi i§r Ausgang des OsiSiilfefeeFS mit um Stfue,j?elekt?Qäßft d§f zugehörigen f

- 3 -■■".- ..'-■■

über einen Ringzähler, verbunden ist und wobei die Impulsfolgefrequenz in diesem -Fall gleich einem .Vielfachen..eier festen-frequenz, gleich der Anzahl der Phasen oder "Pulszahl" des Umformers ist.- ;

Weiterhin wird der Zündwinkel " CLⁿ zweckmäßigerweise von minimalen,und maximalen Grenzen durch Steuerschaltungen beschränkt-, welche-die Rückstellung des Oszillators unter- , drücken oder die zwangsläufige Rückstellung derart bewirken, d.aß Umwandlungsfehler unter extremen Bedingungen vermieden werden, und die Synchronisierung aufrecht erhalten wird, wenn die Steuerschleife (Rückkopplung) ihre Sättigung erreicht»..■■....-■ ■...·. . . «^ .:...."-■,

jßiner der Hauptvorteile dieser Erfindung besteht darin, daß dann, wenn, die Wechselspannungsversprgung des Umformers wesentliche harmonische: Komponenten öder in. Mehrphasenschaltungen verschiedene W.erte für jede Phase (entweder in der G-röße oder relativen Phas.e) für sich aufweist, die Stellungen der Zündimpulse von diesen Bedingungen unberührt sind, da sie in Abhängigkeit von der Frequenz eines freilaufenden Oszillators erzeugt.werden und somit nicht direkt durch derartige Entstellungen in der Wechselspannungsversorgung beeinflußt werden» -., ..._;. . ·

Die Erfindung ist von besonderer Zweckmäßigkeit bei großen

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Umformeranlagen,- "beispielsweise solchen, wie sie bei der Hochspannungs-Gleichspannungsübertragung oder in großen Walzwerken verwendet werden, da die Wirkung der Harmonischen in diesen Fällen "beträchtlich sein kann und auch die Impedanzen des Wechselstromsysteme nicht mehr vernachlässigbar sein können.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Figur 1 schematis.ch eine G-esamt-Sechsphasenumf ormerschaltung;

Figur 2 eine Blockschaltung der in Figur 1 gezeigten Zündimpuls-Steuerschaltung;

Figur 3(a) bis 3(e) feste an verschiedenen Stellen der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Schaltungen erhaltene Wellenformen, d.h.-solche, die unabhängig vom um— formerbetrieb sind?

Figur 4(a) bis 4(d) und 6(a) bis (d) Wellenformen, die an verschiedenen Stellen in der in Figur 2 gezeigten Steuerschaltung bei drei verschiedenen Arbeitsbe-. dingungen erhalten wurden.

In Figur 1 ist eine Sechspulsstromrichterschaltung mit sechs gesteuerten Quecksilbersumpfventilen 1 bis 6 gezeigt. Die Schaltung weist im einzelnen eine Dreiphasenwechselstrom-Iieistungsquelle 7 auf, deren Ausgang an der sterngeschalteten

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Primärwicklung eines Umforraertransformators 8. anliegt, dessen Sekundärwicklungen mit den Anoden-Käthodenverbindungen von in Serie geschalteten Ventilen 1 und 4 bzw. 3 up.d 6 bzw. 5 und 2 verbunden sind-. Die Kathoden der Ventile f, 3 und 5 sind miteinander mit einer bleichstrqmklemme SlA über eine Glättungsdrossei 10 verbunden, und die Anöden der Ventile 4, 6 und 2 sind miteinander mit einer Grleich— stromklemme 9.B verbunden, p.iese'Klemmen 9A und 9B kpnnen entweder mit einer G-leichstromlast verbanden sqin( Gleiohrichterwirkungsweise)., oder sie können von einer^externen Gleichspannungsquelle^^ (lechselrichterWirkungsWeisel gespeist sein_o Ein Gleichstrpmtransfpiiiiator "|t ist^ mit^ der'ψιτ Klemme 9A benachbarten Leitung geko.ppe.l-f;. ,

!Der Ausgang der Wechselstromleistungsquelle 7 steht ebenfalls mit einer in Dreieck geschalteten Primärwicklung eines Spannungstransformators 12 in Verbindung, dessen Sekundärwicklungdiametral sternförmig derart verbunden ist, daß eine sechsphasige Eingangsgröße für eine Gittersteuerschaltung 13 für die Ventile erzeugt wird.

