DE19808229A1

DE19808229A1 - Repeated energizing of AC circuit switchgear

Info

Publication number: DE19808229A1
Application number: DE1998108229
Authority: DE
Inventors: Peter Koller; Ruediger Essig
Original assignee: PKS SYSTEMTECHNIK
Current assignee: KOLLER, PETER, DR.-ING., 91052 ERLANGEN, DE
Priority date: 1998-02-27
Filing date: 1998-02-27
Publication date: 1999-09-02

Abstract

In the AC circuit the contact voltage at the switching contacts (2) of the switchgear (1) is detected. The switching in nearest proximity to the respective voltage or load current zero passage is attained by the first ON or OFF of the switchgear the actual delay of the latter is measured. At the following switching steps each time point for giving the control ON or OFF instruction to the switchgear is computed by the microcontroller (8), taking into account the previously measured ON and OFF delay for the above nearest proximity.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum wiederholten Ansteuern einer einen Wechselstromkreis schaltenden, durch Kraftantrieb betätigten Schalt einrichtung, bei welchem Verfahren zumindest die Spannung des Wechsel stromkreises erfaßt und einem Microcontroller als Referenzgröße zugeführt wird und der Microcontroller nach Erhalt eines Schaltbefehles die Schalt einrichtung derart ansteuert, daß deren Schaltkontakte im wesentlichen im Spannungsnulldurchgang schließen bzw. im Stromnulldurchgang öffnen.The invention relates to a method for the repeated activation of a an AC circuit switching, actuated by power drive device, in which method at least the voltage of the change circuit detected and fed to a microcontroller as a reference variable and the microcontroller switches after receiving a switching command device controls such that their switching contacts essentially in Close voltage zero crossing or open in current zero crossing.

Ein solches Verfahren ist durch die DE-A-31 10 314 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird die an einer Last anliegende Wechselspannung erfaßt und einem Rechner als Referenzgröße zugeführt. Durch den Rechner wird die die Last schaltende Schalteinrichtung dann so gesteuert, daß deren Kontakte im wesentlichen in einem, einem ersten Spannungsnulldurchgang folgenden Spannungsnulldurchgang schließen und in einem errechneten Stromnulldurchgang öffnen. Bei diesem Verfahren bleiben wesentliche, in dem Schaltkreis wirksame Größen unberücksichtigt, so daß ein Schalten im tatsächlichen Spannungs- bzw. Stromnulldurchgang kaum erreicht wird.Such a method is known from DE-A-31 10 314. With this known method is the AC voltage applied to a load recorded and fed to a computer as a reference variable. Through the calculator the switching device switching the load is then controlled so that its Contacts essentially in one, a first voltage zero crossing close the following voltage zero crossing and in a calculated one Open current zero crossing. With this procedure, essential, in effective circuit sizes are not taken into account, so that switching in actual voltage or current zero crossing is hardly reached.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs be schriebenen Art so weiterzubilden, daß alle das Schaltverhalten beeinflus sende Größen berücksichtigt werden, um so ein möglichst exaktes Schalten im jeweiligen Spannungs- bzw. Stromnulldurchgang zu erzielen. The invention has for its object to be a method of the beginning to further develop the type described so that all influence the switching behavior transmitted variables are taken into account in order to ensure the most accurate switching possible to achieve in the respective voltage or current zero crossing.

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt nach der Erfindung dadurch, daß im Wechselstromkreis die an den Schaltkontakten der Schalteinrichtung anstehende Kontaktspannung erfaßt wird; daß beim ersten Einschaltbefehl vom Microcontroller bei gemessenem Nulldurchgang der Kontaktspannung ein entsprechender Steuereinbefehl an die Schalteinrichtung gegeben wird und die beiden Zeiten von der Abgabe des Steuerbefehls bis zur ersten Kontaktberührung bzw. bis zum endgültigen Schließen der Schaltkontakte gemessen werden und hieraus eine Einschaltverzögerung der Schaltein richtung ermittelt und abgespeichert wird; daß bei einem folgenden Ein schaltbefehl der Zeitpunkt für die Abgabe des Steuereinbefehles vom Microcontroller aufgrund der Zeitabstände zwischen Nulldurchgängen der Wechselspannung des Wechselstromkreises unter Berücksichtigung der beim vorhergehenden Einschaltbefehl ermittelten Einschaltverzögerung in Bezug auf einen nachfolgenden Nulldurchgang der Wechselspannung be rechnet wird; daß beim ersten Ausschaltbefehl vom Microcontroller bei gemessenem Nulldurchgang des Laststromes ein entsprechender Steueraus befehl an die Schalteinrichtung gegeben und die Zeit (Ausschaltverzöge rung) von der Abgabe des Steuerbefehls bis zum Öffnungsbeginn der Schaltkontakte ermittelt und abgespeichert wird; daß bei einem folgenden Ausschaltbefehl der Zeitpunkt für die Abgabe des Steuerausbefehles vom Microcontroller aufgrund der Zeitabstände zwischen Nulldurchgängen des Laststromes unter Berücksichtigung der beim vorhergehenden Ausschaltbe fehl ermittelten Ausschaltverzögerung in Bezug auf einen nachfolgenden Nulldurchgang des Laststromes berechnet wird. Durch die Ermittlung der jeweiligen Ein- und Ausschaltverzögerung der Schalteinrichtung kann diese so gesteuert werden, daß ein Öffnen und Schließen der Schaltkontakte in größtmöglicher Nähe zum jeweiligen Nulldurchgang von Strom und Span nung erfolgt. The object is achieved according to the invention in that in the AC circuit on the switching contacts of the switching device current contact voltage is detected; that at the first switch-on command from the microcontroller with measured zero crossing of the contact voltage a corresponding control command is given to the switching device and the two times from the issue of the control command to the first Contact contact or until the switch contacts are finally closed be measured and from this a switch-on delay of the switch direction is determined and saved; that at a following one switching command the time for submitting the control command from Microcontroller due to the time intervals between zero crossings of the AC voltage of the AC circuit taking into account the switch-on delay determined in the previous switch-on command in Reference to a subsequent zero crossing of the AC voltage is calculated; that at the first shutdown command from the microcontroller a corresponding control from measured zero crossing of the load current command given to the switching device and the time (switch-off delays tion) from the submission of the control command until the opening of the Switch contacts is determined and saved; that in a following Switch-off command the time for submitting the tax command from Microcontroller due to the time intervals between zero crossings of the Load current taking into account the previous switch-off incorrectly determined switch-off delay in relation to a subsequent one Zero crossing of the load current is calculated. By determining the The respective switch-on and switch-off delays of the switching device can cause this are controlled so that opening and closing of the switching contacts in as close as possible to the respective zero crossing of current and span is done.

