DE2308463C2 - Löschwinkel-Regelanordnung für einen Stromrichter mit mehreren zündwinkelgesteuerten Thyristorventilen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Löschwinkel-Regelanordnung für einen Stromrichter mit mehreren zündwinkelgesteuerten Thyristorventilen gemäß dem Hauptpatent 22 03 956.

Bei der Erfindung gemäß dem Hauptpatent 22 03 956 ist von einem Stand der Technik ausgegangen, der aus der DE-AS 12 46 094 oder dem Aufsatz mit dem Titel »A New Constant Extinction Angle Control For AC/ DC/AC Static Converters« von N. G. Hingorani und P. Chadwick in »IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems«, Band PAS-87 Nr. 3, März 1968, Seiten 866 bis 872, bekannt ist Dort wird im einzelnen der Zweck und die Grundlage für die Verwendung von Löschwinkel-Regelanordrungen in Leistungs-Strom· richtern beschrieben, welche im Gleichrichter- oder Wechselrichterbetrieb arbeiten können. Dort sind auch Definitionen von Ausdrücken und eine eingehende Beschreibung der Grundsätze für die Regelung angegeben.

Für einen sicheren Betrieb eines Stromrichters muß der Zündwinke! (der Zündwinkel des Ventils in einem als Dreiphasen-Brücke geschalteten Gleichrichter, in dem beim Wechselrichierbetrieb eine Kommutierung erfolgt) hinreichend groß sein, damit am Ende der

is Kommutierung das tatsächlich vorhandene Intervall zwischen dem Ende des Stromdurchgangs durch das gelöschte Ventil und dem Zeitpunkt, in dem an diesem Ventil wieder eine Spannung in Durchlaßrichtung angelegt ist, länger als die Freiwerdezeit ist Um zu gewährleisten, daß kein Ventil vorzeitig zündet und Strom leitet, wenn die Vorwärtsspannung erneut angelegt wird, sind gemäß den eingangs genannten Druckschriften Einrichtungen zur Schaffung eines angemessenen Löschwinkels entwickelt worden. Bei den bekannten Regelanordnungen arbeitet der Stromrichter praktisch mit einerp. konstanten Lösd<winkel, der mit einem geeigneten Sicherheitsbereich so klein wie möglich ist

In dem Hauptpatent 22 03 956 ist eine Löschwinkel-

Regelanordnung angegeben, die beim Auftreten von wesentlich kleineren Löschwinkel als dem zulässigen kleinsten Löschwinkel aufgrund von Störungen auf der Wechselstromseite bei transienten Bedingungen sofort und unmittelbar für eine Vergrößerung des Löschwinkels sorgt

Bei einer derartigen Löschwinkel-Regeianordnung kann es jedoch bei sehr kleinen Löschwinkelfehlern zu Oberreaktionen der Regelung kommen. In ähnlicher Weise können bei Wechselspannungssystemen Schwingungen auftreten, wenn das Fehlersignal um den Nullpunkt pendelt

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Löschwinkel-Regelanordnung nach der DE-PS 22 03 956 derart zu verbessern, daß die Regelung stabilisiert wird, wenn der kleinste Löschwinkelistwert bestimmte untere und obere Grenzwerte überschreitet

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale gemäß dem itennzeichenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Verstärkungsänderungsschaltung eine Änderung des Verstärkungsfaktor in der normalen Regelschleife hervorruft und auf das Regelabweichungssignal anspricht durch eine Verminderung des Verstärkungsfaktors in der Schleife, wenn ein Betriebszustand eintritt, bei dem der kleinste Löschwinkelistwert kleiner ist als der erste Bezugswert Dadurch wird jegliche Tendenz der Regelanordnung zum Überschwingen und zum Schwingen um einen Zustand mit der Regelabweichung Null auf ein Minimum gesenkt.
Die Erfindung wird nun anhand der Beschreibung und

Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

F i g. 1 ist ein Blockschaltbild einer Löschwinkel-Regelanordnung in Verbindung mit einem Hochspannungs-Gleichstrom-Stromrichter mit einer Dreiphasen-

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Transformatorkopplung und einer Stromrichterbrücke führungsform einer 6pulsigen Brückenschaliung gerich-

aus 6 Thyristoren, wobei drei Thyristorpaare für die drei tet In der Praxis wird jedoch oft eine 12pu!sige Brük-

Phasen miteinander verbunden sind. kenschaltung verwendet, welche aus 12 Thyristoren be- F i g. 2 ist ein Schaltbild für e ie Umformung und Tren- steht Eine solche 12pulsige Brücke würde zwei in Reihe

nungdes Ventilstrom-Signals. 5 geschaltete 6pulsige Brücken umfassen, von denen jede

F i g. 3 zeigt zur Erläuterung der Arbeitsweise der ähnlich der Brücke nach F i g. 1 ist Schaltung nach F i g. 2 eine Reihe von Kurvenbildern Die Schaltung nach F i g. 1 enthält eine Überwa-

des zeitlichen Verlaufs der Ströme. chungseinrichtung für den Ventilstrom, die aus mehre-

F i g. 4 ist ein Schaltbild einer bevorzugten Ausfüh- ren üblichen Stromwandlem 13,14 und 15 besteht wel-

rungsform einer Schaltung zur Obersetzung der Lösch- io ehe um die jeweiligen Zuleitungen gewickelt sind, wel-

winkeiwerte, welche einen Teil der Löschwinkel-Regel- ehe zwischen den Phasenwickiungen R, Y und B des

anordnung nach F i g. 1 bildet Transformators 12 und die Verbindungspunkte der ent-

F i g. 5 zeigt ein Schaltbild einer bevorzugten Form sprechenden Ventilpaare 1 und 4, 3 und 6 und 5 und 2

einer Löschwinkel-Wählschaltung zur Verwendung mit geschaltet sind. Ein Satz Dioden (siehe F i g. 2) dient als

der Löschwinkel-Regelungsanordnung nach F ig. 1. 15 Verbraucher über den Sekundärwicklungen 13,14 und