Die Steuerschaltung 13; ist ä-l¹ ?1-β^ 2 im einze.lrten gezeigt. Sie weist grundsätzlich einen Qs,zillatpr H? |ift^eB ^i?|S-zähler \ß und für 3e4e Phase f4?i.e Ztina^n^elsteuorsghal^ 15 auf, welche den Wert des Zündwirtke^s, ( 4 | in i^tl^ ' Zyklus für jedes Vent|l zwischen zwei yo^gege.benen. ^reiizen beschränkt.' ■"-■- : -: / ;

Der Oszillator liefert zur Betätigung des Ringzählers 16 Kurzpulsausgangsgrößen mit einer lOlgefrequenz, die im eingeschwungenen Zustand gleich dem Sechsfachen der Frequenz des Umf ormer-V/echselstromsystems ist. insbesondere ist der Oszillator derart ausgebildet, daß seine Impulsfolgefrequenz durch die Axisgangsspannung von einem G-leichstromverstärker gesteuert wird, wobei die Iinpulsfplgefrequenz proportional zu dieser Ausgangsspannung ist, die ihrerseits proportional zur Differenz zwischen einem geforderten, durch ein Potentiometer 2Q eingestellten Strom und dem tatsächlichen Umformer-Gleichstromausgangsstrom ist, der durch den Stromtrans— formator 11 bestimmt ist. Die relative Phase der Impulse liegt derart, daß die zugehörigen Ventile bei einem Zündwinkel ■gezündet werden, der vom Gleichstromlastwiderstand abhängt. Wenn demnach der tatsächliche Strom größer oder kleiner ist als der geforderte, so wird das sich erge/bende Dehler signal durch den Verstärker "|9 verstärkt, um die Oszillatprfreguenz abzusenken oder zu erhöhen und um dadurch den Zündwinkel 0( zu verringern oder zu vergrößern und diesen Stromfehler zu korr.irgieren.

Der Oszillator benimmt sich daher wie ein Summenfehlersystem. (integral-of-error ^ys.te?¹),» 4a im e.ingesehwungenen Zvistand, vorausgesetzt, dafi die Steiifrsch^eife nicht gesättipl; ist, die Ausgangsgröße vom Verstärker ψ Χψαψτ^ konstant bei kpn-Btanter TWechselstrpmfreq^uenz des IImforme,rs.ys^ems ist, ; -.;.;v--:.

ORJGINALiNSPECTED

Der Oszillator weist hier einen Miller-Integrator 21 auf, der eine ins Positive gehende Auflaufspannung erzeugt, die mit einer Rate proportional zu seiner Eingangsspannung ansteigt? der Oszillator* weist ferner einen "bistabilen Eccles-Jordan -Trigger 22 auf, der seinen Zustand "bei einem · vorgegebenen Niveau dieser Auflaufspannung ändert; die Ausgangsgröße dieser Triggerschaltung wird über eine UND-Schaltung '=23 und eine ODER-Schaltung 24 einem Impulsgenerator 25 zugeführt, vorausgesetzt, daß diese Schaltungen (wie unten beschrieben) richtig betätigt werden. Dieser Impulsgenerator versorgt eine Ausgangsstufe 26, die ihrerseits ihren Ausgangsimpuls zum Eingang des Miller-Integrators rückkoppelt und den Ausgang dieser Schaltung auf Spannung Null zwangsläufig rückstellt; zusätzlich treibt die Ausgangsstufe 26 den Ringzähler 1.6 derart, daß eine Ausgangsgröße der zugehörigen Stufeji 28 bis 33 an das .Gitter des, mit dieser Stufe verbundenen gesteuerten Ventils angelegt wird.