Dadurch, daß bereits beim ersten Ein- bzw. Ausschaltbefehl zur Berech nung des Zeitpunktes für die Abgabe des jeweiligen Steuerbefehles in Be zug auf den jeweils gemessenen Spannungs- bzw. Stromnulldurchgang eine in den Microcontroller eingegebene, von den Eigenschaften der Schaltein richtung abhängige Größe berücksichtigt wird, kann bereits beim erstmali gen Schalten der Schalteinrichtung das Schließen und Öffnen der Schalt kontakte in größerer Nähe zum jeweiligen Nulldurchgang von Strom und Spannung erfolgen.The fact that the Calc of the time for the submission of the respective tax command in Be train on the respective measured voltage or current zero crossing entered in the microcontroller, from the properties of the switch direction dependent size can be taken into account at the first time gen switching of the switching device the closing and opening of the switching contacts in closer proximity to the respective zero crossing of current and Voltage.

Das Schaltverhalten beeinflussende, zeitlich veränderliche Größen werden dadurch berücksichtigt, daß zumindest bei einzelnen nachfolgenden Ein- bzw. Ausschaltbefehlen die jeweilige Ein- bzw. Ausschaltverzögerung er mittelt und abgespeichert wird. Damit erfolgt eine ständige Nachführung der Ansteuerung der Schalteinrichtung, wenn in dem Schaltkreis Verände rungen auftreten, die zu einer Verschiebung des Schaltzeitpunktes gegen über dem jeweiligen Nulldurchgang von Strom und Spannung führen.Variables influencing the switching behavior become variable over time taking into account that at least for individual subsequent inputs or switch-off commands the respective switch-on or switch-off delay is averaged and saved. This ensures constant tracking the control of the switching device when changes in the circuit stances occur that shift the switching time against lead above the respective zero crossing of current and voltage.

Das Schaltverhalten der Schalteinrichtung wird dadurch weiter verbessert, daß mehrere ermittelte Ein- und Ausschaltverzögerungen abgespeichert werden und zumindest aus einigen dieser abgespeicherten Ein- und Aus schaltverzögerungen ein Mittelwert für die Ein- und Ausschaltverzögerung errechnet wird. Dadurch wirken sich zwischenzeitlich im zu schaltenden Laststromkreis eingetretene Störungen oder Veränderungen weniger stark auf das Schaltverhalten der Schalteinrichtung aus. Das gilt auch, wenn ein gewichteter Mittelwert errechnet wird.The switching behavior of the switching device is further improved as a result, that several determined on and off delays are saved and at least some of these stored on and off switching delays a mean value for the switch-on and switch-off delay is calculated. In the meantime, this has an effect on the switchable Load circuit malfunctions or changes less pronounced on the switching behavior of the switching device. This also applies if a weighted average is calculated.

Zur Verbesserung des Schaltverhaltens der Schalteinrichtung trägt ferner auch bei, daß außer während eines Schaltvorganges ständig die Perioden dauer oder die Zeitabstände zwischen Nulldurchgängen der Wechselspan nung oder des Laststromes gemessen und abgespeichert werden und daß zumindest aus einigen der abgespeicherten Werte für die Periodendauer oder die Zeitabstände ein Mittelwert errechnet wird. Vorteilhaft ist es fer ner, wenn ein gewichteter Mittelwert für die Periodendauer oder die Zeit abstände errechnet wird.To improve the switching behavior of the switching device also contributes also in that, except during a switching process, the periods constantly duration or the time intervals between zero crossings of the AC chip voltage or the load current can be measured and stored and that at least from some of the stored values for the period or the time intervals are calculated an average. It is also advantageous ner if a weighted average for the period or time distances is calculated.

Dadurch, daß die Werte für die berechnete Ein- und Ausschaltverzögerung in einem zusätzlichen mit dem Microcontroller verbundenen Speicher ab gelegt werden, kann auch beim ersten Schaltzyklus nach einem Ausfall der Versorgungsspannung des Microcontrollers sofort wieder ein Schalten in größtmöglicher Nähe zum Spannungs- bzw. Stromnulldurchgang erreicht werden.Because the values for the calculated switch-on and switch-off delay in an additional memory connected to the microcontroller can also be placed in the first switching cycle after a failure of the Supply voltage of the microcontroller immediately switching on again as close as possible to the voltage or current zero crossing become.

Das Öffnungs- bzw. Schließverhalten der Schalteinrichtung beeinflussende Eigenarten derselben können dadurch berücksichtigt werden, daß der er mittelte Zeitpunkt für die Abgabe des jeweiligen Steuerbefehles um einen konstanten Wert vor- oder zurückverlegt wird.Influencing the opening or closing behavior of the switching device Oddities of the same can be taken into account by the fact that he average time for the submission of the respective tax command by one constant value is moved forward or backward.

