DE1613632B2 - Schaltungsanordnung zur steuerung eines einen wechselstromkreis und einen gleichstromkreis miteinander verbindenden netzgefuehrten stromrichters mit gesteuerten ventilen - Google Patents
Schaltungsanordnung zur steuerung eines einen wechselstromkreis und einen gleichstromkreis miteinander verbindenden netzgefuehrten stromrichters mit gesteuerten ventilenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Steuerung eines einen Wechselstromkreis und
einen Gleichstromkreis miteinander verbindenden netzgeführten Stromrichters mit gesteuerten Ventilen, mit
einem in seiner Frequenz steuerbaren Oszillator zur Erzeugung von Zündimpulsen für die gesteuerten
Ventile, wobei das Integral der Oszillatorfrequenz den
Zündwinkel bestimmt und die Frequenz des Oszillators von einem Regelsignal gesteuert ist, das aus der
Differenz zwischen einer zu regelnden Ausgangsgröße des Stromrichters und einem Sollwert abgeleitet ist.
Es ist bereits eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art bekannt (deutsche Auslegeschrift
11 99 378). Derartige Schaltungsanordnungen haben gegenüber Schaltungsanordnungen, bei denen der
Zündwinkel der Zündimpulse unmittelbar durch eine Phasenbeziehung zur Netzspannung des Wechselstromkreises
abgeleitet wird, den Vorteil, daß der Zündwinkel durch Oberwellen oder andere Störungen der Netzwechselspannung
weniger beeinflußbar ist und damit ein stabilerer Betrieb erreichbar ist. Der Stromrichter
dient bei der bekannten Schaltungsanordnung zur Speisung eines Gleichstromverbrauchers, insbesondere
eines Gleichstrommotors, aus einem Wechselstromnetz. Der Oszillator besteht aus zwei im Gegentakt
arbeitenden Transistoren und einem Ausgangstransformator mit mit den Steuereingängen der Transistoren
verbundenen, die Schwingungen erregenden Mitkopplungswicklungen. Die Frequenz des Oszillators wird
durch Beaufschlagen einer Vormagnetisierungswicklung des Transformators mit einem Steuergleichstrom
oder durch Speisen des Oszillators mit einer Steuergleichspannung (anstelle einer festen Gleichspannung)
gesteuert. Die Nulldurchgänge der Ausgangswechselspannung des Transformators bestimmen die Zündzeitpunkte
der gesteuerten Ventile des Stromrichters. Bei dieser Schaltungsanordnung besteht die Gefahr, daß bei
schnellen oder starken Änderungen des Sollwertes oder von Störgrößen der Synchronismus der Zündimpulse
mit der Netzspannung des Wechselstromkreises verloren geht, d. h., daß der zulässige maximale oder
minimale Zündwinkel über- bzw. unterschritten wird und sich damit ein unzulässiger Betriebszustand
einstellt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art
zuschaffen, bei der die Zündimpulse den zulässigen Zündwinkelbereich nicht verlassen können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Oszillator eine zeitlich ansteigende
Spannung erzeugt wird, deren Anstieg vom Regelsignal gesteuert und diesem proportional ist und die
normalerweise beim Überschreiten eines vorgegebenen Wertes auf Null zurückgestellt wird, wobei zum
Zeitpunkt der Rückstellung zugleich ein Zündimpuls abgegeben wird, und daß eine mit einem Wechselspannungseingangssignal
des Wechselstromkreises beaufschlagte Begrenzungsschaltung für einen minimalen und
einen maximalen Zündwinkel derart vorgesehen ist, daß die Begrenzungsschaltung jeweils beim minimalen und
maximalen Zündwinkel einen Impuls erzeugt, wobei durch den beim minimalen Zündwinkel erzeugten
Impuls das Rückstellen des Oszillators und die Abgabe eines Zündimpulses erst beim Auftreten dieses Impulses