F i g. 6 zeigt eine Reihe von KurvenbUdern zur Veran- 15 zusammen mit einem Widerstand 16. Wenn durch die schaulicnung der Arbeitsweise der Löschwinkel-Ober- Ventile kein Strom fließt dann ist der Strom in den wachungseinrichtung der Obersetzerschaltung für den Stromwandler-Primärwicklungen Null, und die Span-Löschwinkel und der Löschwinkel-Wählschaltung. nung über dm Dioden ist NuIL Bei Fließen eines Stro-

F i g. 7 zeigt ein Schaltbild eines Vo3t-Sekunden-Im- 20 mes in der Primärwicklung eines Strcinwandlers steigt

pulsgenerator^ für die Regelanordnung nach Fi g. 1. die Spannung über den Dioden schnell an, bis zum

F i g. 8 ist ein Schaltbild der Löschwinkel-Regelanord- Punkt an dem die Dioden voll durchgeschaltet sind (2,8

nung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Volt). Dies führt dazu, daß im wesentlichen rechteckige

F i g. 9 ist eine Kurvendarstellung und enthält die Ver- Spannungsimpulse, bezogen auf Erde oder Masse, er-

stärkungsgrad-Regelabweichungs-Kurve des Ausfüh- 25 zeugt wc-.-den. Unter normalen Betriebsbedingungen

rungsbeispiels nach F i g. 8. wird der Spannungssignalimpuls über den Dioden jedes

Fig. 10 enthält ein Funktionsblockschaltbild eines Stromwandlers zwischen Spannungswerten entspre- Reglers mit einer Kennlinie nach F i g. 9. chend + Id und —1a bezogen auf Erde, wechseln. Fig. Π ist eine ausführliche Schaltzeichnung einer Fig.3a zeigt die Impulse +/,/und —/* welche an den

bevorzugten Form der Einrichtung zur Änderung des 30 jeweiligen Stromwandlem erhalten werden. Der positi-

Verstärkungsgrades nach der allgemeinen Darstellung ve Impuls +/</ entspricht dem Stromdurchgang eines

in Fig. 10. Ventils mit gemeinsamer Kathode, beispielsweise den

Fig. 12 ist ein Schaltbild für ein andere; Ausfüh- Thyristor 1 in dem Stromrichter 11, und der negative rungsbeispiel eines Teils der Überwachungseinrichtung Impuls — Id entspricht dem Stromdurchgang eines Venfür den Ventilstrom nach F i g. 2. 35 tils mit gemeinsamer Anode, beispielsweise Thyristor 4.

F i g. 1 zeigt das Blockschaltbild einer Löschwinkel- In den Stromform- und Trennschaltungen 21 bis Z3 wer- Regelanordnung für einen Stromrichter 11, der mit ei- den die positiven und negativen Impulse +Id und — Id

nem Dreiphasen-Transformator 12 verbunden ist und getrennt und so umgeformt daß jeder Impuls einen Be-

sechs Thyristoren 1 bis 6 aufweist Die Thyristoren 1 bis zugswert oder Schwellspannungswert übersteigt oder

6 sind in Paaren zwischen die Gleichstromleiter und 40 unter diesen Wert fällt Die Ausgangssignale aus diesen

einen Satz von dreiphasigen Wechselstromleitern ge- Schaltungen 21 bis 23 nehmen daher entweder den Wert

schaltet wobei diese Wechselstromleiter jeweils mit den für eine logische 1 oder logische 0 ein und steilen die

Phasenwickiungen R, Yund B verbunden sind. Die Pha- Stromdurchlaßintervalle der jeweiligen Thyrisiorventi-

senwicklungen R, B und Y umfassen die drei Phasen- Ie 1 bis 6 dar. Diese rechteckförmigen Signalimpulse,

wicklungen des Netz- bzw. Ausgangstransformators 12 45 welche die Stromdurchlaßintervalle der jeweiligen Thy-

und sind induktiv an entsprechende Primär-/Sekundär- ristorventile 1 bis 6 anzeigen, werden dann als eines der

wicklungen /?' V und B'gekoppelt Sie dienen zur Lie- Eingangssignale einer Löschwinkel-Überwachungsein-

ferung von ausgangsseitigem Wechselstrom, wenn der richtung 24 zugeführt Der Aufbau und die Arbeitsweise

Stromrichter im Wechselrirhterbetrieb arbeitet, und zur der Schaltungen 21 bis 23 für die Signalformung und Zuführung von Wechselstrom zum Brückengleichrich- 50 Signaltrennung werden nachstehend im einzelnen im

ter im Gleichrichterbetrieb. Die Thyristoren 1, 3 und 5 Zusammenhang mit den F i g. 2 und 3 näher erläutert,

jedes Ventilpaares besitzen gemeinsam verbundene Ka- Neben den Ventilstroniimpulsen von der Überwa-

thoden, die über Gleichstromleiter und eine geeignete übungseinrichtung für den Ventilstrom empfängt die

Gleichstromfilterdrossel mit einem AusgangsVEin- Löschwinkel-Überwachungseinrichtung 24 auch noch

gangs-Anschluß für Gleichstrom verbunden sind. Die 55 einzelne rechteckige Spannungssignale, welche angenä-

Anoden der Thyristoren 2,4 und 6 sind gemeinsam über hert der positiven Halbperiode der jeweiligen Kommu-

den anderen Gleichstromleiter mit einem zweiten tierungsspannungen für das Ventil entsprechen, die über