Vorteilhaft ist es auch, beim Schalten auftretende Störungen und/oder son stige Vorgänge zu erfassen und zu melden. Dadurch ist die Möglichkeit zur sofortigen Abhilfe gegeben, um so größere Schäden zu vermeiden.It is also advantageous if there are any malfunctions and / or son when switching record and report ongoing events. This makes it possible to immediate remedy to avoid major damage.

Bei n-phasigen Verbrauchern mit freiem Sternpunkt wird ein Schalten in größtmöglicher Nähe zum jeweiligen Nulldurchgang von Strom und Span nung dadurch erzielt, daß nur dem Microcontroller einer Schalteinrichtung ein Ein- bzw. Ausschaltbefehl von außen erteilt wird; daß von diesem Microcontroller das endgültige Schließen bzw. Öffnen der Schaltkontakte der zugeordneten Schalteinrichtung überwacht und nach dem endgültigen Schließen bzw. Öffnen der Schaltkontakte dieser Schalteinrichtung ein Ein- bzw. Ausschaltbefehl an den Microcontroller der nächstfolgenden Schalt einrichtungen gegeben wird, durch welchen Microcontroller jeweils wie derum nach dem endgültigen Schließen bzw. Öffnen der Schaltkontakte der zugeordneten Schalteinrichtung ein Ein- bzw. Ausschaltbefehl an den Microcontroller der nächstfolgenden Schalteinrichtung gegeben wird.For n-phase consumers with a free star point, switching in as close as possible to the respective zero crossing of current and span voltage achieved in that only the microcontroller of a switching device an on / off command is issued from outside; that of this Microcontroller the final closing or opening of the switch contacts the assigned switching device is monitored and after the final Closing or opening the switching contacts of this switching device or switch-off command to the microcontroller of the next switch is given by which microcontroller how after the final closing or opening of the switch contacts assigned switching device an on or off command to the Microcontroller of the next switching device is given.

Eine weitere Ausführungsvariante des Verfahrens besteht darin, daß den Microcontrollern aller Schalteinrichtungen ein Ein- oder Ausschaltbefehl von außen erteilt wird, wobei zunächst nur der Microcontroller einer Schalteinrichtung aktiviert wird, daß von diesem aktivierten Microcontrol ler das endgültige Schließen bzw. Öffnen der Schaltkontakte der zugeord neten Schalteinrichtung überwacht und nach dem endgültigen Schließen bzw. Öffnen der Schaltkontakte dieser Schalteinrichtung ein Freigabebefehl an den Microcontroller der nächstfolgenden Schalteinrichtung gegeben wird, welcher Microcontroller seinerseits wiederum nach dem endgültigen Schließen bzw. Öffnen der Schaltkontakte der ihm zugeordneten Schaltein richtung einen Freigabebefehl an den Microcontroller der weiter folgenden Schalteinrichtung gibt.Another embodiment variant of the method is that the Microcontrollers of all switching devices an on or off command is issued from the outside, initially only the microcontroller one Switching device is activated by this activated microcontrol The final closing or opening of the switching contacts of the assigned Neten switching device monitored and after the final closing or opening the switching contacts of this switching device a release command given to the microcontroller of the next switching device which microcontroller in turn after the final Closing or opening the switching contacts of the switch switches assigned to it direction a release command to the microcontroller of the following Switching device there.

Eine durch den Schaltvorgang einer Schalteinrichtung bedingte Störung der Periodendauer bleibt ohne Einfluß auf den Schaltvorgang einer folgenden Schalteinrichtung, wenn zwischen dem endgültigen Schließen bzw. Öffnen der Schaltkontakte einer Schalteinrichtung entweder die Weitergabe des Ein- bzw. des Ausschaltbefehles an den Microcontroller der nächstfolgen den Schalteinrichtung oder die Ausführung des Ein- bzw. des Ausschaltbe fehles durch den Microcontroller der nächstfolgenden Schalteinrichtung verzögert wird.A malfunction caused by the switching process of a switching device Period duration has no influence on the switching process of a subsequent one Switching device if between the final closing or opening of the switching contacts of a switching device either the transfer of Follow the next command to switch the microcontroller on and off the switching device or the execution of the on or off switch the microcontroller of the next switching device fails is delayed.

Eine Vereinfachung des Verfahrens ist dadurch möglich, daß bei einem Einschaltbefehl die zuerst schaltende Schalteinrichtung von ihrem Micro controller in Bezug auf die Phasenlage der anliegenden Wechselspannung zu einem beliebigen Zeitpunkt ihren Steuereinbefehl erhält; daß bei einem Ausschaltbefehl die zuletzt schaltende Schalteinrichtung von ihrem Micro controller zu einem beliebigen Zeitpunkt ihren Steuerausbefehl erhält.A simplification of the method is possible in that one Switch-on command the switching device from your Micro controller with regard to the phase position of the applied AC voltage receives your tax command at any time; that at one Switch-off command the last switching device from your Micro controller receives its control command at any time.

Dadurch, daß nur n minus eine Schalteinrichtungen zum Schalten einer n phasigen Last vorgesehen sind, kann eine aktive Schalteinrichtung einge spart werden.The fact that only n minus a switching device for switching an n phase load are provided, an active switching device can be turned on be saved.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung nachfolgend noch näher erläutert.Using an embodiment shown in the drawing the invention is explained in more detail below.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Steuereinrichtung für eine einphasige Schalteinrichtung Fig. 1 is a block diagram of a control device for a single-phase switching device

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Steuereinrichtung für eine dreiphasige Schalteinrichtung. Fig. 2 is a block diagram of a control device for a three-phase switching device.

