DE2236222A1

DE2236222A1 - Steuersatz

Info

Publication number: DE2236222A1
Application number: DE2236222A
Authority: DE
Inventors: Damir Dipl Ing Kudeljan; Klaus Dipl Ing Rambold
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-07-24
Filing date: 1972-07-24
Publication date: 1974-02-07
Also published as: US3932766A; IT991263B; JPS564933B2; SU597357A3; JPS4958346A; CH554106A; NL7310158A; FR2194072A1; ATA633373A; GB1444594A; DD105955A5; AR199580A1; BE802668A; FR2194072B1; ZA734893B; HU166308B; SE389779B; AT329683B; CS179420B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Steuersatz für einen fremdgesteuerten Stromrichter, der aus einer Synchronisierspannung und einer veränderlichen Steuergleichspannung durch Vergleich in wenigstens einer Vergleichsstufe, an der die Steuergleichspannung liegt, Zündimpulse bildet.

Solche Steuersätze sind beispielsweise aus der DAS 1 021 025 oder der Literaturstelle von G. Möltgen "Netzgeführte Stromrichter mit Thyristoren", Herausgeber und Verlag: Siemens AG, 1967, Seiten 275 oder 280 bekannt. Problematisch ist bei diesen Steuersätzen die Synchronisierung. Es können die Nulldurchgänge der Netzspannung, die beispielsweise die Synchronisierspannung sein kann, sich bei Vorhandensein von Oberschwingungen mitunter um mehrere Grade verschieben. In ungünstigen Fällen treten sogar mehrere Nulldurchgänge hintereinander auf, wenn in der Netzspannung Kommutierungseinbrüche vorhanden sind, die von anderen Stromrichtern herrühren. Diese Steuersätze arbeiten daher insbesondere, wenn sie für Thyristoren in Stellerschaltungen verwendet werden, unbefriedigend an Netzen mit variabler Frequenz und starker Verzerrung der Netzspannungsform. Als Abhilfe ist die Verwendung von RC-, LC- oder Bandfiltern für die Synchroni-' sierspannung bekannt. Diese Filter sind mit einem hohen wirtschaftlichen Aufwand verbunden und ihre Wirkung ist häufig nicht ausreichend, insbesondere versagen sie bei Frequenzänderung

der Synchronisierspannung.

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Es besteht die Aufgabe, die Synchronisierung der Zündimpulse eines eingangs genannten Steuersatzes mit einfachen Mitteln und weitgehend fehlerfrei sicherzustellen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß jeder Vergleichestufe eine Vergleichsepannung zugeführt ist, die der Spannungszeitfläche der Synchronieierepannung proportional ist.

Der erfindungsgemäße Steuersatz ist unempfindlich gegen Frequenzänderungen und Oberwellen der 3ynohronieierspannung und gegen Kommutierungseinbrüche. Damit kann er gut mit verzerrter Synchronisierspannung betrieben werden. Wird der Steuersatz zum Ansteuern eines Wechselstromstellers verwendet, so wird eine gute Symmetrie der vom Wechselstromsteller abgegebenen Spannungszeitflächen erreicht, die unabhängig von Frequenzänderungen und auch starken Verzerrungen der Netzspannung ist. Eine aus Eigenschaften von Bauelementen resultierende Unsymmetrie an Wechselstromstellern von maximal £ 0,5 $> der Spannungszeitfläche der Hetzspannung ist ohne weiteres erreichbar.

Zur Erzeugung der Vergleichsspannung kann eine Integrationsstufe vorgesehen sein, an deren Eingang die Synchronisierspannung liegt. Vorzugsweise sind zwischen den Ausgang der Integrationsstufe und einen Eingang jeder Vergleichsstufe eine Potentialtrennstufe und eine Begrenzungsstufe geschaltet, die die Vergleichsspannung im oberen oder unteren Scheitelwert auf einen vorgegebenen Potentialwert zieht. Dabei kann als Potentialwert Null vorgegeben sein. Durch diese Stabilisierung der Vergleichsspannung auf ein vorgegebenes Bezugspotential ist sichergestellt, daß die Spannung am Eingang einer Vergleichsstufe immer das gleiche Vorzeichen hat.