Gleichstromanschluß verbunden. dem Ventil anlieger und aus einer Überwachungsein- Die Thyristoren 1 bis 6 sind vorzugsweise steuerbare richtung 25 für die Spannung des Wechselstromsystems Siliziumgleichrichter. Es könnten jedoch auch Thyra- 60 erhalten werden. Diese Spannungsüberwachungsein=

trons, Ignitrons, Quecksilberdampfgleichrichter oder richtung 25 umfaßt einen Hilfstransformator, dsr induk-

andere ähnliche gittergesteuerte Einrichtungen verwen- tiv mit der tertiären Wicklung des Dreiphasen-Haupt-

det werden, welche eine ähnliche Betriebscharakteristik transformators, welcher als Netz/Ausgangstransforma-

wie der gesteuerte Siliziumgleichrichter bzw. Thyristor tor für den Stromrichter dient, gekoppelt sind. Der

besitzen. Wegen der Anwendung hoher Spannungen 65 Hilfstransformator besitzt dabei Sekundärwicklungen

und großer Stromstärken können jeweils mehrere Thy- für die Spannungsverminderung und einen Mittelab-

ristoren parallel und/oder in Reihe geschaltet sein. Wei- griff, um die jeweiligen Phasenspannungssignale an die

terhin ist die nachstehende Beschreibung auf die Aus- Überwachungsschaltung 25 zu liefern. Diese Schaltung

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25 verarbeitet die Spannungen in bekannter Weise zur darf nicht kleiner sein als die kritische Freiwerdezeit λο

Erzeugung von einzelnen Kommutierungsspannungssi- des Thyristorventils, bei dem der Stromdurchgang gera-

gnalen in Rechteckform, welche den Kommutierungs- de aufgehört haL Im anderen Falle kann es während der ■■

Spannungen des Ventils für die positive Halbperiode erneuten Zuführung der Vorwärtsspannung zünden und

entsprechen, die über den jeweiligen Thyristoren 1 bis 6 s außerhalb der vorgesehenen Reihenfolge Strom leiten,

erscheinen. Diese Signale für die Kommutierungsspan- Indem das Flip-Flop Fi in der Löschwinkel-Überwa-

nung werden dann als zweite Eingangssignale der chungsschaltung beim Nulldurchgang der Spannung im

Löschwinkel-Überwachungseinrichtung 24 zugeführt. Wechselstromsystem zum Zeitpunkt Pj veranlaßt wird, , ■ Die Löschwinkel-Überwachungseinrichtung 24 um- in seinen Ausgangszustand gemäß der Darstellung in ,.;;

faßt sechs bistabile Flip-Flop-Schaltungen Fi bis F« von io Fig.6a zurückzukehren, wird durch das Flip-Flop Fi ^f.j

denen jeweils eine für jede der 6 Thyristoren in dem am Ausgang ein rechteckförmiger Spannungsimpuls er-

Brückengleichrichter vorgesehen ist. Diese Flip-Flop- zeugt, dessen Zeitdauer oder -breite der Länge des tat- Schaltungen Fi bis Fe dienen zur Erzeugung von recht- sächlichen Löschwinkels des Ventils, gemessen in Win-

eckförmigen elektrischen Ausgangssignalen, welche kelgraden, entspricht, welche auf die Phase der Wechel-

den gemessenen Löschwinkel der jeweiligen zugeord- 15 spannung bezogen sind. In den F i g. 6b und 6c sind zwei

neten Thyristoren 1 bis 6 darstellen. Die rechteckförmi- solche Steuerimpulse mit Impulsbreitenmodulation für

gen Löschwinkelsignale werden dadurch erzeugt, daß den Löschwinkel dargestellt, und es ist ersichtlich, daß

das jeweilige Flip-Flop, beispielsweise das Flip-Flop Fi, der Löschwinkel Λ3 für den Thyristor 3 in F i g. 6c grö- !

in der Löschwinkei-Oberwachungseinrichtung 24 ver- Her ist als der Löschwinkei λ\ des Thyristors 1 in

anlaßt wird, von seinem stromleitenden Zustand in sei- 20 F i g. 6b.

nen sperrenden Zustand zu schalten, wenn die rückwär- Für einen maximalen Wirkungsgrad des Betriebs des tige Flanke des Impulses für den Ventilstrom auftritt Stromrichters ist es erwünscht, den Thyristor mit einem (dieser bezeichnet das Ende des Stromdurchlaßinter- möglichst kleinen Löschwinkel zu betreiben (d. h. der valls und damit den Beginn oder den Start des Lösch- Löschwinkel ist stark angenähert an den kritischen winkelintervalls). Das Flip-Flop Fi wird dann von sei- 25 Löschwinkel, welcher durch die Freiwerdezeit des Thynem sperrenden Zustand in seinen leitenden Zustand ristors definiert ist), welcher bei einem zuverlässigen ' zurückgeschaltet, wenn das rechteckförmige Signal für und sicheren Betrieb des Stromrichters möglich ist. Aus die Kommutierungsspannung am Eingang auftritt, wel- diesem Ürund haben die bekannten Löschwinkel-Regelches von der Überwachungseinrichtung 25 für die anordnungen alle versucht, den Stromrichter so anzu-Wechselspannung des Systems geliefert wird. Die Vor- 30 steuern oder zu regeln, daß er mit dem kleinsten sichederflanke dieses Kommutierungsspannungssignals für ren Löschwinkel betrieben wurde. Eine der bei diesem die Wechselspannung des Systems zeigt den Wechsel in Versuch auftretenden Schwierigkeiten (sie stellt auch Richtung positiver Spannungen an, welcher während den Grund dar, warum die meisten bekannten Lösender Umkehrung der Polarität der Kommutierungsspan- winkel-Regelanordnungen nicht zufriedenstellend wa- '· nung auftritt die über den jeweiligen Thyristoren an- 35 ren) ist auf das Erscheinen vorübergehender oder trän- ' liegt Es wird erhalten durch Erfassung des Spannungs- sienter Störungen in dem Wechselspannungssystem zu-SRStieges über dem gesperrten Ventil in dem Veniüpaar, rückzufuhren. Das Auftreten solcher Störungen kann dessen zugeordnetes Ventil leitend ist, wobei diese die Kommutierungsspannung ernsthaft beeinträchti-Spannung zur Kommutierung des einen Thyristors ver- gen, welche zur Kommutierung eines vorher stromleiwendet wird. Beispielsweise wird das Ventil 3 durchge- 40 tenden Ventils zur Verfügung steht Wenn daher ein schaltet um das Ventil 1 zu kommutieren, und der Span- kritischer Löschwinkel so eingestellt ist, daß er zur nungsanstieg über dem Ventil 6 wird erfaßt um den Gewährleistung der Kommutierung unter Normalbe-Zeitpunkt zu identifizieren, an dem das Ventil 1 in Vor- dingungen ausreichend ist, kann beim Auftreten einer wärtsrichtung vorgespannt wird und daher infolge der transienten Störung eine unzureichende Kommutie-Umkehrung der Polarität seiner Kommutierungsspan- 45 rungsspannung übrig bleiben und dadurch die Komnung erneut einer Spannung in Vorwärtsrichtung erhält. mutierung des Thyristors versagen. Um Vorkehrungen