freigegeben werden, auch wenn die zeitlich ansteigende Spannung des Oszillators den vorgegebenen Wert
bereits vorher überschritten hat, und der beim maximalen Zündwinkel erzeugte Impuls ein vorzeitiges
Rückstellen und die gleichzeitige Abgabe eines Zündimpulses erzwingt, wenn zu diesem Zeitpunkt die zeitlich
ansteigende Spannung des Oszillators den vorgegebenen Wert noch nicht überschritten hat
Durch die Erfindung ist sichergestellt, daß auch bei
auftretenden Störungen, die ein vorzeitiges oder zu spätes Aussenden eines Zündimpulses von dem
Oszillator bewirken wurden, Zündimpulse nur zu geeigneten, d. h. zulässigen Zündzeitpunkten abgegeben
werden, so daß ein ordnungsgemäßer Betrieb der Schaltungsanordnung aufrechterhalten wird. Die Begrenzungschaltung
wirkt direkt auf den Oszillator ein und bei einem Betrieb der Schaltungsanordnung an
einer Phasengrenze wird der Oszillator automatisch auf der gleichen Phase gehalten, so daß er entsprechend
unmittelbar bereit ist, die Lage der Zündimpulse von der Grenze für den minimalen oder maximalen Zündwinkel
fortzubewegen, wenn der Störimpuls oder die Störung beendet ist.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist insbesondere bei großen Stromrichteranlagen zweckmäßig,
wie sie beispielsweise bei der Hochspannungs-Gleichspannungsübertragung zur Umwandlung von
Wechselspannung in Gleichspannung bzw. Gleichspannung in Wechselspannung verwendet werden, da die
Wirkung der auftretenden Oberwellen in diesen Fällen beträchtlich sein kann und auch die Impedanzen der
Wechselstromsysteme nicht mehr vernachlässigbar sind.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung und anhand der Zeichnung näher erläutert; in der
Zeichnung zeigt
F i g. 1 schematisch eine Gesamt-Sechsphasenstromrichterschaltung,
F i g. 2 eine Blockschaltung der in F i g. 1 enthaltenen Zündimpuls-Steuerschaltung,
F i g. 3a bis 3e feste an verschiedenen Stellen der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Schaltungen enthaltene
Wellenform, d. h. solche, die unabhängig vom Stromrichterbetrieb sind,
F i g. 4a bis 4d und 6a bis 6d Wellenform, die an verschiedenen Stellen der in F i g. 2 gezeigten Steuerschaltung
bei drei verschiedenen Arbeitsbedingungen erhalten wurden.
In F i g. 1 ist eine Sechspulsstromrichterschaltung mit sechs gesteuerten Quecksilbersumpfventilen 1 bis 6
gezeigt. Die Schaltung weist im einzelnen eine Dreiphasenwechselstrom-Leistungsquelle 7 auf, deren
Ausgang an der sterngeschalteten Primärwicklung eines Stromrichtertransformators 8 anliegt, dessen Sekundärwicklungen
mit den Anoden-Kathoden-Verbindungen der in Serie geschalteten Ventile 1 und 4 bzw. 3 und 6
bzw. 5 und 2 verbunden sind. Die Kathoden der Ventile 1,3 und 5 sind miteinander mit einer Gleichstromklemme
9/4 über eine Glättungsdrossel 10 verbunden, und die
Anoden der Ventile 4,6 und 2 sind miteinander mit einer Gleichstromklemme 9ß verbunden. Diese Klemmen 9A
und 95 können entweder mit einer Gleichstromlast verbunden sein (Gleichrichterwirkungsweise), oder sie
können von einer externen Gleichspannungsquelle (Wechselrichterwirkungsweise) gespeist sein. Ein
Gleichstromtransformator 11 ist mit der zur Klemme 9/4 benachbarten Leitung gekoppelt
Der Ausgang der Wechselstromleistungsquelle 7 steht ebenfalls mit einer in Dreieck geschalteten
Primärwicklung eines Spannungstransformators 12 in Verbindung, dessen Sekundärwicklung diametral sternförmig
derart verbunden ist, daß eine secbsphasige Eingangsgröße für eine Gittersteuerschaltung 13 für die
Ventile erzeugt wird.