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Es können zwei Vergleichsstufen vorgesehen sein, wobei einer Vergleichsstufe die Steuergleichspannung und die Vergleichsspannung, deren unterer Scheitelwert gleich dem vorgegebenen Potentialwert ist, und der anderen Vergleichsstufe die invertierte Steuergleichspannung und die.Vergleichsspannung zugeführt sein kann, deren oberer Scheitelwert gleich dem vorgegebenen Potentialwert ist. ,

Vorteilhaft ist es, eine Auswerteschaltung vorzusehen, die eine Impulsfolge abgibt, die die Polarität der Synchronisierspannung anzeigt und diese Impulsfolge zusammeii mit den Ausgangsimpulsen von jeweils einer Vergleichsstufe jeweils einem logischen Verknüpfungsglied zuzuführen. Die am Ausgang der logischen Verknüpfungsglieder stehenden Impulse können evtl. über Impulsverstärker den Thyristoren eines Stromrichters, beispielsweise eines Wechselstromstellers zugeführt werden. Mit der Verkopplung der Ausgangsimpulse der Vergleichsstufe mit Impulsen, die die Polarität der Netzspannung als Synchronisierspannung repräsentieren, wird erreicht, daß Steuerimpulse nur den Thyristoren zugeführt werden, an denen positive Spannungen liegt. ·

Vorzugsweise ist mit einem steuerbaren Schaltglied der Eingang für die Vergleichsspannung jeder Vergleichsstufe mit einer Spannung beaufschlagbar, wobei zur Steuerung des Schaltgliedes eine Logik vorgesehen ist, der die Ausgangsimpulse der Vergleichsstufen und Anzeigeimpulse der Begrenzungsstufen zugeführt sind, die anzeigen, daß der obere oder untere Scheitel- wert der Vergleichsspannung gleich dem vorgegebenen Potentialwert ist, wobei durch die Logik das einer Vergleichsstufe zugeordnete Schaltglied mit der Anstiegsflanke des Ausgangsimpulses der Vergleichsstufe geöffnet und durch die Anstiegsflanke des nächstfolgenden Anzeigeimpulses der dieser Vergleichsstufe zugeordneten Begrenzungsstufe geschlossen wird. Die Anzeige-

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impulse jeder Begrenzungsstufe können einer Gedächtnisstufe zugeführt sein, wobei jeder Ausgang der Gedächtnisstufe und der Ausgang einer Vergleichsstufe mit einem Eingang eines logischen Verknüpfungsgliedes verbunden sein kann, von dem das der Vergleichsstufe zugeordnete Schaltglied angesteuert wird. Mit dieser logischen Schaltung wird die Störsicherheit des Steuersatzes erhöht, denn mit Hilfe des steuerbaren Schalters, der beispielsweise ein Transistor sein kann, wird sichergestellt, daß die Vergleichsspannung nach dem Anfang des in der jeweiligen Vergleichsstufe erzeugten Impulses das Bezugspotential, beispielsweise das Potential Null erre icht.