Fig.6a zeigt den Verlauf der Signale, welche der für diesen Fall zu treffen, werden Änderungen im Löschwinkel-Überwachungseinrichtung 24 zugeführt kleinsten Löschwinkel, welche durch solche vorüberwerden, und die Art und Weise der Erzeugung der Si- gehenden Störungen erzeugt werden, schnell erfaßt gnalimpulse für den Löschwinkel, welcher am Ausgang 50 Daraufhin wird sofort vor dem Zünden des nächsten der Überwachungseinrichtung erscheinen. An irgendei- Brückenventils der kleinste Löschwinkel auf einen sinem vorhergehenden Zeitpunkt (in F i g. 6a nicht darge- cheren Wert erhöht Wenn die transiente Störung vorstellt) wird das nächste Ventil in der Brücke, an dem die über ist, wird der Regler den Löschwinkel selbsttätig ;_; Kommutierung stattfindet (angenommenerweise hier auf den voreingestellten Sollwert zurückführen. Diese ?: Ventil Nr. 3) stromdurchlässig gemacht gemäß dem als 55 vorteilhafte Betriebsweise ist in der nachstehenden |:: Sollwert vorgegebenen Zündwinkel und dem entspre- Beschreibung näher erläutert ä chenden Steuersignal und das Thyristorventil 1 wird be- Um den Mindestlöschwinkel auszuwählen, werden ei- iJj ginnen zu sperren. Bei gesperrtem Thyristorventil wird nem Löschwinkel-Übersetzungsteil die Löschwinkelsi- s| das Überwachungssignal für den Ventilstrom, welches gnale aller Thyristoren 1 bis 6 zugeführt Dieses Über- Ij durch den Stromwandler 13 und den Widerstand 16 er- ω setzungsteil wandelt die impulsbreitenmodulierten || zeugt wird, eine bei P\ dargestellte scharfe rückwärtige Löschwinkelsignale, welche von den Flip-Flops Fi bis F₆ I Kante zeigen. Wie bereits erwähnt ist der Löschwinkel in der Löschwinkel-Überwachungsschaltung 24 gelie- ^s als das Zeitintervall definiert, welches bei Beendigung fert werden, in Spannungswerte für den Löschwinkel g der Kommutierung eines Ventils übrig bleibt, nachdem um, deren Pegel oder Betrag die jeweiligen Löschwinkel der Stromdurchgang Ln dem Ventil beendet ist and be- 65 der Thyristoren 1 bis 6 anzeigt Die Spannungssignale |j vor die Polarität der Kommutierungsspannung über verschiedener Amplituden werden dann als Eingangssi- Ij dem Ventil umkehrt, bei der es dann erneut eine Span- gnale einem ODER-Gatter in Form einer Diode im Ein- p nung in Vorwärtsrichtung erhält Dieser Löschwinkel gang der Wähleinrichtung 27 für den kleinsten Lösch- i

winkel zugeführt.

Das ausgewählte Spannungssignal für den Mindestlöschwinkel, welches der Wählschaltung 27 über das Dioden-Und-Gatter zugeführt wird, wird unmittelbar nach der Löschwinkelmessung, die auf jedes Stromdurchlaßintervall des Thyristorventils folgt auf den neuesten Stand gebracht. Daher werden die Löschwinkel fin- eine 6pulsige Brücke jeweils nach 60°, bezogen auf die Wechselspannung und für eine 12pulsige Brücke nach jeweils 30° erfaßt Die Wählschaltun«; 27 für den Mindestlöschwinkel enthält ferner geeignete Austastsignale von der Löschwinkel-Überwachungsschaltung 24. Diese dienen dazu, das ausgewählte Signal für den Mindestlöschwinkel in einer solchen Weise zu verarbeiten, daß man ein im wesentlichen kontinuierliches Gleichstromsteuersignal für den Mindestlöschwinkel erhält, das in Fig.6e mit —Vj_M/N dargestellt ist und dessen Amplitude den kleinsten Löschwinkel wiedergibt. Durch Verwendung dieses erfaßten kleinsten Löschwinkels als Regelparameter kann ein sicherer Betrieb des Stromrichters im Wechselrichterbetrieb gewährleistet werden.

Das ausgewählte und korrigierte Gleichstromsteuersignal — Kivw für den Mindestlöschwinkel erscheint am Ausgang der Wählschaltung 27 und wird einer ersten Summierstelle 28 zugeführt und dort mit einem ersten Sollwertsignal Vj_REFl für den Mindestlöschwinkel summiert Dieses erste Sollwertsignal Vi_REF , wird hauptsächlich bestimmt durch die Frei werdezeit der Thyristoren 1 bis 6. Es wird jedoch durch Aufnahme eines Sicherheitsfaktors für die Gewährleistung des sicheren Betriebs des Stromrichters korrigiert (einschließlich einer Kompensation der Verringerung des Signals V^_MIN infolge der Verlängerung des gemessenen Stromdurchlaßintervalls in dem Oberwachungsteil für den Ventilstrom). Dadurch wird der erfaßte Werte des Signals — Viuis für den miridcsiiöschwinkci mit einem durch die Größe V_iREF , gegebenen Sollwertsignal für den kleinsten Löschwinkel verglichen, und irgendein Unterschied zwischen den beiden Signalen in positiver oder negativer Richtung wird über einen Widerstand 29 zur Nachstellung des Verstärkungsgrades, welcher durch eine Diode 31 überbrückt ist, einem Regler 32 zugeführt