Mit 1 ist eine als Relais ausgeführte Schalteinrichtung bezeichnet. Als Schalteinrichtung kommen auch andere mit einem Kraftantrieb versehene Schaltgeräte in Frage. An den Schaltkontakten 2 des Relais 1 ist eine Ein richtung 3 zur Spannungserfassung angeschlossen, desgleichen liegt im Zuge des Laststromkreises 4 eine Einrichtung 5 zur Stromerfassung. Durch die Einrichtungen 3 und 5 muß nicht der genaue Wert von Spannung und Strom erfaßt werden. Es genügt vielmehr festzustellen, ob die betreffende Größe positiv, negativ oder Null ist. Diese Information liegt über den Aus gang 6 bzw. 7 der Einrichtung 3 bzw. 5 in Form von zwei Zwei-Bit-Worten an entsprechenden Eingängen eines Microcontrollers 8 an. Mit dem Micro controller 8 ist ein externer Speicher 9 gekoppelt, der vom Microcontroller 8 übermittelte Daten dauerhaft speichert, die dann vom Microcontroller 8 im Bedarfsfalle wieder abgerufen werden können. 1 designates a switching device designed as a relay. Other switching devices provided with a power drive can also be used as the switching device. A device 3 for voltage detection is connected to the switching contacts 2 of the relay 1 , and in the course of the load circuit 4 there is a device 5 for current detection. Devices 3 and 5 do not have to detect the exact value of voltage and current. Rather, it is sufficient to determine whether the variable in question is positive, negative or zero. This information is available from outputs 6 and 7 of device 3 and 5 in the form of two two-bit words at corresponding inputs of a microcontroller 8 . An external memory 9 is coupled to the micro controller 8 , which permanently stores data transmitted by the microcontroller 8 , which can then be called up again by the microcontroller 8 if necessary.

Über ein der Potentialtrennung dienendes Ein-Ausgabe-Element 10 werden dem Microcontroller 8 über eine Steuerleitung 11 die entsprechenden Ein- bzw. Ausschaltbefehle von außen eingegeben. Über eine Meldeleitung 12 kann der Microcontroller 8 seinerseits entsprechende Meldungen nach au ßen absetzen. Ein Steuerausgang 13 des Microcontrollers 8 ist über eine Ansteuerleitung 14 mit einer Ansteuereinrichtung 15 des Relais 1 verbun den, das mit einer Gleichstromerregung versehen ist.The corresponding switch-on and switch-off commands are input from the outside to the microcontroller 8 via a control line 11 via an input-output element 10 which serves for electrical isolation. The microcontroller 8 can in turn send corresponding messages to the outside via a message line 12 . A control output 13 of the microcontroller 8 is connected via a control line 14 to a control device 15 of the relay 1 , which is provided with a DC excitation.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Steuereinrichtung für eine dreiphasige Schalt einrichtung sind drei einphasige Schalteinrichtungen I-III schaltfolgemäßig aneinandergereiht. Dabei ist der einen Steuereinrichtung I ein Vorrang ein geräumt. Diese Steuereinrichtung I erhält die entsprechenden Ein- und Ausschaltbefehle über die Steuerleitung 11 von außen zugeführt. Der Microcontroller 8 dieser Steuereinrichtung I gibt über einen weiteren Steu erausgang 16 einen gegenüber dem an seinem Steuerausgang 13 abgesetz ten Ansteuersignal einen verzögerten Schaltbefehl an die nachfolgende Schalteinrichtung II. Von deren Microcontroller 8 wird wiederum nach Ab setzen des Ansteuersignales an dem Steuerausgang 13 ebenfalls an einem weiteren Steuerausgang 16 ein Schaltbefehl verzögert an die letzte Schalt einrichtung III gegeben. Es besteht auch die Möglichkeit, den Schaltbefehl gegenüber dem Ansteuersignal unverzögert an den Microcontroller 8 der nächstfolgenden Schalteinrichtung weiterzugeben und die Verarbeitung des Schaltbefehles durch diesen Microcontroller 8 verzögert durchzuführen.In the control device shown in Fig. 2 for a three-phase switching device, three single-phase switching devices I-III are lined up in sequence. The one control device I is cleared a priority. This control device I receives the corresponding switch-on and switch-off commands from the outside via the control line 11 . The microcontroller 8 of the control device I is, via a further STEU erausgang 16 a opposite the abgesetz th at its control output 13 drive signal a delayed switching command to the subsequent switching means II. From the microcontroller 8 is in turn according From contact of the drive signal at the control output 13 is also at a another control output 16 a switching command delayed given to the last switching device III. There is also the possibility of forwarding the switching command to the microcontroller 8 of the next switching device without delay in relation to the control signal and to delay the processing of the switching command by this microcontroller 8 .