Die Steuerschaltung 13 ist in F i g. 2 im einzelnen gezeigt. Sie weist grundsätzlich einen Oszillator 14,
einen Ringzähler 16 und für jede Phase eine Zündwinkeibegrenzungsschaltung 15 auf, welche den
Wert des Zündwinkels <x in jedem Zyklus für jedes Ventil auf einen Bereich zwischen zwei vorgegebenen
Grenzen beschränkt.
Der Oszillator liefert zur Betätigung des Ringzählers 16 kurze Impulse mit einer Folgefrequenz, die im
eingeschwungenen Zustand gleich dem Sechsfachen der Frequenz des Umformer-Wechselstromsystems ist. Die
Impulsfolgefrequenz des Oszillators wird durch die Ausgangsspannung eines Gleichstromverstärkers 19
gesteuert, wobei die Impulsfolgefrequenz proportional zu dieser Ausgangsspannung ist, die ihrerseits proportional
zu dieser Ausgangsspannung ist, die ihrerseits proportional zur Differenz zwischen einem geforderten,
durch ein Potentiometer 20 eingestellten Strom und dem tatsächlichen Ausgangsgleichstrom des Stromrichters
ist, der durch den Stromtransformator 11 erfaßt wird. 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 ergebende
Fehlersignal durch den Verstärker 19 verstärkt, um die Oszillatorfrequenz abzusenken oder zu erhöhen und um
dadurch den Zündwinkel α zu verringern oder zu vergrößern und diesen Stromfehler zu korrigieren.
Der Oszillator weist einen Miller-Integrator 21 auf, der eine ins Positive gehende Spannung erzeugt, die mit
einer Steilheit proportional zu seiner Eingangsspannung ansteigt; der Oszillator weist ferner einen bistabilen
Eccles-Jordan-Trigger 22 auf, der seinen Zustand bei einem vorgegebenen Niveau dieser ansteigenden
Spannung ändert; die Ausgänge 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 21 rückkoppelt und den Ausgang dieser Schaltung
auf Spannung Null zwangsläufig rückstellt; zusätzlich treibt die Ausgangsstufe 26 den Ringzähler 16 derart,
daß eine Ausgangsgröße der zugehörigen Stufe (28 bis 33) an das Gitter des mit dieser Stufe verbundenen
gesteuerten Ventils angelegt wird.
Die Begrenzungsschaltung 15 beschränkt, wie oben erwähnt, den Wert des Zündwinkels <% des zugehörigen
Ventils auf einen Bereich zwischen zwei vorgegebenen Grenzen; diese Schaltung ist vorgesehen, um das
Versagen des Stromrichters zu vermeiden, wenn größere, schnell verlaufende Störungen auftreten,
welche fähig sind, einen dauernden Verlust der Synchronisierung zwischen dem Oszillator und dem
Wechselstromsystem hervorzurufen. Die Begründung für eine derartige Beschränkung des Zündwinkels ist
zweifach:
a) λ muß normalerweise positiv sein, um zu
gewährleisten, daß die Anodenspannung im Augenblick des Zündens positiv ist, ein typischer Wert ist
χ=5° (Gleichrichterspitzenimpuls) und
b) der maximale Wert von α muß beschränkt sein, um
im Wechselrichterbetrieb einen Kommutationsfehler
zu verhindern. Beispielsweise könnte ein maximaler Wert von <x = 170° zugelassen werden.
Im einzelnen weist jede derartige Begrenzungsschaltung 15 zwei parallele Zweige auf, die von einer
zugehörigen Phase des Transformators 12 gespeist werden; der eine Zweig erzeugt «m/n-Impulse und der
andere <xmax-Impulse. Der erwähnte erste Zweig weist
eine Phasenverzögerungsschaltung 35 (beispielsweise 5° Verzögerung) auf, an die sich ein Begrenzungsverstärker
36 anschließt. Ein Differentiator 37 wandelt die voreilenden und nacheilenden Kanten der Rechteckwelle
des Begrenzungsverstärkers 36 in Kurzimpulse um und überträgt nur die ins Positive gehenden Impulse;
diese Impulse treten zu einer Zeit auf, die dem Zündwinkel von 5° entspricht. Daran ist eine bistabile
Eccles-Jordan-Triggerschaltung 38 angeschaltet, um sowohl Ausgangsimpulse vom Differentiator 37 als auch
die Zündimpulse für das zugehörige Ventil aufzunehmen; die ersten Impulse bewirken ein Setzen dieses
Triggers und die letzteren Impulse eine Rückstellung; die Ausgangsgröße dieser Triggerschaltung 38 wird
dem einen Eingang einer UND-Schaltung 39 und dem zweiten Eingang der UND-Schaltung 23 des Oszillators
14 zugeführt.