Im folgenden wird der erfindungsgemäße Steuersatz beispielhaft anhand einiger in den Figuren 1 bis 11 dargestellter Ausführungsformen näher erläutert. In den Figuren sind identische Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt das Schaltbild eines erfindungsgemäßen Steuersatzes. Eine Synchronisierspannung U₁, die bei den Ausführungsbeispielen die Netzspannung ist, liegt an einer Klemme 1. Über den Widerstand 2 wird die Synchronisierspannung U₁ dem Eingang eines mit einem Kondensator 3 als Integrator 4 beschälteten Operationsverstärker 5 zugeführt. Durch den Integrator 4 wird die Synchronisierspannung integriert. Die Ausgangsspannung Up des Integrators, die die Vergleichsspannung ist, ist der Spannungszeitfläche der Eingangsspannung U₁ proportional. Demgemäß entspricht beispielsweise der Spannungsunterschied zwischen dem positiven Scheitelwert und dem nächsten negativen Scheitelwert der Vergleichsspannung Up der Spannungszeitfläche der positiven Halbperiode der Synchronisierspannung U₁. Eine Gleichspannungskomponente am Ausgang des Integrators 4 ist durch die verstärkte Summe der Eingangs-Nullspannung und der Gleichspannungskomponente (Unsymmetrie) der Synchronisierspannung U₁ gegeben. Um den Einfluß der Eingangs-Null-

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spannung zu vermindern, kann ein Widerstand 6 mit größerem Widerstandswert als negative Rückkopplung für den Verstärker dem Kondensator 3 paraileIgeschaItet werden. Der Restfehler ist dann vernachlässigbar.

Der Ausgang des Integrators 4 ist über einen Kondensator 7 als Potentialtrennstufe an einen Eingang einer Vergleichsstufe 8 und über einen Kondensator 9 als Potentialtrennstufe an einen Eingang einer zweiten Vergleichsstufe 10 geführt. Die Kapazitätswerte der "beiden Kondensatoren 8 und 9 sind gleich. Den Kondensatoren 7 und 9 sind als Begrenzungsstufen 11 und 12 Begrenzerdioden 11a und 12a nachgeschaltet. Die Begrenzerdioden 11a und 12a sind so gepolt, daß die durch die Kondensatoren 7 und 9 vom Ausgang des Integrators entkoppelten Vergleichsspannungen TJ* bzw. U, von der Begrenzerstufe 11 im positiven und von der Begrenzungsstufe 12 im negativen Scheitelwert auf ein vorgegebenes Bezugspotential gezogen werden, das im Ausführungsbeispiel das Potential Null ist.· Dadurch wird erreicht, daß die Spannung am Eingang der' Vergleichsstufe 8 immer positiv und am Eingang der Vergleichsstufe 10 immer negativ ist.

An einem zweiten Eingang 13 des Steuersatzes liegt eine Steuergleichspannung Ur, die eine veränderbare Gleichspannung ist. Die Steuerspannung TJ,- ist dem zweiten Eingang der Vergleichsstufe 8 direkt zugeführt. Mit dem Operationsverstärker 14 wird die Steuerspannung TJ₁- invertiert und die invertierte Steuerspannung TJg liegt am zweiten Eingang der Vergleichsstufe 10. TJm einen Verstärkungsgrad 1 zu erhalten, müssen die Widerstände 15 und 16 gleich groß sein. JJa der Verstärker 14 sehr genau arbeiten muß, ist wegen der großen Verstärkung die Genauigkeit durch die Widerstände 15 und 16 gegeben, deren Toleranz möglichst nur ^ 0,1 fo betragen soll.

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Die Ausgangsspannungen der Vergleichsstufen 8 und 10 bleiben solange Null, wie der Absolutwert der Steuerspannungen Uc

■' ■■■.■'■ Jr

bzw. Ug kleiner als die Absolutwerte der entkoppelten Vergleichsspannungen U? bzw. U₄ sind und die Ausgangsspannungen sind positiv, solange die Absolutwerte der Steuerspannungen Uc bzw. Ug größer als die Absolutwerte der entkoppelten Vergleichsspannungen U-z bzw. U. bleiben. Sie Anstiegsflanken und die Rückflanken der an den Ausgängen der Vergleichsstufen 8 und 10 stehenden Spannungsimpulse fallen also mit den Schnittpunkten der jeweiligen Vergleichs- und Steuerspannung zusammen.

