DE2119525A1

DE2119525A1 - Steuersatz für Stromrichter

Info

Publication number: DE2119525A1
Application number: DE19712119525
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. 8000 München. P Rambold
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-04-22
Filing date: 1971-04-22
Publication date: 1972-11-02
Also published as: JPS4743921A; DE2119525C3; DE2119525B2; JPS5316501B1

Description

Steuersatz für Stromrichter Die Erfindung bezieht sich auf einen analog arbeitenden, netzsynchronisierten Steuersatz für einen an ein Netz schwankender Frequenz angeschlossenen steuerbaren Thyristor-Stromrichter, mit einem netzgeführten Synchronisiergeber, der bei jedem Synchronisierspannungsnulldurchgang einen Sägezabngenerator startet, dessen Sägezahnnpannungen in einem Vergleicher mit einer einstellbaren Steuergleichspannung verglichen werden, wobei die Säge zähne der Sägezahnspannungen nach dem Vergleich weiterlaufen und der beim Überwiegen der Sägezahnspannung einen Impulsgeber einschaltet, dessen Impulse die einzelnen Uhyristoren in den stromdurchlässigen Zustand bringen.
Wenn Thyristor-Stromrichter mit analog arbeitenden Steuer sätzen unter den genannten Bedinungen betrieben werden, verändert sich die Lage der Steuerimpulse für die Thyristoren in Bezug auf die Netzspannung mit deren Frequenz, was sich besonders stark an der Wechselrichtertrittgrenze des Stromrichters auswirkt, weswegen zur Gewährleistung eines sicheren Betriebes die Wechselrichtergrenze für die höchste Frequenz eingestellt werden muß, was aber bei niedrigen Frequenzen eine Verringerung der Steuerung der Wechselrichterleistung des Stromrichters zur Folge hat Solche Verhältnisse könn.en z.B. auftrF lein, wenn die Stromrichter unmittelbar an mit schwankender Drehzahl angetriebenen Generatoren von Notstromaggregaten, Wellengeneratoren od. dgl. betrieben werden. Bei solchen Netzersatzanlagen kann die Frequenz etwa + 5 , bei Wellengeneratoren sogar +- 15 % schwanken. Da sich mit der Frequenz bei analog arbeitenden Steuersätzen die Steuerwinkel α der Thyristoren und die eingestellten Wechselrichtertrittgrenzen verschieben, hat man die Wechselrichtertrittgrenze in Abhängigkeit von der Frequenz gesteuert; die-hieìzu benutzten Maßnahmen sind sehr aufwendig und nur bedingt genau.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen analog arbeitenden Steuersatz für-Stromrichter mit einfachen Mitteln so zu gestalten, daß eine genaue Regelung der Steuerwinkel, insbesondere der Trittgrenzen, auf einen eingestellten Wert auch bei starker Frequenzs-chwankung-erfolgt, ohne daß ein für die Ausnutzung der vollen Steuerfähigkeit des Stromrichters nachteiliger Eirlfluß auftritt Die Lösung der Aufgabe gelingt nach der Erfindung dadurch, daß der Sägezahngenerator den einzelnen Thyristoren zugeordnete, in Entladeabhängigkeit vorn Synchronisiergeber gebrachte .Säge zahnkondensat oren aufweist, deren widerstandsveränderbare Lade stromkreise von den Sägezahnspannungen oder daraus abgeleiteten Strömen über einen Differenzverstärker (p3) in Steuerabhängigkeit gebracht sind, so daß die Mittel- oder Scheitelwerte aller Sägezähne der Sägezahnspannungen eine konstante Größe haben.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen analog arbeitenden Steuersatz in schematischer Darstellung, Fig. 2 Sägezahnimpulse in Zuordnung zu den Synchronisierspannungen und der Steuergleichspannung, Fig. 3 und 4 ein Ausführungsbeispiel eines Sägezahngenerators nach der Erfindung in vereinfachter Darstellung.
Ein von dem Netzspannung mit schwankender Frequenz gespeister Synchronisiergeber 1 startet bei jedem Nulldurchgang der Synchronisierwechselspannung U einen nachgeordneten Sägezalin generator 2, der eine Sägezahnspannung Uz auf einen Vergleicher 3 gibt, dem außerdem noch eine einstellbare Steuergleichspannung Ust zugeführt wird. Sobald im Punkt A zum Zeitpunkt t1 die Sägezahnspannung die Steuergleichspannung übersteigt, wird der folgende Impulserzeuger 4 geschaltet, der einen rechteckförmigen Impuls bis zum Ende des Säge Zahnes im zeitpunkt t4 abgibt. Der Impuls wird in einem Verstärker 5 verstärkt und dem oder den Steuerkreisen der zu zündenden Thyristoren des Stromrichters in bekannter Weise zugeführt.
Das Ende jedes Säge zahnes fällt mit dem zweiten Nulldurchgang der ihm zugeordneten Synchronisierwechselspannung zeitlich zusammen.
In Fig. 2 ist ein sechspulsiger Steuersatz angenommen. Es ist dabei vorausgesetzt, daß jede Sägezahnspannung auch nach dem Vergleich mit der steuergleichspannung weiter ansteigt während der betreffenden Halbwelle seiner Synchronisierwechselspannung.
Die voll ausgezogenen Sägezahnspannungen haben die Frequenz f11 die gestrichelt dargestellten Sägezahnspannungen die Frequenz f2 > wobei die Scheitelwerte dieser Säge zähne lSeincr sind.
Für den ersten Sägezahn ist gezeigt, daß der Steuerwinkel = f.t für f1 ergibt α1 = f1 . t1 und für f2 den Wert = f2 . t1, d. h. α1 0 α2 = α sein soll, wie gefordert wird, dann muß gelten '~ f2 t2 = 1 . t1 = const.
Diese Forderung wird beim Gegenstand nach der Erfindung dadurch erfüllt, daß die Steigung der Sägezahnspannung wie strichpunktier gezeigt, vergrößert wird mit zunehmender Frequenz (Schnittpunkt A').
Bei einem in Fig. 2 angenommenen symmetrischen Synchronisierspannungssystem kann auf konstanten Mittelwert der Sägezahnspannung geregelt werden.
In Fig. 3 ist eine erfindungsgemäße Ausbildung des Sä..gezahngenerators 2 mit einer Regelung auf konstante Scheitelwerte -der Sägezahnspannungen darstellt, die auch bei in ungleichmäßigen Abständen auftretenden. Synchronisierwechselspannungen (unsymmetrisches Synchronisierspannungssystem) eine genaue Einhaltung der Steuerwinkel ermöglicht.
IIierbei werden z.B. alle Sägezahnspannungen über Dioden g gleichgerichtet und durch einen Kondensator C1 deren Scheitelwert U' erfaßt. Der Scheitelwert U' wird zusammen mit einem Sollwert U den Eingängen eines rückgeführten (Rückführkondensator C3) Differenzveerstärkers p3 zugeführt. Die verstärke Differenzspannung wird einem Transistor p1 Ladestromkreis PM eines Sägezahnkondensators C2 jedes Sägezahngenerators zuge führt. Im Entlade stromkreis jedes Sägezahnkondensators C2 ist ein zweiter Transistor p2 vorgesehen, der als Schalter in Steuerabhängigkeit von der Synchronisierwechselspannung gebracht ist. An stelle von Transistoren können als steuerbare Widerstände auchVerstärker oder digitale Logikbausteine vorgesehen sein.
Mit Hilfe dieser Schaltung gelingt es, an jedem Kondensator C2 eine Sägezahnspannung veränderlicher Steilheit entsprechend der jeweiligen Sequenz zu bilden, die bei jeder Netzfrequenz und konstanter Steuerspannung den Steuerwinkel α = const ergibt.
Bei der erstgenannten Regelung der Sägezahnspannung auf konstanten Mittelwert kann der Kondensator C1 in Fortfall kommen An Stelle der vorbeschriebenen Maßnahme kann gemäß der Erfindung die Regelung auch einen Stromvergleich am Differenz verstärker erfolgen. In diesem Fall werden über Widerstände den Sägezahnspannungen proportionale Ströme gebildet, die summiert und mit einem Sollstrom verglichen werden. Dabei werden die Dioden g in Fig. 3 durch Widerstände ersetzt und die Eingänge des Differenzverstärkers p3 gemäß Fig. 4 über Widerstände an die Potentiale M und N gelegt. Im übrigen sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 3 bezeichnet.
3 Patentansprüche 4 Figuren