Die Steuerschaltung 15 beschränkt, wie oben erwähnt, den Wert des Zündwinkels {Oi. ) des zugehörigen Ventils zwischen zwei vorgegebenen Grenzen; diese Schaltung ist vorgesehen, um das Versagen des Umformers zu vermeiden, wenn größere schnell verlaufende Störungen auftreten, welche bestrebt sind, einen dauernden Verlust der Synchronisierung zwischen dem Oszillator und dem Wechselstromsystem hervorzurufen. Die Begründung für eine.derartige Beschränkung des Zündwinkels ist zweifach? :. .

.A

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a) (K muß normalerweise positiv sein, um zu gewährleisten, daß die Anodenspannung im Augenblick des Zündens positiv ist, ein typischer Wert ist C\ = 5° (Gleiehriehterspitz enimpuls) und

Td) der maximale Wert von ΰ\ muß "beschränkt sein» um während des Umkehrens (Inversion) einen Kommutationsfehler zu verhindern. Beispielsweise könnte ein Wert von i^f =170 (Inversionsbegrenzungsimpuls) zugelassen werden, mit . einer Zeit (Randwinkel) von 10° (elektrisch), bevor die Anodenspannung positiv gegenüber ihrer Kathode wird, um das Ventil zu entionisieren.

Im einzelnen weist jede derartige Steuerschaltung 15 zwei parallele Zweige auf, die von einer zugehörigen'Phase des Transformators 12 gespeist werden? der eine Zweig leitet die 3^-_m±_n -Impulse und der andere leitet die ¹A ₁ .»—Impulse her. Der erwähnte eine Zweig weist eine Phasenverzögerungs- ' schaltung 35 ("beispielsweise 5° Verzögerung) auf, an die sich ein Verstärkungsbegrenzer (squarer, Rechteckerzeuger) 36 anschließt. Ein Differentiator 37 wandelt die voreilenden und nacheilenden Kanten der Rechteckwelle des Squarers 36 in Kurzimpulse um und überträgt nur die ins Positive gehenden ImpulseJ diese Impulse treten zu einer ^eit auf, die dem Zündwinkel von 5° entspricht. Daran ist eine bistabile Eccles-Jordan-Triggerschaltung 38 angeschaltet, sowohl um Ausgangsimpulse vom Differentiator 37 und die Zündimpulse .für das zugehörige Ventil aufzunehmen? die ersteren Impulse

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bewirken eine "eingestellt"-Wirkung an diesem Trigger und die letzteren Impulse "bewirken eine ''Bücksteil""—Wirkungj die Ausgangsgröße dieser Triggerschaltung 38 wird dem einen Eingang einer UIO)-Sehaltung39 und als ein "Bückstell-Unterdrückungsimpuls" für den Oszillator dem einen Eingang der UND-schaltung 23 darin zugeführt« Jede Ausgangsgröße der UHD-Schaltung*· wirkt als "zwangsläufige Rückstellung^· auf ■ den Oszillator 14··

Die andere Eingangsgröße für die UND-Schaltung 39 wird durch den anderen Zweig der Steuerschaltung 15 versorgt} dieser Zweig weist eine Phasenumkehrschaltung 41 auf, auf die eine Phasen-Yoreilsehaltung 42 (beispielsweise 10° Voreilung "bewirkt (?(_._. = 170°) folgt, wobei die Ausgangsgröße in einen yerstärkungsbegrenzer 43 und einen Differentiator 44 eingespeist wird und nur die ins Positive gehenden Impulse zur UND-Schaltung 39 übertragen werden.

Die Wirkung des Oszillators 14 und des Ringzählers 16 "besteht daher darin, die gesteuerten Ventile 1 bis 6 (in der gezeigten Anordnung) in zugehörigen Augenblicken zwischen <A ^_n-. und .