Der Regler 32 steuert einen Zündzeitrechner an (dieser kann einen Oszillator variabler Frequenz umfassen) und dieser steuert seinerseits ein Ventilzündsystem 34. Dieses Zündsystem 34 erzeugt eine Gruppe von Steuerimpulsen im richtigen Zeitpunkt, um die entsprechenden Thyristoren 1 bis 6 in numerischer Reihenfolge durchzuschalten. Der Regler 32 und der Zündzeitrechner empfangen ein Gleichstromsteuersignal wechselnder Amplitude mit positiver oder negativer Polarität, welches die Regelabweichung des erfaßten Mindestwertes des Löschwinkels von dem Sollwert, gegeben durch die Größe VoREFh wiedergibt und sprechen auf dieses Steuersignal so an, daß sie die Zündwinkei der einzelnen Thyristoren in dem Stromrichter in richtiger Weise vorverlegen oder verzögern, so daß die Amplitude der Regelabweichung zu Null gemacht wird.

Das an der Summierstelle 28 erhaltene Fehlersignal wird nicht nur Ober den Widerstand 29 und die Diode 31 dem Regler 32 sondern auch einer zweiten Summierstelle 35 zugeführt An dieser zweiten Summierstelle 35 wird das Fehlersignal aus der ersten Summierstelle 28 mit einem Bezugswert REF verglichen. Dann, und nur dann, wenn der erfaßte Wert des Signals Vs_M!N für den Mindestlöschwinkel gleich einem zweiten Bezugssignal ist, erreicht das Regelabweichungssignal den durch REF bestimmten Schwellwert, und eine Steuerschaltung 30 liefert dann ein Triggersignal an einen Impulsgenerator 36. Der Impulsgenerator 36 liefert nach seiner Ansteuerung durch die Schaltung 30 einen kon-S stanten Steuerimpuls am Ausgang mit hoher Amplitude an den Regler 32, dessen Impulsbreite oder Impulsdauer proportional ist dem tatsächlich vorhandenen Regelabweichungssignal an der Summierstelle 28. Bei der Zuführung zum Zündzeitrechner über den Regler 32 besteht die Wirkung dieses zusätzlichen Steuerimpulses darin, den Zündwinkel β hinreichend zu vergrößern, so daß der Löschwinkel des nächsten zu zündenden Ventils angenähert gleich dem Sollwert Va_REF , ist. Da dieser Impuls zusätzlich zu den Signalen der normalen Reis gelschleife über die Summierstelle 28 vorhanden ist, besteht das Ergebnis darin, daß beispielsweise bei einem 6pulsigen (12pulsigen) Stromrichter nach 6, (12) Zündungen, ausgehend von dem Zeitpunkt, wo der tatsächliche erfaßte Mindestwert des Löschwinkels omin unter den Wert orefι fiel, jetzt ein tatsächlicher Löschwinkel ό vorhanden ist, der etwa das zweifache des Wertes Oref\ (2xOref\) beträgt. Der tatsächliche Löschwinkel Ömin wird dann durch die normale Regelschleife auf den Wert OREFx vermindert, und man erhält daher eine hinrsichend sichere Betriebsperiode, während welcher die vorübergehende Störung verschwindet.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß tatsächlich zwei Regelschleifen vorhanden sind. Die erste Regelschleife erfaßt in ihrer Auswirkung die Werte für das Stromdurchgangsintervall jedes Thyristors in der Gleichrichterbrücke, vergleicht den Istwert des Löschwinkels der Thyristoren mit den Löschwinkeln aller Brückenthyristoren und wählt den Mindestlöschwinkel als Parameter zur normalen Regelung des Stromrichters. Diese Hauptregelschleife oder normale Regelschleife ist an sich ausreichend, um die normalen und erwarteten Schwankungen des rviindestiöschwinkeis aufzunehmen bzw. zu verarbeiten. Sie ist jedoch häufig nicht in der Lage, schwerwiegende transiente Störungen auszuregeln, welche in entscheidender Weise die Kurve der Kommutierungsspannung und damit den verfügbaren Löschwinkel beeinflussen. Damit die Regelung auch gravierende transiente Störungen bewältigen kann, ist die zweite, schnell ansprechende Schleife vorgesehen, wodurch bei Erfassung eines vorübergehenden Zustandes, welcher einschneidend den erfaßten Mindestwert des Löschwinkels unter einen kritischen Wert herunterdrückt, die normale Regelschleife unterstützt und ergänzt wird. Die zweite Regelschleife erzeugt gesondert Steuerimpulse, um den Regler und den Zündzeitrechner schnell anzusteuern und dadurch den Zündwinkel/?genügend lange auf einen erhöhten Wert zu bringen, so daß die einschneidende vorübergehende Störung sicher bewältigt werden kann.