Die Schalteinrichtung nach Fig. 1 arbeitet wie folgt:
Bei geöffneten Schaltkontakten 2 des Relais 1 erkennt der Microcontroller 8 die Nulldurchgänge der an den Schaltkontakten 2 anstehenden Spannung, welche nachfolgend als Kontaktspannung bezeichnet wird. Über die Steu erleitung 11 erhält der Microcontroller 8 die Ein- bzw. Ausschaltbefehle für das Relais 1. Wird erstmalig ein Einschaltbefehl erteilt, dann wird vom Microcontroller 8 beim nächsten Spannungsnulldurchgang über seinen Steuerausgang 13 ein Steuereinbefehl an die Ansteuereinrichtung 15 des Relais 1 abgesetzt. Hierdurch wird das Relais 1 eingeschaltet. In der Regel werden die Schaltkontakte 2 des Relais 1 einige Male kurz hintereinander schließen und öffnen (Kontaktprellen), bis sie endgültig geschlossen blei ben. Der Beginn des Kontaktprellens und das endgültige Schließen können durch die Spannungserfassung unmittelbar an den Schaltkontakten 2 des Relais 1 festgestellt werden. Das endgültige Schließen ist erreicht, wenn die Kontaktspannung für eine bestimmte Zeit Null ist. Im Microcontroller 8 wird mit diesen beiden Zeitpunkten (Beginn des Kontaktprellens und Zeit punkt an dem das Relais endgültig geschlossen hat) eine Einschaltverzöge rung ermittelt. Die Einschaltverzögerung wird außerdem auch in den exter nen Speicher 9 eingegeben. . The switching device according to Figure 1 operates as follows:
When the switch contacts 2 of the relay 1 are open, the microcontroller 8 recognizes the zero crossings of the voltage present at the switch contacts 2 , which is referred to below as the contact voltage. Via the control line 11 , the microcontroller 8 receives the switch-on and switch-off commands for the relay 1 . Is the first time a switch-on command issued, then a Steuereinbefehl is sent to the control device 15 of the relay 1 by the microcontroller 8 on the next voltage zero crossing via its control output. 13 This turns relay 1 on. In general, the switching contacts 2 of relay 1 will close and open a few times in quick succession (contact bouncing) until they remain closed. The start of the contact bouncing and the final closing can be determined by the voltage detection directly on the switching contacts 2 of the relay 1 . The final closing is achieved when the contact voltage is zero for a certain time. In the microcontroller 8 , a switch-on delay is determined with these two points in time (start of the contact bouncing and point in time at which the relay has finally closed). The switch-on delay is also entered into the external memory 9 .

Bei einem erneuten Einschaltbefehl wird nunmehr vom Microcontroller 8 aufgrund der Periodendauer der Wechselspannung unter Berücksichtigung der beim ersten Einschaltvorgang ermittelten Einschaltverzögerung der Zeitpunkt für die Abgabe des Steuereinbefehles an seinem Steuerausgang 13 so berechnet, daß das endgültige Schließen der Schaltkontakte 2 mög lichst exakt zum Spannungsnulldurchgang erfolgt. Dieser berechnete Ein schaltzeitpunkt kann abgespeichert werden und steht damit bei nachfolgen den Schaltvorgängen zur Verfügung. Zumindest von Zeit zu Zeit kann die ser Einschaltzeitpunkt überprüft werden. Auf diese Weise werden in der Zwischenzeit an irgendwelchen das Schalverhalten beeinflussenden Größen eingetretene Änderungen erfaßt, so daß stets ein möglichst exaktes Schalten beim Spannungsnulldurchgang gewährleistet ist.With a new switch-on command, the microcontroller 8 now calculates the time for issuing the control command at its control output 13 based on the period of the AC voltage, taking into account the switch-on delay determined during the first switch-on process, so that the final closing of the switch contacts 2 takes place as precisely as possible at the voltage zero crossing. This calculated switch-on time can be saved and is thus available for subsequent switching operations. This switch-on time can be checked at least from time to time. In this way, any changes that may have occurred in the variables influencing the switching behavior are detected in the meantime, so that the most accurate switching possible is always ensured when the voltage crosses zero.

Sollen die geschlossenen Schaltkontakte 2 des Relais 1 wieder geöffnet werden, dann wird über Steuerleitung 11 ein entsprechender Ausschaltbe fehl an den Microcontroller 8 erteilt. Dieser gibt bei der erstmaligen Ertei lung eines Ausschaltbefehles beim nächstfolgenden Stromnulldurchgang über seinen Steuerausgang 13 einen entsprechenden Steuerausbefehl an die Ansteuereinrichtung 15, welche daraufhin das Relais 1 abschaltet. Während des Abschaltvorganges werden über die Einrichtungen 3 und 5 zur Span nungs- und Stromerfassung dem Microcontroller 8 die Spannungs- und Stromwerte übermittelt. Der Microcontroller 8 bestimmt aus den übermit telten Werten die Ausschaltverzögerung des Relais 1. Diese Ausschaltver zögerung wird abgespeichert.If the closed switching contacts 2 of the relay 1 are to be opened again, then a corresponding switch-off command is issued to the microcontroller 8 via control line 11 . This gives the first time a switch-off command at the next current zero crossing via its control output 13 a corresponding control command to the control device 15 , which then switches off the relay 1 . During the switch-off process, the voltage and current values are transmitted to the microcontroller 8 via the devices 3 and 5 for voltage and current detection. The microcontroller 8 determines the switch-off delay of the relay 1 from the transmitted values. This switch-off delay is saved.

Wird nach einem ersten Ausschaltbefehl ein weiterer Ausschaltbefehl er teilt, dann errechnet der Microcontroller 8 aufgrund der Periodendauer bzw. der Zeitabstände zwischen den Nulldurchgängen des Laststromes un ter Berücksichtigung der zuvor ermittelten Ausschaltverzögerung den Zeit punkt für die Abgabe des Steuerausbefehles so, daß der Öffnungsvorgang der Schaltkontakte 2 möglichst im Nulldurchgang des Laststromes endgül tig abschließt. Auch dieser errechnete Zeitpunkt kann abgespeichert wer den, so daß er bei nachfolgenden Ausschaltvorgängen zur Verfügung steht.If, after a first switch-off command, he shares another switch-off command, the microcontroller 8 calculates the point in time for releasing the control command based on the period or the time intervals between the zero crossings of the load current, taking into account the previously determined switch-off delay, so that the switching contacts open 2 closes finally in the zero crossing of the load current if possible. This calculated point in time can also be saved, so that it is available for subsequent switch-off operations.