<A . ." , die zur Auf recht erhaltung d-es gewünscht en Ausgängsir -. max ο

stroms vom Umformer notwendig sind, zu zünden} die Steuerschaltung hat eine zweifache Wirkung:

a) zwangsläufige Rückstellung _% wodurch, wenn irgendeine Schaltung 39 eine Ausgangsgröße hat, der Impulsgenerator getriggert (getastet) wird, ob oder ob nicht die Ausgangs-

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. - 10 -

spannung des Integrators 24 auf das kritische Niveau der Triggerschaltung 22 angestiegen ist, und

b) Unterdrückung der Rückstellung, wodurch, wenn keine Ausgangsgröße von irgendeiner Triggerschaltung 38 vorliegt, die Schaltung 22 nicht in der Lage ist, den Impulsgenerator 25 anzutriggern (zu tasten);

es sei bemerkt, daß unter dieser "Bedingung der "zwangsläufige Rückstellungs-"Impuls von der UND-Schaltung 39 ebenfalls unterbunden wird. ·

Die Wirkungsweise dieser Schaltungen ist unter Bezugnahme auf die Figuren 3(a) "bis (e) und Figuren 4(a) bis (d) und 6(a) bis (d) besser zu verstehen, in denen Wellenformen gezeigt sind, die an verschiedenen Teilen dieser Schaltungen unter verschiedenen. Arbeitsbedingungen erhalten wurden«

Sn sei zuerst auf Figur 3 Bezug genommen, in welcher feste Wellenformen gezeigt sind, d.h. solche, die unabhängig vom Umformer-Betrieb«» sind,, Diese sind für eine spezielle Steuerschaltung 15 gezeichnet? andere derartige Wellenformen existieren in den verbleibenden Steuerschaltungen, die mit aufeinanderfolgenden Phasenwinkeln von 60° versetzt sindο Die Figur 3(a) zeigt die an die erwähnte Steuerschal-

V>^renhseltung angelegte Si&ftgKKtromversorgungswellenform, Figur 3(b) zeigt die Ausgangsgröße von ihrem Rechteckformer 36 und Figur 3(0) zeigt die Ausgangsgröße von ihrem Rechteckformer 431- während 3(d) die ^_nH_n -Impulse am Ausgang ihres

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Differentiators 37 und 3(e) die *Λ _m -Impulse am Ausgang ihres Differentiators "44 zeigt_c

Die Figur 4 ist mit der gleichen Zeitskala gezeichnet, und zeigt normalen Betrieb bei geschlossenem Regelkreis? es ist eine konstante Ausgangsspannung vom Verstärker 19 mit einem Wert vorhanden, welcher der freilaufenden Frequenz des Oszillators entspricht, d.h. dem Sechsfachen der Wechselstromversorgungsfrequenz. Insbesondere zeigt Figur (fe) die Auflauf-Ausgangsgröße des Miller—Integrators 21, wobei das Triggerniveau der Schaltung 22 plus V Volt und dL ^ 80° ist» Die bistabile Triggerschaltung 38 (Figur 4(b·)) wird frühefdurch

den CA. ^* -Impuls (Figur 3(d)) angetastet und wird durch min · .

die Ausgangsgitterimpulse von der Ausgangsstufe 26 rückgestellt, was im wesentlichen gleichzeitig mit dem Arbeiten der Schaltung 22 bei <Λ. = 80° erfolgte Es gibt keine zwangsläufige Rückstellung (Figur 4(c)), da die Impulseingangs-größen zur UND-Schaltung 39 nicht gleichzeitig auftreten«,

Die Figur 5 zeigt die Arbeitsweise an der ^_m^_n -■'-(&( =5°) Grenze? die Ausgangsgröße des Verstärkers 19 ist höher als der normale Wert, beispielsweise weil der geforderte Gleichstrom-Ausgangs strom nicht,, auch nicht bei maximaler Umformergleichspannung erreicht werden kann. Figur 5-(a) zeigt die Ausgangsgröße des Integrators 21, die schnell über das Triggerniveau bei +V ansteigt und gesättigt wird. An die UND-Schaltung 23 wird eine Eingangsgröße in dem Augenblick

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angelegt, in dem der Integrator dieses Triggerniveau überquert,und die andere Eingangsgröße wird dieser Schaltung "bei 0\_m*„ (figur 5(b)) angelegt, worauf eine Ausgangsgröße (Fig» 5(d)) an der Ausgangsstufe 26 bei <Ä = 5° entwickelt wird und die bistabile Schaltung 3$ zurückgestellt wird. Es ist wiederum keine zwangsläufige Rückstellung -vor- handen (Figur 5 Cc)).