Die Synchronisierspannung U₁, die an der Klemme 1 liegt» ±i t zusätzlich an einen Verstärker 17 geführt, der als Auswertstufe die Polarität der Synchronisierspannung erfaßt. Die am Ausgang des Verstärkers 17 stehende Impulsfolge U^ wird zusammen mit den Impulsen Ug der Vergleichsstu fe 8 einem HAHD-Gatter 18 und über eine Invertierstufe 19 zusammen mit den Impulsen Ug der Vergleichsstufe 10 einem HAHD-Gatter 20 zugeführt. Entsprechend den nachstehenden Funktionstabellen

NAND-Gatter	^U8	U	21
	0		10
0	1		1
0	0		1
1	1		1
1	0

NAND-Gatter	U₉	ι	22
^_	O
O	1		1
O	O		1
1	1		1
1	O

erhält man an den Ausgängen der NAND-Gatter 18 und 20 Zündimpulse , die zur Ansteuerung von Thyristoren evtl. über Impuls- oder Zerhackerverstärker verwendet werden können. Im Ausführungsbeispiel sind die Zündimpulse den Thyristoren eines Stromrichters 23 zugeführt, an dessen Klemmen 24 eine Wechselspannung und an dessen Klemme 25 eine Gleichspannung liegt. Anstelle des Stromrichters 23 kann beispieleweise auch ein

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Wechselstromsteller oder Drehstromsteller eingesetzt werden. Pur einen Drehstromsteller müßte der Steuersatz sechspulsig ausgeführt sein. Die Verkopplung der Impulsfolge U₇, die die Polarität der Synchronisierspannung TJ-. repräsentiert, mit den Ausgangsimpulsen Ug und Uq der Vergleichsstufen 8 und 10 wird erreicht, daß Steuerimpulse nur an Thyristoren des Stromrichters 23 existieren, an denen eine positive Spannung liegt.

Fig. 2 zeigt ein verbessertes Aüsführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Steuersatzes. Die Begrenzungsstufen 11 und 12 sind "bei diesem Ausführungsbeispiel aus Operationsverstärkern 11b und 12b aufgebaut, die mit entsprechend gepolten Dioden 11a und 12a beschaltet sind. Hierdurch wird der Schwellwert der Dioden 11a und 12a überwunden und je ein Scheitelwert der entkuppelten Vergleichsspannungen U, und U. exakt auf das vorgegebene Bezugspotential gezogen, das beim Ausführungsbeispiel nach Pig. 2 ebenfalls wieder das Potential Null ist. Um die Übersichtlichkeit, zu wahren, wurde in der Pig. 2, ebenso wie in den folgenden Figuren 3 und 4 darauf verzichtet, die Ausgänge 21 und 22 des Steuersatzes mit einem Stromrichter zu verbinden.

Das Ausführungsbeispiel nach Pig. 3 1st gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Pig. 2 um eine logische Schaltung erweitert, die die Störsicherheit des Steuersatzes erhöht. Der Eingang für die entkoppelte Vergleichsspannung U^ der Vergleichsstufe 8 kann über einen Schalter 26 mit einer negativen Spannung beaufschlagt werden, die an der Klemme 27 liegt. Pur die Vergleichsstufe 10 ist ein Schalter 28 vorgesehen, mit dem eine positive Spannung, die an der Klemme 29 liegt, an den Eingang für die entkoppelte Vergleichsspannung U. der Vergleichsstufe 10 gelegt werden kann. Im Ausführungsbeispiel ist der Schalter 26 ein npn-Transistor, dessen Emitter mit der Klemme 27 und dessen Kollektor mit dem Eingang der Vergleichsstufe 8 verbunden ist und der Schalter 28 ist ein pnp-Transistor, dessen Emitter an der Klemme 29 und dessen Kollektor am Eingang der Vergleichsstufe 10 liegt. Werden

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die Transistoren 26 und 28 ausgesteuert, so geht die Spannung am zugeordneten Eingang der zugehörigen Vergleichsstufe 8 "bzw. 10 auf das Bezugspotential Null zurück unabhängig vom Momentanwert der anliegenden Vergleichsspanixung U·* bse». ¥».