Damit auch schon beim jeweils ersten Ein- und Ausschaltbefehl das Schließen und Öffnen der Schaltkontakte 2 möglichst nahe beim Null durchgang von Spannung und Strom erfolgt, kann dem Microcontroller 8 ein Wert vorgegeben werden, welcher in Annäherung der von ihm bei weiteren Schalvorgängen errechneten Ein- bzw. Ausschaltverzögerung ent spricht.So that the closing and opening of the switching contacts 2 occurs as close as possible to the zero crossing of voltage and current even with the first switch-on and switch-off command, the microcontroller 8 can be given a value which approximates the switch-on or switch-off calculated by it during further switching processes Off delay corresponds.

Da sich in dem Schaltkreis einige Größen ändern können, z. B. infolge von Fertigungstoleranzen, Temperatur, Alterung, Änderung der Erregerspan nung für das Relais oder auch die Frequenz im Laststromkreis, ist es zweckmäßig zumindest von Zeit zu Zeit die Ein- und Ausschaltverzögerung neu zu ermitteln. Die neu ermittelten Werte werden dann zum Berechnen des genauen Ein- und Ausschaltens des Relais 1 verwendet.Since some sizes can change in the circuit, e.g. B. due to manufacturing tolerances, temperature, aging, change in excitation voltage for the relay or the frequency in the load circuit, it is useful to redetermine the on and off delay at least from time to time. The newly determined values are then used to calculate the precise switching on and off of relay 1 .

In dem an den Microcontroller 8 angeschlossenen zusätzlichen Speicher 9 (EEPROM) können die notwendigen Größen, insbesondere die errechnete Ein- und Ausschaltverzögerung, dauerhaft abgespeichert werden. Damit stehen diese Größen bei einem Verlust der im Microcontroller 8 abgespei cherten Werte, z. B. infolge eines Ausfalles der Versorgungsspannung, bei nachfolgenden Schaltvorgängen sofort wieder zur Verfügung und müssen nicht neu ermittelt werden. The necessary quantities, in particular the calculated switch-on and switch-off delay, can be permanently stored in the additional memory 9 (EEPROM) connected to the microcontroller 8 . Thus, these variables are in the event of a loss of the values stored in the microcontroller 8 , e.g. B. due to a failure of the supply voltage, immediately available in subsequent switching operations and do not have to be determined again.

Als Eigenart tritt bei mit einem Kraftantrieb versehenen Schalteinrichtun gen ein gewisser Jitter in der Ausschaltverzögerung aufs der von dem Microcontroller 8 nicht erfaßt werden kann und der insbesondere bei einem Ausschaltvorgang zu einem verspäteten Öffnen der Schaltkontakte 2 führt. Daher ist es vorteilhaft dem Microcontroller 8 einen diesen Jitter berück sichtigenden konstanten Wert vorzugeben, der bei der Berechnung des Zeitpunktes für die Abgabe des Steuerausbefehles mit einbezogen wird.As a peculiarity occurs in switching devices provided with a power drive, a certain jitter in the switch-off delay which cannot be detected by the microcontroller 8 and which leads, in particular, to a delayed opening of the switch contacts 2 during a switch-off process. It is therefore advantageous for the microcontroller 8 to predefine a constant value that takes this jitter into account, which is included in the calculation of the time for issuing the control command.

Bei der in Fig. 2 als Ausführungsbeispiel für eine n-phasige Schalteinrich tung dargestellten dreiphasigen Schalteinrichtung laufen in den den einzel nen Phasen zugeordneten Steuereinrichtungen I-III die gleichen Vorgänge wie bei der zuvor beschriebenen, eine einzelne Schalteinrichtung steuern den Steuereinrichtung ab. Es wird nachfolgend eine Einrichtung zum Schalten einer dreiphasigen Last mit freiem Sternpunkt beschrieben. Der Fall einer Last mit einem angeschlossenen Sternpunkt entspricht dem des einphasigen Schaltens.In the three-phase switching device shown in FIG. 2 as an exemplary embodiment for an n-phase switching device, the same operations as in the previously described control devices I-III run in the individual phases associated with a single switching device control the control device. A device for switching a three-phase load with a free star point is described below. The case of a load with a connected star point corresponds to that of single-phase switching.

Bei freiem Sternpunkt der Last muß eine Zwangsfolge beim Schalten der einzelnen Schalteinrichtungen eingehalten werden. Aus diesem Grunde wird einer Steuereinrichtung und zwar der Steuereinrichtung I ein Vorrang eingeräumt. Nur dieser Steuereinrichtung I wird ein Ein- bzw. Ausschaltbe fehl von außen erteilt. Auf Grund eines solchen Befehles reagiert die Steu ereinrichtung I wie die zuvor beschriebene Steuereinrichtung für eine ein phasige Schalteinrichtung. Sobald der betreffende Befehl ausgeführt ist, wird von dem Microcontroller 8 dieser Steuereinrichtung I ein verzögerter Ein- bzw. Ausschaltbefehl an die nachfolgende Steuereinrichtung II abge geben. Deren Microcontroller 8 gibt nach Ausführung des betreffenden Befehles wiederum einen verzögerten Ein- bzw. Ausschaltbefehl an die letzte Steuereinrichtung III ab. Bei unverzögerter Weitergabe des entspre chenden Befehles durch den Microcontroller 8 wird die Verzögerung von dem nachfolgenden Microcontroller 8 vorgenommen.With a free star point of the load, a mandatory sequence when switching the individual switching devices must be observed. For this reason, a control device, namely control device I, is given priority. Only this control device I is given an on or off command from the outside. On the basis of such an instruction, the control device I reacts like the control device described above for a one-phase switching device. As soon as the relevant command is executed, the microcontroller 8 of this control device I issues a delayed switch-on or switch-off command to the subsequent control device II. After executing the relevant command, its microcontroller 8 in turn issues a delayed switch-on or switch-off command to the last control device III. If the corresponding command is passed on by the microcontroller 8 without delay, the delay is carried out by the subsequent microcontroller 8 .