Die Figur 6 zeigt die Arbeitsweise an der 0t_mnv - ( O{ - 170°) Grenze? die Ausgangsgröße des Verstärkers 19 ist niedriger als der normale Wert, "beispielsweise weil maximal mögliche Gleichstrom-Leitungsspannung als Umformer (die Gleichspannung ist negativ) verlangt ist. Figur 6(a) zeigt die Ausgangsgröße des Integrators 21, welche 'das Triggernivea.u nicht erreicht. In diesem Fall wird die Triggerschaltung· 38 . (Figur 4(b)) durch den CX · -Impuls eingetastet und nach

TuHi ο '

dem Auftreten des o{- -Impulses (Figur 3(e)) wird die UND-Schaltung 39 geöffnet und ein "zwangsläufiger Rückstellungen Impuls (Figur 6(c)) wird an die ODER-Schaltung 24 angelegt= Demgemäß wird der Impulsgenerator 29 getriggert und eine Ausgangsgröße (Figur 6(d)) wird an der Ausgangsstufe 26 entwickelti dieser Impuls wird rückgekoppelt, um die Ausgangsspannung des Integrators 21 auf Null zu vermindern.

Es ist somit zu erkennen, daß bei normalem Betrieb in Schleifensteuerung die Gitterimpulssteuerung in keiner Weise direkt durch die Wechselspannung beeinflußt wird, ausgenommen

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über die S teuer schleif e (Rückkopplung), und daß die Wirkung der ->{_m· - und (i _{m v} -Impulse als Endhalte augenblicklich erfolgt, ohne daß ein Überschießen vorhanden ist. Die,■Gitterimpulse treten somit normalerweise an gleichen Intervallen von 60 auf und sind unabhängig von "Harmonischen oder einer Asymmetrie der Wechselspannung* Überdies ist die Genauigkeit des Gitterimpulsabstands im Wesentlichen unabhängig von.der Genauigkeit der Komponenten des.Steuersystems. Wenn ^ an einer der Grenzen ist, dann wird die Arbeitsweise abhängig von den Wechselspannungen. .

Die Steuerschaltung ist nicht auf die spezielle gezeigte Anordnung beschränkt,und es können viele Abänderungen vorgenommen werden, ohne den Erfindungsbereich zu verlassene

!Beispielsweise kann der (A _mA„ -Zweig der Steuerschaltung 15

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durch Weglassen der Phasenverzögerungsschaltung 35 und durch Anlegen einer Wechselstromeingangsgröße direkt an den Verstärkungsbegrenzer 36zusammen mit einem festen negativen Gleiohstromsignal derart abgeändert werden, daß diese Schaltung 36 die Summe dieser beiden Signale aufnimmt. Die Wechselspannung selbst ist normalerweise derart vorgesehen, daß sie Null zu einem C\' ='0° entsprechenden Zeitpunkt überquert, so daß die wirksame ifullüberquerung am Eingang, zur Schaltung 36 wie vorher in Übereinstimmung zu (A ^_1n = 5 gebracht

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werden kann, wenn aber die Wechselstromspannung oder Frequenz sich ändert-, sich der Wert von (A ^a ^ derart ändert, daß der

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-H-

niedrigste Wert der Anoden-Kathodenspannung des V_entils in seinem Ztindaugenbliek ( iX ...= (A _mi ) Unabhängig von diesen Änderungen konstant bleibt.