Die Transistoren 26 und 28 werden von einer Logik ausgesteuert, die eine Gedächtnisschaltung 30 enthält, die in bekannter Weise aus zwei NAND-Gattem 3 t und 32 auf gebeut ist. Der Eingang: 30a der Gedächtnissehaltung 30 ist über eine Invertierstufe t1c mit dem Ausgang des Operationsverstärkers 11b der Begrenzungsstufe 11 und der Eingang 30b der Gedächtniaschaltung 30 ist direkt mit dem Ausgang des Operationsverstärkers 12a der Begrenzungsstufe 12 verbunden.

Damit werden den Eingängen 30a und 30b der Gedächtnisstufe 30 Anzeigeimpulse zugeführt, deren Anstiegsflanken anzeigen, daß der untere Scheitelwert der entkoppelten Vergleichsspannung U-* oder der obere Scheitelwert der entkoppelten Vergleichsspannung U- das Bezugspotential Null erreicht haben. Das Ausgangssignal U-.g der Gedächtnisstufe 30 ist einem Eingang eines NAND-Gatters 33 und die Ausgangsimpulse U₁₇ der Gedächtnisschaltung 30 sind einem Eingang eines weiteren NAND-Gatters 34 zugeführt. Am zweiten Eingang des NAND-Gatters 33 liegen die Ausgangsimpulse Uq der Vergleichsstufe 10 und am zweiten Eingang des NAND-Gatters 34 die Ausgangsimpulse Ug der Vergleichsstufe 8. Von den AusgangsSignalen U₂₀ des NAND-Gatters 33 wird die Basis des Transistors 28 und von den Ausgang sSignalen des NAND-Gatters 34 über eine Invertierstufe 35 die Basis des Transistors 26 ausgesteuert. Mit der Logik, deren Verknüpfungsrelationen den nachfolgenden Punktionstabellen zu entnehmen s ind,

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TEA Ί2/3Ϊ

	^¥15 ί	%6 ^Ή	17	1
O	1	1	0
1	1	$©3me	1
1	O	O"
Q	O	keine

Änderung

34 mit Bairersioasstiafe 35

NAND-Gatter 33

	^Ü17	0
0	0	0
0	1	0
1	0	1
1	1

%	"16	1
	0	1
	1	1
1	0	0
1	1

wird erreicht, daß die dem Vergleichsstufen 8 bzw. 10 zugeordneten Transistoren 26 bzw. 28 mit der Anstiegsflanke eines Aus gangs impulse s U₈ bzw. TJq der Vergleichsstufe 8 bzw. 10 ausgesteuert und durch die Anstiegsflanke des nächstfolgenden Anzeige impulse s U^ *>zw. U^, der Be grenzungs stufe 11 bzw. 12 geschlossen wird, die dem Transistor 26 bzw. 28 zugeordnet sind, Damit wird jede der Vergleichsspannungen über den ihr zugeordneten Transistor auf das Bezugspotential Null gezogen, wenn die Vergleichsspannung kleiner als die ihr zugeordnete Steuerspannung ist. Hat die Vergleichsspannung das Bezugspotential' erreicht, so sperrt die IiOgikschaltung den betreffenden Transistor wieder und die Spannung am Eingang einer der Vergleichsstufen 8 und 1o wird dann durch den Operationsverstärker 11b oder 12a weiter auf dem Bezugspotential Null gehalten.