Claims

Patentansprüche Analog arbeitender, netzsynchronisierter Steuersatz für einen an ein Netz schwankender Frequenz angeschlossenen steuerbaren Thyristor-Stromrichter, mit einem netzgeführten-Synehronisiergeber, der bei jedem Synchronisierspannungsnulldurchgang einen Sägezahngenerator startet, dessen Sägezahnspannungen in einem Vergleicher mit einer einstellbaren Steuergleichspannung verglichen werden, wobei die Säge zähne der Sägezahnspannungen nach dem Vergleich weiterlaufen und der beim Überwiegen der Sägezahnspannung einen Impulsgeber einschaltet, dessen Impulse die einzelnen Thyristoren in den stromdurchlässigen Zustand bringen, dadurch gekennzeichnet, daß der Sägezahngenerator (2) den einzelnen Thyristoren zugeordnete, in Entladeabhängigkeit vom Synehrongeber '(1) gebrachte Sägezahnkondensatoren (C2) aufweist, deren widerstandsveränderbare (p1) Ladestromkreise von den Sägezahnspannungen oder daraus abgeleiteten Strömen über einen Differenzverstärker (p3) in Steuerabhängigkeit gebracht sind, so daß die Mitt-el-oder Scheitelwerte aller Sägezähne der Sägezahnspannungen eine konstante Größe haben.
2. Steuersatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, -daß als Schaltungselemente im Lade- und Fntladestromkreis jedes Sägezahngenerators (2) steuerbare Widerstände (p2) vorgesehen sind.
3. SteuerjCatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurchgekennzeichnet, daß die Ladestromkreise (p1) der Sägezahnkondensatoren (C2) mit dem Ausgang des Differenzverstärkers (p3) und die Ent ladestromkreise (p2) mit dem Synchronisiergeber (1) in Steuerverbindung stehen und daß der Differenzverstärker (p3) eingangsseitig mit den Sägezahnkondensatoren in Verbindung gebracht ist.