Zusätzlich kann der $> -Zweig der Steuerschaltung derart abgeändert werden, daß während der Inversion (Umkehrung) ein im wesentlicher konstanter Leionisations— (Rand-)Winkel für die Ventile bei sich änderndem Spannungs- und Strombedingungen vorgesehen ist. Dies ist offensichtlich, wo die Impedanz des Umformertransformators 8 nicht vernachlässigbar ist. Eine Schaltung, die insbesondere zur Herstellung eines solchen.konstanten Randwinkels geeignet ist, ist in dem britischen Patent ........ _o.. (Anmeldung ITr„ 20276/66 vom

6. Mai 1966) oder dem deutschen Patent ...... „.». (deutsche Patentanmeldung vom 5. Mai 1967) der gleichen Anmelderin mit dem Titel "Statische Wechselrichter—Steuerschaltungen" beschriebenj die Schaltung ist derart ausgebildet, daß (A₁ bei steigendem Strom fortlaufend fällt.

Obwohl die Rückkopplung zum Verstärker 19 unter Bezugnahme auf die Gleichstrom-Ausgangsstromsteuerung beschrieben wurde, kann dieses Signal alternativ Gleichspannung, Gleichspannungsleistung, die Geschwindigkeit eines durch den Umformer gesteuerten Gleichstrommotors oder irgendeine andere geeignete Quantität sein.

Eine weitere Abänderung umschließt das Einsetzen einer Schaltung

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46 in die Ausgangsleitungen des Hingzählers 16, wie dies "."-in Figur 2 mit gestrichelten Linien gezeigt ist.- Diese Schaltung ist derart ausgelegt, daß sie den Umformer selbst startend macht, was für den gezeigten Zweiwegumformer die gleichzeitige Leitung von zwei in Serie^ liegenden Ventilen einschließt. Bei einer Ausbildungsform weist die Schaltung 46 sechs ODER-Schaltungen auf, deren jede mit dem Gitter eines entsprechenden Ventils verbunden ist und. zwei Eingänge von benachbarten Ausgängen des Ringzählers aufweist, beispielsweise würde die ÖDER-Schaltung für Ventil 1 zwei Eingänge von den Ringzählerausgängen T und 2 haben und die ODER-Schaltung für Ventil 2 würde zwei Eingänge von den Ringzählerausgängen 2 und 3 haben, usw. Bei einem anderen Ausfuhrungsbeispielg weist die Schaltung 46 sechs bistabile Schaltungen auf, deren jede mit dem Gitter eines entsprechendenVentils verbunden ist und welche durch zwei benachbarte Ausgänge des Ringzählers eingestellt, bzw.. rückgestellt werden; beispielsweise würde die .bistabile Schaltung für Ventil 1 durch den Ringzählerausgang 1 eingestellt und durch den Ringzählerausgang 2 rückgestellt werden,; wobei die bistabile Schaltung für Ventil 2 durch den Ringzähleräusgang 2 eingestellt und durch ' den Hingzählerausgang 3 rückgestellt würde, usw.» äer Gitterimpuls hat daher in jedem Fall eine rechteckige Wellenform mit einer Dauer von 60°. Alternativ kann jeder Gitterimpuls 120° sein, indem man jedes bistabile Rückstellsignal/derart anordnet, daß man es von einer Ringzählerstufe erhält, die um zwei Stellungen statt um eine versetzt ist* .

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Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf einen Dreiphasen-Zweiweg-(Sechspuls-)ümformer beschrieben wurde, ist es doch zu erkennen, daß die Erfindung in gleicher Y/eise auch auf einen m-Phasen η-Weg -Umformer anwendbar- ist, wobei, ic und η irgendeine Zahl einschließlich eins ist? ferner kann die Erfindung auch, obwohl sie für gittergesteuerte Ventile, beispielsweise Quecksilbersumpfventile,.beschrieben wurde, ■ fur Thyristoren Anwendung finden.