Bei verzerrter Synehronisierspannung IL··, beispielsweise bei einer Kommutierungsunterbrechung mit Polaritätsumkehr kann die Spannungshaltung luf dem Bezugspotential Null an den Vergleiohsstufen 8 büw. 0 kurzzeitig unterbrochen sein. Um JPehlsteutirungen df-r Transistoren 26 und ?B zu vermeiden, siöd-

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in Fig. 4 Verzögerungaglieder 36 und 37 eingebaut» die Unterbrechungen bis zu einer Bauer von 1 ms überbrücken können* Bas Verzögerungsglied 36 besteht aus der Reihenschaltung eines Widerstandes 36a und einer Diode 36b. Der freie Anschluß des Widerstandes 36a befindet sich auf positivem Potential und die Anode der Diode 36b ist mit dem Eingang 30a der Gedachtniestufe 30 verbunden. Der Verbindungepunkt zwischen dem Widerstand 36a und der Diode 36b liegt an einem Anschluß eines Kondensators 36c, dessen zweiter Anschluß geerdet ist und an einem dritten Eingang des NAND-Gatters 33· Das Verzögerungsglied 37 ist in gleicher Weise wie das Verzögerungsglied 36 aus einem Widerstand 37a, einem Kondensator 37c und einer Diode 37b aufgebaut, die mit dem Eingang 30b der Gedächtnisstufe 30 verbunden ist. Der Widerstand 37a ist ebenfalls mit einer positiven Spannung beaufschlagt und der Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 37a und der Diode 37b liegt an einem dritten Eingang des NAND-Gatters 34. Der Kondensator 36c entlädt sich über den als Invertierstufe wirkenden Transistor 11c, wenn der Transistor 11c von dem Ausgangssignal des Operationsverstärkers 11b der Begrenzungsstufe 11 angesteuert ist. Zur Entladung des Kondensators 37c des Verzögerungsgliedes 37 sind hintereinander geschaltete Transistoren 38 und 39 vorgesehen, die mit den Widerständen 40, 41 und 42 beschaltet sind und die vom Ausgangssignal des Verstärkers 12a der Begrenzungsstufe 12 angesteuert werden. Bei einer kurzzeitigen Unterbrechung der Spannungshaltung auf Bezugspotential Null an den Eingängen für die Vergleichsspannung der Vergleichsstufen 8 und 10 wird durch die Entladung der Kondensatoren eine Fehlsteuerung der Transistoren vermieden. Die Auswirkungen von Kommutierungsunterbrechungen mit einer Dauer von 1 ms können hierdurch umgangen werden.

In der Fig. 5 sind die Spannungen bzw. Impulsfolgen aufgezeichnet, die an den entsprechend bezeichneten Punkten der Schaltungen nach Pig. 1 bis Fig. 4 auftreten. Die Fig. 6 zeigt ein entsprechendes Beispiel mit Kommutierungsunter-

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brechungen mit Polaritätsumkehr. Zur näheren Erläuterung der Spannungsverläufe sei auf die Beschreibung zu den Fig. 1 bis und die dort angegebenen Funktionstabellen für die in den Schaltungen, enthaltenen logischen Verknüpfungsglieder verwiesen. ...

Der erfindungs gemäße Steuersatz arbeitet ungestört auch mit Frequenzänderungen, Kommutierungsunterbrechungen und Oberwellen der Synchronisierspannung. Ein Maß für die Genauigkeit des Steuersatzes ist die auftretende Unsymmetrie der erzeugten Steuerimpulse. Die Unsymmetrie des Steuersatzes wurde bei Nennbetrieb an einem einphasigen Wechselstromsteller betrachtet. Die Gleichspannungskomponente am Ausgang des Stellers, die aus der Unsymmetrie resultiert, betrug bei dem Ausführungsbeispiel maximal + 0,43 # des Mittelwertes einer Halbperiode der Netzspannung am Steller. Die Teilfehler bei Nennbetrieb und sinusförmiger Spannung in Abhängigkeit vom Steuerwinkel K zeigt Fig. 7. Dabei gibt die Kurve 43 den Teilfehler durch die Eingang-Nullspannung, die Kurve 44 den Teilfehler durch Unsymmetrie der Steuerspannung wegen der Toleranzen der Widerstände 15 und 16 und die Kurve 45 den Teilfehler an, der durch Entladung der Kondensatoren 7 und 9 durch Eingangsströme der Vergleichsstufen 8 und 10 und der Verstärker 11b und 12b der Begrenzerstufen 11 und 12 entsteht. Dabei ist auf der Ordinate der Pig. 7 ein Fehlerwert Λ F aufgetragen, der sich aus folgenden Beziehungen ergibt:

F,

mit F₁ =

1
/ u (t) dt, usw.