Die andere Eingangsgröße für die UND-Schaltung 39 wird durch den anderen Zweig der Begrenzungsschaltung
15 geliefert; dieser Zweig weist eine Phasenumkehrschaltung 41 auf, auf die eine Phasen-Voreilschaltung
42 (beispielsweise 10° Voreilung bewirkt oimax= 170°) folgt, wobei die Ausgangsgröße in einen
Begrenzungsverstärker 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 Augenblikken zwischen <xm/n und <xmax, die zur Aufrechterhaltung
des gewünschten Ausgangsstroms des Stromrichters notwendig sind, zu zünden; die Begrenzungsschaltung
hat eine zweifache Wirkung auf den Oszillator:
a) zwangsläufige Abgabe eines Ausgangsimpulses des Oszillators zur Ansteuerung des Ringzählers 16 und
zur Rückstellung, des Miller-Integrators 21, indem wenn irgendeine Schaltung 39 eine Ausgangsgröße
hat, der Impulsgenerator 25 getriggert (getastet) wird, ob oder ob nicht die Ausgangsspannung des
Integrators 24 auf das kritische Niveau der. Triggerschaltung 22 angestiegen ist, und
b) Unterdrückung eines Ausgangsimpulses des Oszillators, indem, 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 die vorstehend unter a) angegebene Wirkung von der
UND-Schaltung 39 ebenfalls unterbunden wird.
Die Wirkungsweise dieser Schaltungen ist unter Bezugnahme auf die F i g. 3(a,Jbis (e)und F i g. 4(a)b\s (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.
Es sei zuerst auf F i g. 3 Bezug genommen, in welcher feste Wellenformen gezeigt sind, d. h. solche, die
unabhängig vom Stromrichterbetrieb sind. Diese sind für eine spezielle Begrenzungsschaltung 15 angezeichnet;
andere derartige Wellenformen existieren in den verbleibenden Begrenzungsschaltungen, die mit aufeinanderfolgenden
Phasenwinkeln von 60° versetzt sind. Die F i g. 3(a) zeigt die an die erwähnte Begrenzungsschaltung angelegte Wechselstromversorgungswellenform,
Fig.3(b) zeigt die Ausgangsgröße von ihrem Begrenzungsverstärker oder Rechteckformer 36, und
F i g. 3(c) zeigt die Ausgangsgröße von ihrem Begrenzungsverstärker
oder Rechteckformer 43, während Fig.3(d)die am,n-Impulse am Ausgang ihres Differentiators
37 und Fig.3(e) die «mM-Impulse am Ausgang
ihres Differentiators 44 zeigt.
Die Fig.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 F i g. 4(a) die Ausgangsgröße
des Miller-Integrators 21, wobei das Triggerniveau der Schaltung 22 + VVoIt und α «80° ist. Die bistabile
Triggerschaltung 38 [F i g. A(b]\ wird früher durch den
«m/n-Impuls [Fig.3(dJ\ angetastet und wird durch die
Zündimpulse der zugehörigen Stufe des Ringzählers 16 rückgestellt, was im wesentlichen gleichzeitig mit dem
Arbeiten der Schaltung 22 bei « = 80° erfolgt. Es gibt keine zwangsläufige Rückstellung [Fig.4(c)\, da die
Impulseingangsgrößen zur UND-Schaltung 39 nicht gleichzeitig auftreten.