Zusätzlich ist die Oszillatorsteuerung nicht notwendigerweise durch" eine Gleiclistromgröße, wie beschrieben, bestimmt, sondern die Steuerung kann alternativ abhängig von einer '"echselstromsystemgröße erfolgen, beispielsweise eine Wechselstromleistuhg oder Phasenwinkel, wobei diese Größe sunächnt in ein G-leichstromsignal zur Steuerung des Oszillators iir'fewandelt wird«

- Patentansprüche -

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Claims

at e η t a η s ρ r ti c h e :

1. Steuerschaltung zum Anlegen von Zündimpulsen an eine gesteuerte Vorrichtung in einem statischen Umformer (Stromrichter) zur Umwandlung elektrischer Energie zwischen Wechselstrom-j^"S±H±ss±XEK» und Gleichstromsystemen, g e k e η η ze i c h η et durch einen Oszillator (14) zur Erzeugung der erwähnten Impulse mit einer Ausgangsfrequenz, die von der Größe eines Eingangssignals abhängt und woher dieses Signal eine Punktion Jeder Differenz zwischen den vorliegenden und gewünschte^ Werten einer- ausgewählten Größe ist, die einem der erwähnten Systeme eigen ist, um auf diese Weise die Frequenz der erwähnten Impulse relativ zum Wechselstromsystem zu "be einfluss en und den Zündwinkel ( 0Ί ) in einem derartigen Sinn zu steuern, daß die erwähnte Differenz auf ITuIl vermindert wird, wobei das Wechselstromsystem ein derartig hohes Beharrungsvermögen aufweist, daß seine Frequenz und Phase durch Änderung in der Arbeitsleistung des Umformers ir/; wesentlichen unberührt bleiben.

2. Schaltung nach Anspruch 1, g e k en η ze ic h ή e t durch eine Steuerschaltung (15) zur Verhinderung des Entstehens eines Ausgangsimpulses vom Oszillator vor einem vorgegebenen minimalen Zündwinkel " tX "_mj._n ¹J-Hd zum Erzwingen eines Ausgangsim«- ,pulseo bei einem vorgegebenen maximalen Zündwinkel ⁿ

■ ■ - .

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"bei Abwesenheit eines zwischen diesen Grenzen auftretenden Impulses.

•3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung ein bistabiles Element 38 aufweist, welches infolge eines bei dem erwähnten minimalen Mundwinkel erzeugten Signales einen Zustand und seinen anderen Zustand infolge eines Ausgangsimpulses vom Oszillator annimmt, und wobei ein UND-G-atter(39)eine Ausgangsgröße infolge eines bei dem erwähnten maximalen Zünöwinkel erzeugten Signales entwickelt, während das bistabile Element seinen einen Zustand annimmt, und wobei der Oszillator während der Periode, in der das bistabile Element seinen anderen Zustand einnimmt, an der Entwicklung seiner normalen Ausgangsgröße gehindert ist, wobei die Ausgangsgröße des UKD-Gatters zum Erzwingen eines Ausgangsimpulses vom Oszillator dient.

ο Schaltung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß die Steuerschaltung erste Mittel (35, 36) zur Aufnahme eines Wechselsignals aus dem Wechselstromsystem und der Erteilung einer Phasennacheilung sowie zweite Mittel (.37) aufweist, um den Zeitpunkt festzustellen, in welchem das verzögerte Signal den vorgegebenen Hullwert überquert, wodurch in diesem Zeitpunkt das erwähnte, bei minimalem Mundwinkel auftretende Signal erzeugt wird.

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5-ο Schaltung naeh Anspruch. 3, dadurch g e ken h ζ e ich net, daß die Steuerschaltung erste Mittel.zur Aufnahme eines Wechselsignals aus-dem Wechselströmsystem und₍ Hinzufügen eines negativen G-leichs.tronisignals sowie zweite Mittel aufweist, um den Zeitpunkt festzustellen, in welchem das " resultierende Signal den gegebenen Nullwert durchquert, wodurch in diesem Zeitpunkt das erwähnte, hei minimalem Zündwinkel auftretende Signal erzeugt wird_B:-; ".."..