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worin P₁, P2 und P, die Plächenatücke bedeuten, die in der Pig. 7a gekennzeichnet sind, in der schematisch der zeitliche Verlauf u (t) der Ausgangsspannung des untersuchten Wechselstromstellers dargestellt ist.

In Fig. 8 sind die Unsymmetrien verglichen, die man mit verschiedenen handelsüblichen Steuersätzen bei unverzerrter, sinusförmiger Synchronisierspannung erhält. Die Kurve 46 entspricht der Unsymmetrie des erfindungsgemäßen Steuersatzes nach Fig. 4. Die Kirve 47 zeigt den Fehler eines Steuersatzes mit einer konstanten Steuerwinkelunsymmetrie von ±3° el, die Kurve 48 die Unsymmetrie eines Steuersatzes mit einer konstanten Steuerwinkelunsymmetrie von + 1° el und die Kurve 49 den Fehler für einen Steuersatz mit einer Unsymmetrie, die dem Steuerwinkel proportional ist und maximal + 3° el beträgt.

Die Gleichspannungskomponente, bezogen auf den Mittelwert einer Halbperiode der Ausgangsspannung des untersuchten Stellers ist für die gleichen Fälle, wie in Fig. 8, in Fig. 9t dargestellt.

Die Unsymmetrie der Steuerimpulse am Anfang und Ende des Steuerbereiches für die vier verglichenen Steuersätze zeigt Fig. 10. Dabei sieht die Unsymmetrie der Steuerimpulse nach Kurve 46b für den erfindungsgemäßen Steuersatz am Anfang und Ende des Steuerbereiches groß aus. Das wirkt sich jedoch nicht sehr stark auf die Spannungszeitflächen aus, da sich nach Fig. 8 in den Steuergrenzen eine Unsymmetrie von z.B. 10° elektrisch nur mit 0,85 % Fehler auf die Steuerspannung aus wirkt. Am Ende des Steuerbereiches (--ungefähr 180 ) ist die Ausgangsspannung sehr klein und deshalb ist die relative Unsymmetrie groß.

Beim erfindungsgemäßen Steuersatz ändert sich die Unsymmetrie mit der Frequenz, wie in Fig. 11 gezeigt ist, wo der Verlauf der Unsymmetrie für einen Steuerwinkel von 0 el mit der Kurve 50 und mit einem Steuerwinkel von 180° el mit der Kurve 51 auf-

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getragen ist. Die Änderung der Unsymmetrie erfolgt wegen der Änderung der Spannungsäeitflache mit den Frequenzen* Kommutierurtgsunterbrechungen vermindern die Spannungszeitflächen. Damit wird der relative JPehler größer» die absolute Gleichspannungekomponente am Ausgang des untersuchten Stellers bleibt jedoch konstant*

Betrachtet man den neuen Steuersatz, wie bei rein sinus·* förmiger auch bei mit Kommutierungseinbrtiefaen verzerrter Spannung, dann schneidet er noch weit günstiger ab, als den Mg. 7 bis 11 zu entnehmen ist. Bei iC-gesiebten Steuersätzen herkömmlicher Ausführung vergrößern sich die Impulsunsymmetrien um die Breite der Kommutierungseinbrüche, bei LC-gesiebten Steuersätzen ungefähr um die halbe Breite der Kommutierungseinbrüche. Der erfindungsgemäße Steuersatz kann demgegenüber an einer Synchronisierspannung betrieben werden* die Eommutierungseinbrüche mit Polaritätsumkehr bis zu ungefähr 1 ms enthält* Die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Steuersatzes mit seiner Spannungszeitflächensteuerung wirken sich daher besonders bei Betrieb an verzerrten Spannungen und variablen Frequenzen sehr vorteilhaft aus,