Die F i g. 5 zeigt die Arbeitsweise an der <xm,„-Grenze
(« = 5°); die Ausgangsgröße des Verstärkers 19 ist höher als der normale Wert, beispielsweise weil der
geforderte Gleichstrom-Ausgangsstrom nicht, auch nicht bei maximaler Stromrichtergleichspannung erreicht
werden kann. F i g. 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
angelegt, in dem der Integrator dieses Triggerniveau überquert, und die andere Eingangsgröße wird dieser
Schaltung bei «m/„ [Fig.5(b)\ angelegt, worauf eine
Ausgangsgröße [F i g. 5(dJ\ an der Ausgangsstufe 26 bei
ex. = 5° entwickelt wird und die bistabile Schaltung 38
zurückgestellt wird. Es ist wiederum keine zwangsläufige Rückstellung vorhanden [F i g. 5(c]\.
Die F i g. 6 zeigt die Arbeitsweise an der <xmax-Grenze
(cc—170°); die Ausgangsgröße des Verstärkers 19 ist
niedriger als der normale Wert, beispielsweise weil maximal mögliche Gleichspannung im Wechselrichterbetrieb
(die Gleichspannung ist negativ) verlangt ist. Fig.6(a) zeigt die Ausgangsgröße des Integrators 21,
welche das Triggerniveau nicht erreicht. In diesem Fall wird die Triggerschaltung 38 [Fig.4(b)\ durch den
«„,,„-Impuls gesetzt und nach dem Auftreten des
amax-Impulses [Fig.3(e)\ wird die UND-Schaltung 39
geöffnet und ein Impuls [Fig.6(cJ] wird an die
ODER-Schaltung 24 angelegt. Demgemäß wird der Impulsgenerator 29 getriggert und eine Ausgangsgröße
[F i g. 6(dj] wird an der Ausgangsstufe 26 entwickelt;
dieser Impuls wird rückgekoppelt, um die Ausgangs-, spannung des Integrators 21 auf Null zu vermindern.
Es ist somit zu erkennen, daß bei normalem Betrieb des Stromregelkreises die Zündimpulssteuerung nicht
direkt durch die Wechselspannung beeinflußt wird, sondern nur indirekt über den Regelkreis, und daß die
Wirkung der txmi„- und <xma*-Impulse als Begrenzungen
augenblicklich erfolgt, ohne daß ein Überschießen vorhanden ist. Die Zündimpulse treten somit normalerweise
in gleichen Intervallen von 60° auf und sind unabhängig von Harmonischen oder einer Asymmetrie
der Wechselspannung. Überdies ist die Genauigkeit des Zündimpulsabstands im wesentlichen unabhängig von
der Genauigkeit der Komponenten des Steuersystem. Wenn α 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 verlassen.
Beispielsweise kann der am,n-Zweig der Begrenzungsschaltung 15 durch Weglassen der Phasenverzögerungsschaltung
35 und durch Anlegen einer Wechselstromeingangsgröße direkt an den Begrenzungsverstärker 36
zusammen mit einem festen negativen Gleichstromsignal 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 oc = O° entsprechenden
Zeitpunkt überquert, so daß die wirksame Nullüberquerung am Eingang zur Schaltung 36 wie
vorher in Übereinstimmung zu <xm,„=5° gebracht
werden kann, wenn aber die Wechselspannung oder Frequenz sich ändert, sich der Wert von «„,,·„ derart
ändert, daß der niedrigste Wert der Anoden-Kathoden-Spannung des Ventils in seinem Zündaugenblick
((X = oimjn) unabhängig von diesen Änderungen konstant
bleibt.
Zusätzlich kann der amaJt-Zweig der Begrenzungsschaltung derart abgeändert werden, daß während des
Wechselrichterbetriebes ein im wesentlichen konstanter Löschwinkel für die Verntile bei sich ändernden
Spannungs- und Strombedingungen vorgesehen ist. Dies ist offensichtlich, wo die Impedanz des Stromrichtertransformators
8 nicht vernachlässigbar ist. Eine Schaltung, die zur Herstellung eines solchen konstanten
Randwinkels geeignet ist, ist derart ausgebildet, daß «ma* bei steigendem Strom fortlaufend fällt.
Obwohl die Rückkopplung zum Verstärker 19 unter Bezugnahme auf die Gleichstromregelung beschrieben
wurde, kann dieses Signal alternativ Gleichspannung, Gleichspannungsleistung, die Geschwindigkeit eines
durch den Umformer gesteuerten Gleichstrommotors oder irgendeine andere geeignete Größe sein.
