DE1937061C2 - Anordnung zur Erzeugung periodischer in der Phasenlage verschiebbarer Zündimpulse zur Steuerung p-pulsiger netzgeführter Stromrichter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeugung periodischer in der Phasenlage verschiebbarer Zündimpulse zur Steuerung p-pulsiger netzgeführter Stromrichter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs. Eine derartige Anordnung ist Gegenstand des älteren Patents 15 38 135.

Stromrichterschaltungen, die mit steuerbaren Stromrichterventilen — Thyristoren — ausgerüstet sind, benötigen Zündimpulse, deren Lage in Abhängigkeit von einer externen veränderbaren Steuergleichspannung in bestimmten Grenzen geändert werden kann. Im allgemeinen werden zu diesem Zweck Impulserzeuger verwendet, die nach dem Vertikalprinzip arbeiten. Ein solches Gerät setzt sich aus einer durch die Pulszahl der Stromrichterschaltung bestimmten Zahl von Impulseinheiten zusammen. Die Impulslage wird durch Vergleichen einer Steuergleichspannung mit einer in jeder Impulseinheit erzeugten zeitlinear ansteigenden Vergleichsspannung bestimmt. Ein Nachteil solcher Schaltung ist darin zu sehen, daß die Erzeuger der zeitlinear ansteigenden Vergleichsspannungen untereinander so abgeglichen werden müssen, daß die vom Gerät geforderte Impulssymmetrie über den gesamten Steuerbereich eingehalten wird. Da die Impulseinheiten mit diskreten Bauelementen aufgebaut werden, muß mit unterschiedlichen Schwellwerten und Verstärkungsfaktoren bei den Halbleiterelementen sowie mit bestimmten Toleranzen bei Widerständen und Kondensatoren gerechnet werden. Hinzu kommt, daß sich alle diese Bauteile durch Alterung unterschiedlich verändern. Es ist einleuchtend, daß die Impulssymmetrie daher mit der Zeit eine Änderung erfährt. In Grenzfällen kann sogar ein Nachsymmetrieren der Impulseinheiten erforderlich sein. Durch erhöhten Materialaufwand kann die Symmetrie eines solchen Gerätes zwar verbessert werden, die hierfür notwendigen Kosten stehen aber in einem schlechten Verhältnis zum Symmetriegewinn.

Mit der DE-PS 15 38 135 ist eine Anordnung zur Erzeugung periodischer, in der Phasenlage verschiebbarer Zündimpulse zur Steuerung p-pulsiger netzgeführter Stromrichter vorgeschlagen worden, bei der eine der Pulszahl der Stromrichterschaltung entsprechende Anzahl von Impulseinheiten vorgesehen ist Die Impulseinheiten enthalten jeweils eine Zähleinheit und einen Zündimpulse liefernden Impulsverstärker. Den Impulseinheiten vorgeschaltet ist eine Synchronisiereinrichtung, die den Zähleinheiten Synchronisierimpulse vorgibt Die von der Synchronisiereinrichtung einge-. schalteten Zähleinheiten liefern nach einer konstanten Zahl von Eingangsimpulsen einen Ausgangsimpuls. Weiterhin sind alle Zähleinheiten eingangsseitig mit einem gemeinsamen Spannungs-Frequenz-Wandler verbunden, der Zählimpulse mit zu seiner Eingangs-Steuergleichspannung proportionaler Frequenz liefert. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Anordnung zur Erzeugung periodischer Zündimpulse zu schaffen, bei der die Zündimpulse bezogen auf die Anodenspannung der steuerbaren Stromrichterventile nur in einem bestimmten Bereich erzeugt werden.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Die Festlegung einer vorderen und einer hinteren Grenzlage für den Zündwinkel ist an sich aus der FR-PS 15 21 949 bekannt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Die Anordnung besteht im wesentlichen aus einer der Pulszahl der Stromrichterschaltung entsprechenden Anzahl von Impulseinheiten 2, die über netzsynchronisierte Triggerstufen 2.2 und 2.3 ein- oder ausgeschaltet werden. Im . Beispiel ist eine Anordnung für eine sechs-pulsige Schaltung, beispielsweise für eine Drehstrom-Brückenanordnung, dargestellt. Jede Impulseinheit 2 setzt sich aus einem Frequenzuntersetzer 2.4, einer Logik 2.5 und einem Impulsverstärker 2.6 zusammen. Der Frequenzuntersetzer 2.4 besteht im allgemeinen aus Flip-Flop-Schaltungen. Ein für alle Impulseinheiten 2 gemeinsamer Analog-Digital-Umsetzer 1 erzeugt Zählimpulse. Diese werden durch Widerstände 2.1 entkoppelt den Impulseinheiten 2 getrennt zugeführt. Die Zählimpulsfrequenz ändert sich proportional mit der veränderlichen Steuergleichspannung Ust, die an den Umsetzer 1 gelegt wird. Diese Steuergleichspannung Ust kann Ausgangsspannung einer übergeordneten Regeleinrichtung sein. Die jeder Impulseinheit 2 zugeordneten Triggerstufen 2.2 und 2.3 werden von zwei in der Phase gegeneinander versetzten netzsynchronen Steuerwechselspannungen U und U' angesteuert. Die Triggerstufen erfassen die Nulldurchgänge dieser Steuerwechselspannungen. Die phasenverschobenen Spannungen U und U' können z. B. durch entsprechendes Verknüpfen der Sekundärwicklungen eines Steuertransformators gebildet werden. Die voreilende Steuerspannung U' steuert die Triggerstufe 2.2. Der Zählimpulseingang der dieser Triggerstufe zugeordneten Frequenzuntersetzerstufe 2.4 wird in Abhängigkeit von der Polarität der Steuerwechselspannung U' gesperrt oder freigegeben. Nach Freigabe des Untersetzereinganges wird am Untersetzerausgang nach 2^V eingespeisten Zählimpulsen, die vom Analog-Digilal-Umsetzer 1 geliefert werden, ein Signal erzeugt.