ο Schaltung nach einem (3er Ansprüche 3 bis 5, dadurch g e k eη η ζ ei c h η e t , daß die Steuerschaltung erste . Mittel (4-1 "bis 43) zur Aufnahme eines Wechsel signals aus dem Wechselstromsystem aufweist, wöhei das Signal invertiert und eine Phasenvoreilung aufgeprägt wird, und wobei zweite Mittel (44).zur Feststellung des Zeitpunktes vorgesehen sind, in welchem das verzögerte Signal den gegebenen Nullwert überschreitet, wodurch in diesem Zeitpunkt das erwähnte, bei maximalem Zündwinkel auftretende Signal entwickelt wird«

7« S chältung nach einem der Ansprüche 3 "bi a' 5, ■ dadurch ge — k e η η ζ e i c h η et, daß die Steuerschaltung Mittel zur Entwicklung des bei dem erwähnten maximalen Zündwinkel auf*- tretenden Signales in der Weise aufweist, daß ein konstanter ■Deionisations-(Rand-)Winkel in Übereinstellung mit der Offenbarung in der britischen Patentanmeldung Kr. 20 276/66 (in

^z der vorliegenden Beschreibung erwähnt) gesehaffen wird.

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8. Schaltung nach einem der Ansprüche 3 "bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Oszillator ein bistabiles Element (22) aufweist, welches betätigbar ist, um einen Zustand infolge eines eine vorgegebene Größe erreichenden Eingangssignals anzunehmen und um seinen anderen Zustand infolge eines Ausgangssignals vom Oszillator anzunehmen, wobei weiterhin ein UND-Gatter (23) sowohl mit diesem Element und dem bistabilen Element in der Steuerschaltung zur Erzeugung eines erwähnten Ausgangsimpulses verbunden ist, wenn beide Elemente ihre ersten Zustände annehmen, und wobei eine Hilfsschaltung (24) zur Erzeugung eines erwähnten Ausgangsimpulses infolge einer Ausgangsgröße vom UND-Gatter (39) und der erwähnten Steuerschaltung vorgesehen ist.

9. Schaltung nach Anspruch 8, dadurch g e k e.n η ζ e i c h net, daß die Hilfsschaltung ein ODER-Gatter aufweist, welches mit den UND-Gattern sowohl-im Oszillator und den Steuerschaltungen verbunden ist„

10. Schaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Impulsfolgefrequenz des Oszillators im eingeschwungenen Zustand gleich der festen

• Frequenz des Wechselstromsystem ist.

11. Schaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet", daß der statische'Umformer (Strom-

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rieht er.) für Vielphasen-p-Pulsbetrieb ausgebildet ist und ρ gesteuerte in m-Phasen n*-Weg Ausbildung angeordnete Torrichtungen und eine -gleiche; Anzahl (p) der erwähnten Steuerschaltungen in gemeinsamer Verbindung mit dem Oscillator .aufweist , wobei die Ausgangsimpulse vom Oszillator . aufeinanderfolgend an die Steuerelektroden der zugehörigen Vorrichtungen über einen Ringzähler mit ρ Stufen, die in entsprechender Weise mit den erwähnten Vorrichtungen verbunden sind, angelegt wird.

I2o Schaltung nach Anspruch 11, & e k e η η ζ e ich η e: t durch eine selbst start ende Schaltung (4-6) für den Umf ormer* die zwischen die gesteuerten Vorrichtungen und den Ringzähler eingesetzt ist und zur Zündung von η ".Vorrichtungen gleich-. zeitig in irgendeiner derm Phasen betätigb&r ist»

I3. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch g e k e η η ζ ei c h η e t ,/daß die erwähnte ausgewählte Größe dem Gleichstromsystem eigen ist*

H. Schaltung nach Anspruch 13, dadurch g e k en η ζ ei c h net , daß die ausgewählte Größe des Gleiehstromsystems ein elektrischer Parameter desselben iat_t beispielsweise Gleichspannung, Gleißhstrom oder Gleichstromleistung*

15«, Schaltung nach einem der "Ansprüche t bisM^ dadurch g e: . k e η η ζ e i c h η et , 4aß die Schaltung im; einem Hoch«. Gleichströmübertrag.uiigösygtem Verwendtitig

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