Die F i g. 6f zeigt die Vorteile des Widerstandes 29 für die Einstellung des Verstärkungsfaktors und der Nebenschlußdiode 31, weiche am Ausgang der Summierstelle 28 in der normalen Regelschleife angeordnet sind. Die Parameter des Reglers und der zugeordneten Schaltungen einschließlich des Widerstandes 29 werden so gewählt, daß man eine erwünschte Schleifenverstärkung für die Regelung des Löschwinkels für den Fall erhält, falls ein negatives Regelabweichungssignal des Löschwinkels am Ausgang der Summierstelle erscheint als Ergebnis einer Erhöhung des Betrages des Mindestlöschwmkels Omin über den Sollwert hinaus. Vorzugsweise ist dieser Verstärkungsfaktor hinreichend groß, so daß der Regler innerhalb von 2 oder 3 Ventilzündungen

eine Verminderung dieser Regelabweichung auf Null bewirkt In Fig.6f ist der erfaßte Mindestlöschwinkel ömin an irgendeinem Punkt des Betriebszyklus mit einem Wert von 20°, bezogen auf die Phase der Wechselspannung, angenommen. Dies bedeutet, daß der Löschwinkel sich in Richtung einer Voreilung

in Richiimg von ωί = —

von dem normalen Null-Durchgang der Summe (of — π) der Kommutierungsspannung auf einer Winkelstrecke von 20° erstreckt (d. h. omin erstreckt sich von 160° bis 180°). Der Zündzeitrechner 33 verzögert unter Steuerung durch den Regler fortschreitend den Zündwinkel, so daß bei dem nächsten Zünden eines Ventils der erfaßte Mindestwert des Löschwinkels um etwa die Hälfte der anfänglichen Regelabweichung, z. B. auf 19", vermindert wird. Dies geschieht innerhalb 1/12 der Wechselspannungsperiode bei einem 12pulsigen Stromrichter. Beim nächsten Zünden eines Ventils ist der Zündwinkel hinreichend verzögert worden, so daß der kleinste Löschwinkel-Istwert auf den Normalwert zurückgeführt worden ist, wie er durch den Sollwert OREFi (z. B. 18°) eingestellt ist Man erkennt daher, daß für jedes Zünden eines Ventils der kleinste Löschwinkel diniN gemessen wird und die Steuerung der Zündung des Zündzeitrechners 33 demgemäß nachgestellt wird. Zur Erzielung dieser Betriebsweise liefert die Nebenschlußdiode 31 das negative Fehlersignal, das sich aus einem übermäßig großen Mindestwert des Löschwinkels ergibt, unmittelbar ohne Änderung des Verstärkungsfaktors an den Regler 32 und sorgt somit für ein ausreichend schnelles Ansprechen, um die anschließenden Ventilzündungen zu beeinflussen.

Es sei nunmehr der Fall betrachtet, daß das Fehlersigna! positiv ist, weil der Istwert des kleinsten Löschwinkels unterhalb des ersten Sollwertes Oref\ liegt Dieser Fall ist in F i g. 6f an Punkten dargestellt, welche auf den gemessenen Wert des kleinsten Löschwinkels von 17° folgen. Wie aus der späteren Beschreibung des Übersetzungsteils für den kleins;t*n Löschwinkel und der Wählschaltung in Zusammenhang mit F i g. 4 und 5 verdeutlicht wird, wird der Istwert des kleinsten Löschwinkels für jedes bestimmte Thyristorventil in Form einer Ladung auf einem Meßkondensator während einer vollen Wechselspannungsperiode bis zu dem Zeitpunkt gespeichert oder zurückgehalten, an dem der Löschwinkel dieses Ventils erneut erfaßt wird. Daher wird die korrigierende Wirkung, die der Regler auslöst, wenn ein unter dem normalen Wert liegender Löschwinkel erstmals erfaßt wird, während einer vollen Periode weiter bestehen, obwohl der Löschwinkel sich bei den anschließend gezündeten Ventilen fortschreitend erhöht Die Möglichkeit einer schwerwiegenden Oberkompensation in diesem Fall wird vermieden durch den Widerstand 29. Dieser ist infolge des positiven Regelabweichungssignals und einer Sperrung der Diode 31 wirksam, um in merklichem Maße den Verstärkungsgrad des Reglers zu vermindern. Bei einem 12pulsigen Stromrichter wird der Widerstand 29 so ausgewählt, daß er den Verstärkungsfaktor der Schleife in der Größenordnung von 1:5 bis 1:12 vermindert Dadurch wird der Zündwinkel bei einem positiven Regelabweichimgssignat mit einer relativ geringen Geschwindigkeit vorverlegt und der sich dadurch erhöhende tatsächlich vorhandene Löschwinkel wird zu dem Zeitpunkt, an dem das über den Regler 32 zum Zündzeitrechner 33 zugeführte Regelabweichungssignal erneut nach Beendigung einer vollen Periode nach dem Einsetzen der korrigierenden Wirkung auf den neuesten Stand gebracht wird, den Bezugswert nur geringfügig übersteigen.

Fig.6g zeigt die Arbeitsweise der zweiten schnell ansprechenden Regclschleife, welche durch die Summierstelle 35 gebildet wird. Der gemessene Wert des kleinsten Löschwinkels omin wird mit einem zweiten Sollwert für den kritischen Löschwinkel verglichen, weleher durch die Größe örefi gegeben ist, wobei Orefi etwa 2/3 des Wertes von Oref\ beträgt Aus F i g. 6g ist ersichtlich, daß während des normalen Betriebs der Löschwinkel-Regelanordnung der Istwert des kleinsten Löschwinkels nur geringfügige Schwankungen über oder unter den Sollwert ausführt. Dieser wird beispielsweise mit 18° angenommen, da diese Größe den normalerweise für öref\ erwünschten Löschwinkel darstellt Bei Auftreten eines einschneidenden vorübergehenden Zusiandes in dem WcCnäciiifümSySicH'i wird der iiiwcfi des kleinsten Löschwinkels Omin jedoch unter den Sollwert von 13° absinken, welcher durch orefi eingestellt wird und bei omin kritisch gezeigt ist Dann liefert der Impulsgenerator 36 am Ausgang einen Impuls konstanter Amplitude, dessen Breite oder Impulsdauer proportional der Regelabweichung des Istwertes des kleinsten Löschwinkels unter Örefx ist Wenn dieser Ausgangsimpuls über den Regler 32 dem Zündzeitrechner zugeführt wird, bewirkt er eine Vergrößerung der Voreilung des ZUndwinkels β für das nächste zu zündende Ventil, so daß der Löschwinkel des nächsten zu zündenden Ventils (was bei einem 12pulsigen Stromrichter innerhalb 30° geschieht) sofort auf einen Wert vorgezogen wird, der etwa Oref\ entspricht Dieser Impuls tritt zusätzlich zu dem Regelsignal auf, das von der normalen Regelschleife über den Summierungspunkt 28 zugeführt wird. Als Ergebnis wird nach 12 bzw. 6 Zündungen bei einer 12- bzw» fipulsägen Brücke nach dem Zeitpunkt an dem der kleinste Löschwinkel unter den Wert orefi abgesunken ist der Löschwinkelistwert Omin etwa die zweifache Differenz zum Sollwert orefx betragen. Dieser Löschwinkelistwert wird dann durch die normale Arbeitsweise der über den Summierungspunkt 28 vorgesehenen Regelschleife auf den Wert Orefi vermindert In der Zwischenzeit wird der Löschwinkelistwert während einer