Es kann auch allen Steuereinrichtungen einer mehrphasigen Schalteinrich tung ein Ein- bzw. Ausschaltbefehl von außen erteilt werden. Die Steue rungsfolge ist dabei so gestaltet, daß ein solcher Ein- bzw. Ausschaltbefehl nur den Microcontroller 8 einer Schalteinrichtung, z. B. der Schalteinrich tung I, aktiviert. Sobald die Ausführung des betreffenden Befehles abge schlossen ist, wird von dem Microcontroller 8 der betreffenden Schaltein richtung I ein Freigabebefehl an den Microcontroller 8 einer der nachfol genden Schalteinrichtungen II bzw. III gegeben, deren Microcontroller 8 gibt wiederum nach Ausführung des entsprechenden Befehles einen Frei gabebefehl an den Microcontroller 8 der verbleibenden Schalteinrichtung.All control devices of a multi-phase switching device can also be given an on / off command from the outside. The control sequence is designed such that such a switch-on or switch-off command only the microcontroller 8 of a switching device, for. B. the switching device I activated. As soon as the execution of the relevant command has been completed, the microcontroller 8 of the relevant switching device I issues a release command to the microcontroller 8 of one of the following switching devices II or III, the microcontroller 8 of which in turn gives a release command after execution of the corresponding command to the microcontroller 8 of the remaining switching device.

Da bei einer Last mit freiem Sternpunkt beim Einschalten der ersten Schalteinrichtung noch kein Strom fließt, kann die Steuerung der zuerst schaltenden Schalteinrichtung auch so erfolgen, daß diese Schalteinrich tung zu einem beliebigen Zeitpunkt in Bezug auf die Phasenlage der Span onung eingeschaltet wird. Desgleichen kann dann bei einem Ausschaltvor gang die zuletzt schaltende Schalteinrichtung zu einem beliebigen Zeit punkt ausgeschaltet werden, da nach Öffnen von zwei Schalteinrichtungen kein Strom mehr fließt.As with a load with a free star point when switching on the first Switching device still has no current flowing, the control of the first switching switching device also take place so that this switching device at any time in relation to the phase position of the chip onung is switched on. The same can then be done when switching off the last switching device at any time point can be switched off, since after opening two switching devices no more electricity flows.

Es besteht außerdem die Möglichkeit bei einer zu schaltenden mehrphasi gen Last mit freiem Sternpunkt auf eine der Schalteinrichtung zu verzich ten. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn keine vollständige galvani sche Trennung der Last von dem Wechselspannungsnetz erfolgen muß. There is also the option for a multi-phase to be switched against the load with a free star point on one of the switching devices This is particularly possible if there is no complete galvanic The load must be separated from the AC network.

Mit dem beschriebenen Verfahren wird ein fast lichtbogenfreies Schalten ermöglicht. Damit wird eine wesentlich höhere Kontaktlebensdauer erzielt. Diese kann gegebenenfalls sogar höher als die mechanische Lebensdauer einer Schalteinrichtung sein.With the described method, an almost arcing-free switching is achieved enables. This results in a significantly longer contact life. This may even be longer than the mechanical life a switching device.

Da, wie bereits erwähnt, keine Spannungs- bzw. Stromamplituden ausge wertet werden müssen, sondern lediglich festgestellt werden muß, ob diese Größen positiv, negativ oder Null sind, ergeben sich für die Ausführung der Steuereinrichtung wesentliche Vorteile. So werden keine Analog/Digital- Umsetzer benötigt. Ferner ergibt sich eine höhere Störsicherheit, da ein Nulldurchgang einfacher zu erfassen ist, als ein exakter Strom- oder Span nungswert. Weiterhin ergibt sich ein erhöhter Dynamikbereich, da auch bei sich stark verändernder Strom- und Spannungsamplitude noch eine sichere Funktion der Schalteinrichtung gewährleistet ist. Auch im Strom oder Spannung vorhandene Oberschwingungen haben nahezu keinen Einfluß auf ein ordnungsgemäßes Schalten der Schalteinrichtung.Since, as already mentioned, no voltage or current amplitudes must be evaluated, but only has to be determined whether this Sizes that are positive, negative or zero result in the execution of the Control device essential advantages. So no analog / digital Converter needed. Furthermore, there is a higher level of interference immunity, since a Zero crossing is easier to detect than an exact current or span value. Furthermore, there is an increased dynamic range, since also at strongly changing current and voltage amplitude still a safe Function of the switching device is guaranteed. Even in the stream or Voltage harmonics have almost no influence proper switching of the switching device.

Mittels des Microcontrollers 8 können außerdem Fehlermeldungen bei nicht ordnungsgemäßem Öffnen oder Schließen der Schalteinrichtung getä tigt werden. Außerdem kann durch den Microcontroller 8 die Anzahl der Schaltzyklen registriert und bei Erreichen der der Lebensdauer entspre chenden Anzahl von Schaltzyklen eine Meldung gegeben werden. By means of the microcontroller 8 , error messages can also be made in the event of improper opening or closing of the switching device. In addition, the number of switching cycles can be registered by the microcontroller 8 and a message can be given when the number of switching cycles corresponding to the service life has been reached.