8 Patentansprüche
11 Figuren

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Claims

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Patentansprüche

Steuersatz für einen fremdgesteuerten Stromrichter! der aus einer Synchronisierspannung und einer veränderlichen Steuergleichspannung durch Vergleich in wenigstens einer Vergleichsstufe, an der die Steuergleichspannung liegt, Zündimpulse bildet, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Vergleichsstufe (8,10) eine Vergleichsepannung (U^ttL) angeführt ist, die der Spannungszeitfläche der Synchronisierspannung (U₁) proportional ist.
2. Steuersatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Vergleichsspannung (U,,U.) eine Integrationsstufe (4) vorgesehen ist, an deren Eingang die Synchronisierspannung (U₁) liegt.
3. Steuersatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet! daß zwischen den Ausgang der Integrationsstufe (4) und einen Eingang jeder Vergleichsstufe (8,10) eine Potentialtrennstufe (7,9) und eine Begrenzungastufe (11,12) geschaltet sind, die die Vergleichsspannung (U,,U.) im oberen oder unteren Scheitelwert auf einen vorgegebenen Potentialwert zieht.
4. Steuersatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet! daß der Potentialwert Null vorgegeben ist.
5. Steuersatz nach Anspruch 3 oder 4» dadurch gekennzeichnet! daß zwei Vergleichestufen (8,10) vorgesehen sind, daß einer Vergleiohsetufe (8) die Steuergleichspannung (U^) und die Vergleichsepannung (U,), deren unterer Scheitelwert gleich dem vorgegebenen Potentialwert ist, und der anderen Vergleichsstufe (10) die invertierte Steuergleichspannung (U^) und die Vergleichsspannung (U-) zugeführt sind, deren oberer Scheitelwert gleich dem vorgegebenen Potentialwert ist.

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6. Steuersatz nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß eine Auswerteschaltung (17) vorgesehen ist, die eine Impulsfolge (TI«) abgibt, die die Polarität der Synchronisierspannung (TJ₁) anzeigt, und daß diese Impulsfolge zusammen mit den Ausgangs impulsen (Üq,Uq) von jeweils einer Vergleichsstufe (8,10) jeweils einem logischen Verknüpfungsglied (18,20) zugeführt sind.
7. Steuersatz nach Anspruch 3 oder 4» dadurch gekennzeichnet, daß mit einem steuerbaren Schaltglied (26,28) der Eingang für die Vergleichs spannung (U₅ ,TJ.) jeder Vergleichsstufe (8,10) mit einer Spannung beaufschlagbar ist, daß zur Steuerung des Schaltgliedes eine logik (30,33,34) vorgesehen ist, der die Ausgangsimpulse (Uq₁TJq) der Vergleichsstufen und Anzeige impulse (TJ₁PtU₁O ^äer Begrenzungsstufen (11,12) zugeführt sind, die anzeigen, daß der obere oder untere Scheitelwert der Vergleichsspannung (TJ* ,TJ,) gleich dem vorgegebenen Potentialwert ist, und daß durch die Logik das einer Vergleichsstufe zugeordnete Schaltglied mit der Anstiegsflanke des Ausgangs⁴mpulses der Vergleichsstufe geöffnet und durch die Anstiegsflanke des nächstfolgenden Anzeigeimpulses der dieser Vergleichsstufe zugeordneten Begrenzungsstufe geschlossen wird.
8. Steuersatz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeige impulse (U-i^,^·*) jeder Be grenzungs stufe (11,12) einer Gedächtnisstufe (30) zugeführt sind, daß jeder Ausgang der Gedächtnisstufe und der Ausgang einer Vergleichsstufe (8,10) mit einem Eingang eines logischen Verknüpfungsgliedes (33,34) verbunden ist, von dem das der Vergleichsstufe zugeordnete Schaltglied (26,28) angesteuert ist.

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