« hinreichend langen Zeit auf einem erhöhten Wert gehalten, um bis zum Verschwinden des vorübergehenden Zustandes einen sicheren Betrieb des Stromrichters zu gewährleisten.
Fig.2 zeigt die Ventilstromüberwachungseinrichtung, weiche die Stromwandlerwicklung 13 und die Schaltung 21 zur Impulsformung und Signaltrennung umfaßt Selbstverständlich sind die anderen Überwachungseinrichtungen für den Ventilstrom in ihrem Aufbau und in ihrer Arbeitsweise ähnlich der Anordnung nach F i g. 2. Der Strom, welcher in einem der Thyristoren 1 oder 4 des von der Wicklung 13 überwachten Paars fließt erzeugt über den jeweiligen Sätzen von in Reihe geschalteten Dioden 41 und 42 einen Spannungsimpuls mit positiver oder negativer Polarität Diese in entgegengesetzen Richtungen leitenden Diodensätze arbeiten zusammen mit dem Widerstand 16 als Last über der Sekundärwicklung 13. Die Dioden 41 und 42 formen die Spannungssignale in praktisch rechteckförmige Impulse entsprechend F i g. 3, die zwischen positi-

ES ven und negativen Spannungswerten wechseln, weiche die Größe + /<? und -Id bezogen auf Erde bzw. Masse darstellen. Der positive Impuls +Id entspricht dem Stromdurchgang durch den Thyristor 1 und der negati-

ve Impuls — /<* entspricht dem Stromdurchgang durch den Thyristor 4.

Der positive Impuls +/j wird der Basis eines PNP-Transistors 43 zugeführt, welcher als Emitterfolger geschaltet ist. Der Emitter wird dadurch auf einen positiven Spannungswert angehoben, welcher die Einschaltung eines NPN-Transistors 45 über eine Serienschaltung von Dioden 44 veranlaßt. Diese Dioden stellen einen Schwellwert für die Spannung ein. Die Dioden 44 dienen für die Einstellung einer Schwellwertspannung — V, entsprechend F i g. 3a zur Ausfilterung kleiner unerwünschter Rauschsignale, die normalerweise in der SlrommeBwicklung 13 induziert werden, und zur Ausfilterung gering'ügiger Gleichstromanteile (diese sind vorhanden in der Sekundärwicklung eines Stromwandlers bei transienten Bedingungen, welche schnelle Änderungen des Steuerwinkels χ bewirken). Diese störenden Signale könnten sonst ein falsches Ansprechen der Überwachungseinrichtung für den Ventilstrom bewirken. Ein Kondensator Q ist vom Emitter des Transistors 43 nach Erde geschaltet und begrenzt den Frequenzbereich der Schaltung auf 250 kHz und verbessert außerdem das Rauschverhalten.

Wenn der Transistor 45 eingeschaltet wird, wird der Kondensator 46 über eine Diode 47 entladen und schaltet über eine Zener-Diode 49 einen NPN-Transistor 51 ein. Wenn der Transistor 45 abgeschaltet wird, kann sich der Kondensator 46 wieder aufladen. Wenn der Kondensator 46 auf einen vorgegebenen Spannungswert aufgeladen ist, sperrt der NPN-Transistor 51 und dies führt zur Erzeugung eines praktisch rechteckförmigen Impulssignals positiver Polarität am Ausgang, welches einem Ausgangsleiter 52 zugeführt wird. Dieser Impuls stellt das Stromdurchgangsintervall des Thyristorventils 1 dar. Außerdem wird dieses positive Ausgjngssignal über einen Leiter 53 und ein Paar in Reihe geschalteter Dioden an die Basis eines irivcfiicfcnderi PNr-Tränsistors 54 geführt, um die Basis dieses Transistors in Sperrichtung vorgespannt zu halten. Dadurch wird die Erzeugung eines Ausgangssignalimpulses in der <gnalformungs- und Trennkanal entgegengesetzt; ^.arität während der Stromdurchgangsintervalle des Thyristorventils 1 sicher verhindert.

Wenn das Thyristorventil 1 aufhört Strom zu führen, werden die Dioden 42 gesperrt und das Potential am Emitter des Transistors 43 wird etwa auf Erdpotential abgesenkt. Als Ergebnis davon sperrt der Transistor 45, die Diode 47 wird sofort in Sperrichtung vorgespannt und der Kondensator 46 über den Widerstand 48 positiv aufgeladen. Wenn der Schwellwert der Spannung der Zenerdiode 49 (zusammen mit der Spannung Vi_x des Transistors 51) erreicht wird, wird der Transistor 51 eingeschaltet und die Ausgangsspannung über dem Leiter sinkt auf 0 Volt ab.