Hierbei bedeutet χ die Zahl der zur Frequenzuntersetzung herangezogenen Flip-Flop-Schaltungen. Das vom Frequenzuntersetzer 2,4 erzeugte Signal wird über die Logik 23 auf die Impulsverstärkerstufe 2.6 geführt und löst damit den Zündimpuls aus. Der ausgelöste Impuls wird in der Verstärkerstufe 2.6 geformt und an die Primärwicklung eines Impulsübertragers 3 geschaltet, dessen Sekundärwicklung mit dem Steuereingang der nicht dargestellten Thyristoren verbunden ist Die zeitliche Lage der Zündimpulse wird durch die der Steuergleichspannung. Ust umgekehrt proportionale Periodendauer t_p der vom Analog-Digital-Umsetzer 1 gelieferten Zählimpulsfrequenz bestimmt Durch die gewählte Anzahl χ der Frequenzuntersetzer-Flip-Flops ist durch die Formel z, = 2" bekannt wieviele Zählimpulse eingespeist werden müssen, bis am Ausgang des Frequenzuntersetzers 2.4 ein Signal erscheint Die zeitliche Lage des Impulses kann somit gerechnet vom Einschaltmoment des Frequenzuntersetzers 2.4, nach der Formel i,· = t_p ■ Zi bestimmt werden. D„ z, konstant ist und die Periodendauer t_p von der Steuergleichspannung Ust abhängt, ist die zeitliche Lage des Impulses eine Funktion der Steuergleicnspannung Ust-