Reference list

11

Relais
relay

22nd

Schaltkontakte
Switch contacts

33rd

Einrichtung zur Spannungserfassung
Device for voltage detection

44th

Laststromkreis
Load circuit

55

Einrichtung zur Stromerfassung
Current detection device

66

Ausgang der Einrichtung zur Spannungserfassung
Output of the device for voltage detection

77

Ausgang der Einrichtung zur Stromerfassung
Output of the device for current detection

88th

Microcontroller
Microcontroller

99

externer Speicher
external storage

1010th

Ein-Ausgabe-Element
I / O element

1111

Steuerleitung
Control line

1212th

Meldeleitung
Reporting line

1313

Steuerausgang
Control output

1414

Ansteuerleitung
Control line

1515

Ansteuereinrichtung
Control device

1616

weiterer Steuerausgang
further control output

Claims

1. A method for the repeated activation of a switching device that switches an AC circuit and is actuated by a power drive, in which method at least the voltage of the AC circuit is detected and fed to a microcontroller ( 8 ) as a reference variable and the microcontroller ( 8 ) receives the switching device ( 1 ) after receiving a switching command. actuated in such a way that their switching contacts ( 2 ) essentially close at the voltage zero crossing or open at the current zero crossing, characterized in that
that in the AC circuit, the contact voltage present at the switching contacts ( 2 ) of the switching device ( 1 ) is detected;
that at the first switch-on command from the microcontroller ( 8 ) with a measured zero crossing of the contact voltage, a corresponding control command is given to the switching device ( 1 ) and the two times from the issuance of the control command until the first contact touch or until the switch contacts are finally closed ( 2nd ) are measured and from this a switch-on delay of the switching device ( 1 ) is determined and saved;
that in a subsequent switch-on command the time for issuing the control command from the microcontroller ( 8 ) is calculated on the basis of the time intervals between zero crossings of the AC voltage of the AC circuit, taking into account the switch-on delay determined in the previous switch-on command with respect to a subsequent zero crossing of the AC voltage;
that the first switch-off command from the microcontroller ( 8 ) given a measured zero crossing of the load current gives a corresponding control command to the switching device ( 1 ) and the time (switch-off delay) from the issuance of the control command to the opening of the switch contacts ( 2 ) is determined and stored;
that in a subsequent switch-off command, the time for issuing the control command from the microcontroller ( 8 ) is calculated on the basis of the time intervals between zero crossings of the load current, taking into account the switch-off delay determined in the previous switch-off command, with reference to a subsequent zero crossing of the load current.

2. The method according to claim 1, characterized in that already at the first switch-on or switch-off command for calculating the time for the delivery of the respective control command in relation to the respectively measured contact voltage or zero load current crossing one entered into the micro controller ( 8 ) , size dependent on the properties of the switching device ( 1 ) is taken into account.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that to at least for each subsequent switch-on or switch-off command delayed switch-on or switch-off delay is determined and saved.

4. The method according to claim 3, characterized in that several he Average switch-on and switch-off delays are saved and closed at least from some of these saved on and off delays a mean value for the switch-on and switch-off delay is calculated.

5. The method according to claim 4, characterized in that a weight average is calculated.

6. The method according to claim 3, 4 or 5, characterized in that Except during a switching operation, the period or the Time intervals between zero crossings of the contact voltage or the Load current measured and stored and that at least from some of the stored values for the period or the time an average would be calculated.

7. The method according to claim 6, characterized in that a weight calculated mean value for the period or the time intervals becomes.

8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the values for the calculated on and off delay are stored in an additional memory ( 9 ) connected to the microcontroller ( 8 ).

9. The method according to any one of the preceding claims, characterized ge indicates that the determined time for the submission of the respective Control command is moved forward or back by a certain value.

10. The method according to any one of the preceding claims, characterized ge indicates that malfunctions occurring during switching and / or other Processes are recorded and reported.

11. The method according to any one of the preceding claims for controlling n separate, the AC circuits of an n-phase load with free em star point switching devices (I-III), characterized in that
that only the microcontroller ( 8 ) of a switching device (I) is given an on or off command from the outside;
that this microcontroller ( 8 ) monitors the final closing or opening of the switching contacts ( 2 ) of the associated switching device (I) and, after the final closing or opening of the switching contacts ( 2 ) of this switching device (I), an on or off command the microcontroller ( 8 ) of the next switching devices (II or III) is given, by which microcontroller ( 8 ) in turn in each case after the final closing or opening of the switching contacts ( 2 ) of the assigned switching device (II or III) - or switch-off command to the micro controller ( 8 ) of the next switching device (III or II) is given.

12. The method according to any one of the preceding claims 1 to 11 for controlling n separate, the AC circuits of an n-phase load with a free star point switching devices (I-III), characterized in that the microcontrollers ( 8 ) of all switching devices (I -III) a switch-on or switch-off command is given from the outside, initially only the microcontroller ( 8 ) of a switching device (for example I) being activated, that this activated microcontroller ( 8 ) causes the final closing or opening of the switching contacts ( 2 ) the assigned switching device (I) is monitored and after the final closing or opening of the switching contacts ( 2 ) of this switching device (I) a release command is given to the microcontroller of the next switching device (II or III), which microcontroller ( 8 ) in turn after the final closing or opening of the switching contacts ( 2 ) of the switching device assigned to it (II or I II) gives a release command to the microcontroller ( 8 ) of the further switching device (III or II).

13. The method according to claim 11 or 12, characterized in that between the final closing or opening of the switching contacts ( 2 ) of a switching device (I-III) either the forwarding of the switch-on or switch-off command to the microcontroller ( 8 ) of the next Switching device (II or III) or the execution of the switching on or off command by the microcontroller ( 8 ) of the next switching device (IIb between III) is delayed.

14. The method according to claim 11, 12 or 13, characterized in
that when a switch-on command is given, the first switching device (I) receives its control command from its microcontroller ( 8 ) with regard to the phase position of the AC voltage present;
that in the event of a switch-off command, the last switching device (II or III) receives its control command from its microcontroller ( 8 ) at any time.

15. The method according to any one of claims 11 to 14, characterized records that only n minus a switching device for switching an n phase load are provided.