Eine weitere Abänderung umschließt das Einsetzen einer Schaltung 46 in die Ausgangsleitungen des
Ringzählers 16, wie dies in Fig.2 mit gestrichelten Linien gezeigt ist. Diese Schaltung ist derart ausgelegt,
daß sie den Stromrichter selbststartend macht, was für den gezeigten Zweiwegstromrichter 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 von benachbarten Ausgängen des Ringzählers
aufweist; beispielsweise wird würde die ODER-Schaltung für Ventil 1 zwei Eingänge von den Ringzählerausgängen
1 und 2 haben und die ODER-Schaltung für Ventil 2 würde zwei Eingänge von den Ringzählerausgängen
2 und 3 haben, usw. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel weist die Schaltung 46 sechs
bistabile Schaltungen auf, deren jede mit dem Gitter eines entsprechenden Ventils 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 Ringzählerausgang 2
eingestellt und durch den Ringzählerausgang 3 rückgestellt würde, usw.; der 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
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Stellungen statt um eine versetzt ist.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf einen Dreiphasen-Zweiweg-(Sechspuls)-Stromrichter beschrieben
wurde, ist es doch zu erkennen, daß die Erfindung in gleicher Weise auch auf einen m-Phasen-/?-
Weg-Stromrichter anwendbar ist, wobei m und η irgendeine ganze Zahl einschließlich eins ist; ferner
kann die Erfindung auch, obwohl sie für gittergesteuerte Ventile, beispielsweise Quecksilbersumpfventile, be-
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schrieben wurde, für Thyristoren Anwendung finden.
Zusätzlich muß die Oszillatorsteuerung nicht notwendigerweise durch eine Gleichstromgröße, wie beschrieben,
erfolgen, sondern die Steuerung kann alternativ abhängig von einer Wechselstromsystemgröße erfolgen,
beispielsweise von einer Wechselstromleistung oder von einem Phasenwinkel, wobei diese Größe
zunächst in ein Gleichstromsignal zur Steuerung des Oszillators umgewandelt wird.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Schaltungsanordnung zur Steuerung eines einen Wechselstromkreis und einen Gleichstromkreis
miteinander verbindenden netzgeführten Stromrichters mit gesteuerten Ventilen, mit einem in seiner
Frequenz steuerbaren Oszillator zur Erzeugung von Zündimpulsen für die gesteuerten Ventile, wobei das
Integral der Oszillatorfrequenz den Zündwinkel bestimmt und die Frequenz des Oszillators von
einem Regelsignal gesteuert ist, das aus der Differenz zwischen einer zu regelnden Ausgangsgröße
des Stromrichters und einem Sollwert abgeleitet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Oszillator (14) eine zeitlich ansteigende
Spannung erzeugt wird, deren Anstieg vom Regelsignal gesteuert und diesem proportional ist und die
normalerweise beim Überschreiten eines vorgegebenen Wertes auf Null zurückgestellt wird, wobei
zum Zeitpunkt der Rückstellung zugleich ein Zündimpuls abgegeben wird, und daß eine mit einem
Wechselspannungseingangssignal des Wechselstromkreises beaufschlagte Begrenzungsschaltung
(15) für einen minimalen und einen maximalen Zündwinkel derart vorgesehen ist, daß die Begrenzungsschaltung
(15) jeweils beim minimalen und maximalen Zündwinkel einen Impuls erzeugt, wobei
durch den beim minimalen Zündwinkel erzeugten Impuls das Rückstellen des Oszillators (14) und die
Aufgabe eines Zündimpulses erst beim Auftreten dieses Impulses freigegeben werden, auch wenn die
zeitlich ansteigende Spannung des Oszillators (14) den vorgegebenen Wert bereits vorher überschritten
hat, und der beim maximalen Zündwinkel erzeugte Impuls ein vorzeitiges Rückstellen und die
gleichzeitige Abgabe eines Zündimpulses erzwingt, wenn zu diesem Zeitpunkt die zeitlich ansteigende
Spannung des Oszillators (14) den vorgegebenen Wert noch nicht überschritten hat.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsschaltung (15)