Die Zündimpulse dürfen, bezogen auf die Anodenspannung der steuerbaren Stromrichterventile, nur in einem bestimmten Bereich erzeugt werden. Es sind daher Begrenzungen erforderlich, die die vordere bzw. die hintere Impulsendlage bestimmen. Die vordere Impulsendlage wird durch die Triggerstufe 2.3 bestimmt die durch die Steuerwechselspannung U gesteuert wird, die gegenüber der Steuerwechselspannung U' in der Phase nacheilt. Solange die Steuerspannung U negativ ist, bewirkt die Triggerstufe 2.3 über die Logik 2.5, daß der Ausgang des Frequenzuntersetzers 2.4 vom Impulsverstärker 2.6 entkoppelt ist. Ein während dieser Zeit vom Untersetzer 2.4 erzeugtes Signal wird durch die Logik 2.5 gespeichert, bis es durch die Triggerstufe 2.3 freigegeben wird. Die vorderen Endlagen des Impulses entsprechen zeitlich den natürlichen Kommutierungspunkten der Stromrichterschaltungen, d. h., einem Steuerwinkel λ = 0° el. Die Phasenlage der Steuerspannung U muß daher so gewählt werden, daß die Nulldurchgänge zeitlich mit den natürlichen Kommutierungspunklen der zugeordneten Stromrichterventiie zusammenfallen. Die hintere Impulsendlage wird durch die andere Triggerstufe 2.2 bestimmt die durch die voreilende Steuerwechselspannung Ü' gesteuert wird und die auch den Frequenzuntersetzer 2.4 einschaltet Beim negativen Nulldurchgang der Steuerwechselspannung U' bewirkt die Triggerstufe 2.2 über die Logik 25, daß vom Impulsverstärker 2.6 ein Endlagenimpuls ausgelöst wird. Dieser Endlagenimpuls wird nur dann erzeugt wenn zuvor kein Impuls vom Frequenzuntersetzer 2.4 abgegeben wurde. Durch Vorspannen des Schaltungsteiles, das den Endlagenimpuls erzeugt, kann eine Änderung des Steuerbereiches in kleinen Grenzen vorgenommen werden. Bei einer Stromrichteranordnung in Drehstrom-Brückenschaltung sind die beiden netzsynchronen Steuerwechselspannungen U und U' umd 30° el. gegeneinander verschoben. Das sind bei einer Netzfrequenz von 50 Hz 1,666 ms. Für den Steuerwinkel λ = 0° el. wird vom Analog-Digital-Umsetzer 1 die maximale Zählimpulsfrequenz gefordert. Innerhalb der 30° el. bzw. 1,666 ms müssen z,- = 2' Impulse erzeugt werden. Bei einer Phasenverschiebung von 30° el. zwischen den beiden Steuerwechselspannungen entspricht der beim negativen Nulldurchgang der Spannung U' ausgelöste hintere Endlagenimpuls einem Steuerwinkel λ = 150° el.

In der Zeichnung sind die verwendeten Baueinheilen lediglich schematisch dargestellt. Es können dafür die verschiedensten bekannten Einrichtungen eingesetzt werden. Als Analog-Digital-Umsetzer 1 kann z. B. ein Multivibrator eingesetzt werden, dessen Periodendauer sich mit der Eingangsspannung proportional ändert, und zwar in der Weise, daß die Periodendauer klein ist, wenn die Eingangsspannung hoch ist. Für die Triggerstufen 2.2 und 2.3 können bekannte Komparatoren oder Trigger nach Art der bekannten Schmitt-Trigger verwendet werden. Der eingesetzte Frequenzuntersetzer 2.4 wird üblicherweise aus einer Reihenschaltung von mehreren (x) Flip-Flops bestehen, die nach der Impulsauslösung über den Impulsverstärker 2.6 auf Null zurückgestellt werden. In entsprechender Weise kann die Logik 2.5 aus mehreren Und- oder Oder-Gattern bestehen, die einen Speicher (1 Bit) beaufschlagen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Anordnung zur Erzeugung periodischer in der Phasenlage verschiebbarer Zündimpulse zur Steuerung p-pulsiger netzgeführter Stromrichter, bei der eine der Pulszahl der Stromrichterschaltung entsprechende Anzahl von Impulseinheiten vorgesehen ist, die einen Frequenzuntersetzer und einen Zündimpulse liefernden Impulsverstärker enthalten, wobei der Frequenzuntersetzer durch eine erste _]0 netzsynchronisierte Triggerstufe eingeschaltet wird und nach einer konstanten Zahl von Eihgangsimpulsen einen Ausgangsimpuls liefert und mit dem Ausgang eines allen Impulseinheiten gemeinsamen Analog-Digital-Umsetzers verbunden ist, der Zählimpulse mit zu seiner Eingangs-Steuergleichspannung proportionaler Frequenz liefert, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Frequenzuntersetzer (2.4) und den Impulsverstärker (2.6) eine Logik (2.5) geschaltet ist, die mit den Ausgängen der ersten und einer zweiten netzsynchronisierten Triggerstufe (2.2 bzw. 23) verbunden ist und die in Abhängigkeit von der zweiten Triggerstufe (2.3) die vor Beginn des zulässigen Steuerbereiches vom Frequenzuntersetzer (2.4) gelieferten Impulse speichert und eine vordere Grenzlage der Impulse festlegt und die in Abhängigkeit von der den Frequenzuntersetzer (2.4) einschaltenden ersten Triggerstufe (2.2) am Ende des zulässigen Steuerbereiches eine hintere Grenzlage der Impulse festlegt.