eine erste bistabile Schaltung (38) aufweist, die einen Zustand in Abhängigkeit von dem Impuls für den
minimalen Zündwinkel annimmt und die den anderen Zustand in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal
des Oszillators (14) annimmt, daß ein UND-Gatter (39) zur Erzeugung eines Ausgangssignals
in Abhängigkeit von dem beim maximalen Zündwinkel erzeugten Impuls bei in dem anderen
Zustand befindlicher erster bistabiler Schaltung (38) vorgesehen ist, daß der Oszillator (14) während der
Periode, während der die erste bistabile Schaltung (38) sich in ihrem anderen Zustand befindet, durch
die erste bistabile Schaltung (38) derart am Rückstellen und an der Abgabe eines Zündimpulses
gehindert wird, und daß der Ausgang des UND-Gatters (39) den Oszillator so ansteuert, daß das
Rückstellen und die Abgabe eines Zündimpulses, sofern dies noch nicht geschehen ist, bei Auftreten
des Impulses für den maximalen Zündwinkel erzwungen wird.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsschaltung (15)
eine die Wechselspannung des Wechselstromkreises empfangene Phasenverzögerungseinrichtung (35)
sowie eine mit dieser verbundene Einrichtung (37) zur Feststellung des Nulldurchganges des in der
Phasenverzögerungseinrichtung verzögerten Signals und zur Erzeugung des Impulses für den
minimalen Zündwinkel beim Nulldurchgang auf weist.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsschaltung (15)
eine das Wechselspannungseingangssignal empfangende Einrichtung zur Addition des
Wechselspannungseingangssignals mit einem negativen Gleichspannungssignal und eine mit dem
Ausgang der Einrichtung verbundene weitere Einrichtung (37) zur Feststellung des Nulldurchgangs
des resultierenden Signals und zur Erzeugung des Impulses für den minimalen Zündwinkel beim
Nulldurchgang aufweist.
5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Begrenzungsschaltung (15) das Wechselspannungseingangssignal empfangende Inverter- und Phasenvorlaufeinrichtungen
(41, 43) zur Invertierung des Wechselspannungseingangssignals und zur Erzeugung eines Phasenvorlaufs für dieses Signal sowie
eine mit dem Ausgang dieser Einrichtungen verbundene weitere Einrichtung (44) zur Feststellung
des Nulldurchgangs des dieser Einrichtung (44) zugeführten Signals und zur Erzeugung des Impulses
für den maximalen Zündwinkel beim Nulldurchgang aufweist.
6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der
Oszillator (14) eine zweite bistabile Schaltung (22), die einen Zustand in Abhängigkeit vom Überschreiten
des vorgegebenen Wertes durch die zeitlich ansteigende Spannung und den anderen Zustand in
Abhängigkeit vom Unterschreiten des vorgegebenen Wertes durch die genannte Spannung bei deren
Rückstellung einnimmt, ein UND-Gatter 23, das eingangsseitig sowohl mit der ersten (38) als auch
mit der zweiten (22) bistabilen Schaltung verbunden ist und einen Ausgangsimpuls erzeugt, wenn beide
bistabile Schaltungen ihren ersten Zustand einnehmen, und ein ODER-Gatter (24) einschließt, das
eingangsseitig mit dem UND-Gatter (39) in der Begrenzungsschaltung (15) verbunden ist und dessen
Ausgang die Rückstellung und die Abgabe eines Zündimpulses bestimmt.
7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur
Steuerung eines mehrphasigen Stromrichters, wobei ρ seine Pulszahl ist, Begrenzungsschaltungen (15)
vorgesehen sind, die gemeinsam mit dem Oszillator (14) verbunden sind, und daß die Ausgangsimpulse
des Oszillators aufeinanderfolgend den Steuerelektroden der entsprechenden gesteuerten Ventile über
einen Ringzähler (16) zugeführt werden, der ρ Stufen aufweist, die jeweils mit den gesteuerten Ventilen
verbunden sind.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB20279/66A GB1170248A (en) | 1966-05-06 | 1966-05-06 | Improvements in Control Circuits for Static Convertors |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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