Bei Beendigung des Stromdurchgangs des Thyristorventils 1 wird eine negativ verlaufende, kurzzeitige Spannungsspitze, wie sie bei — V₅ in F i g. 3a gezeigt ist, erzeugt Bei Beendigung des Stromdurchgangs in dem Thyristorventil 4 wird ebenfalls infolge des Abschaltens des Ventils eine ähnliche positiv verlaufende, nadelförmige Spannungsspitze + V_s erzeugt. Da diese unerwünschten nadeiförmigen Spannungsspitzen eine irrtümliche oder falsche Anzeige des Stromdurchgangs des entgegengesetzten Ventils des Paars entsprechend F i g. 3d und 3e erzeugen könnten, muß eine Einrichtung vorgesehen werden, um zu verhindern, daß sie an die Regelung weitergegeben werden als Anzeige für den Stromdurchgang eines Ventils. Aus diesem Grunde werden die Zeitkonstante RCdes Ladekondensators 46 und des Widerstandes 48 und der durch die Zenerdiode 49 und die Spannung Vi_x- am Transistor 51 eingestellte Schwellwert so eingerichtet, daß sich die Dauer oder Breite der Rechteckimpulse, welche auf derr Atsgsngsleiter 52 erzeugt werden, entsprechend F i g. 3b und 3c noch auf einen zusätzlichen Zeitraum T erstreckt. Als Folge davon überlappt der Ausgangsimpuls den unerwünschter! zufällig oder irrtümlich auftretenden Signalimpuls und »ertränkt« ihn, da sonst eine falsche Anzeige eines Stromdurchgangs im Ventil gemäß F i g. 3d und 3e erzeugt würde. Durch diese Verlängerung der Dauer der Signalimpulse, welche den wahren Ausgangsstrom •anzeigen, wird die Regelung niemals die unerwünschten

is zufällig auftretenden Signalimpulse erfassen oder durch sie in Tätigkeit treten. An einem in der Regelschaltung nachgeordneten Punkt wird, wie nachstehend beschrieben, eine angemessene Kompensation für die ausgedehnte Zeitdauer T der Impulse für den Ventilstrom gemäß Fig.3bund3cdurchgeführt.

Die Weiterverarbeitung der negativ verlaufenden Impulse -Id, welche die Stromdurchlaßintervalle des Thyristorventils 4 wiedergeben, erfolgt komplementär ζυ der Weiterverarbeitung der positiv verlaufenden Impulse. Der über die Diodenkette 41 erscheinende negativ verlaufende Impuls — Id wird über den Leiter 61 der Basis eines NPN-Transistors 62 zugeführt, der als Emitterfolger geschaltet ist und dessen Emitter hinreichend stark negativ vorgespannt wird, um der Basis des Transistors 54 über eine Diodenreihe 63 eine negative Vorspannung von dem Anschluß für —15 V zuzuführen und den Transistor 54 einzuschalten. Die in Reihe geschaltete Diodenkette 63 stellt den Schwellwert + V, ein, der von einem erfaßten Stromsignal überschritten werden muß. Die Serienschaltung erfüllt den gleichen Zweck wie die Dioden 44 in dem Zweig entgegengesetzter Polarität. L/äS tiinSCiiäitcn ucS ri^tr- ι rSuSiStörS 5-r ucut uic Spannung an seinem Kollektor hinreichend an, um über die Zenerdiode 64 einen Transistor 66 einzuschalten.

Das Einschalten des Transistors 66 wirkt dann in gleicher Weise wie das Einschalten des Transistors 45 in dem entgegengesetzten Kanal bezüglich der übrigen Schaltung, weiche den Kondensator 67, den Widerstand 68, die Zenerdiode 69 und den NPN-Transistor 71 um· faßt Sie erzeugt dabei am Kollektor des Transistors 71 einen positiv verlaufenden Ausgangsspannungsimpuls gemäß F i g. 3c, welcher das Stromdurchlaßintervall des Thyristorventils 4 darstellt Die positive Polarität wird erhalten durch die Umkehrung und die Verschiebung des Wertes, welche durch den Transistor 54 bewirkt werden.

Gleichzeitig mit der Erzeugung des Ausgangsspannungsimpulses wird über einen Leiter 73 ein Signal für die Hemmung des Sperrens an die Basis eines NPN-Transistors 74 gegeben, um diesen Transistor eingeschaltet zu halten. Der Transistor 74 ist mit der Basis des Transistors 45 in dem entgegengesetzten Strommeßfühlerzweig für das Ventil 1 verbunden und hält den Transistor 45 gesperrt während des Stromdurchgangsintervalls des Thyristorventils 4 zuzüglich der verlängerten Zeitdauer T. Wenn der Transistor 45 gesperrt gehalten wird, wird der Transistor 51 eingeschaltet gehalten und dadurch die Erzeugung eines Ausgangssignalimpulses in der Schaltung zur Anzeige des Stromdurchgangs im Thyristorventil 1 verhindert Man erkennt daher, daß während des Stromdurchgangs im Thyristorventil 1 ein Signalimpuls nach Fig.3b für die Anzeige des Stromdurchgangs im Ventil auf dem Ausgangsleiter 52 er-

13 14 I

zeugt wird, welcher das Stromdurchgangsintervall die- dazu dient, den Ladekondensator 89 am Beginn jedes I

ses Ventiles darstellt (zuzüglich der Verläugerungszeit- Meßintervalls zu entladen. Daher erfolgt keine Ubertra- i

dauer T, die zur Unterbrfickung des störenden Ab- gung der Ladung, die auf dem Ladekondensator 80 aus f

schaltsignalimpulses vorpesehen ist). Das Ausgangs- einer Meßpericde aufgebaut ist, zur nächsten Meßpe- |

signal von der Stromanzei^.eschaltung für das entgegen- 5 riode und für jede Periode wird ein neuer Löschwinkei ;

gesetzte Ventil 4 «rd eindeutig gesperrt infolge des nach jedem Stromdurchgangsintervall erfaßt

Hemmsignals, das über den Leiter 53 an die Basis des Aus der vorstehenden Erörterung ist ersichtlich, daß Transistors 54 geführt ist In ähnlicher Weise wird bei am Beginn jedes Sigaalimpulses für den Löschwinkel

der Erzeugung eines Ausgangssignalimpulses auf dem der Ladekondensator 89 augenblicklich entladen und

Leiter 73, welcher das Stromdurchlaßintervall des Ven- io anschließend nach dem Sperren des Haltetransistors 87

tils 4 zuzüglich der Verlängerungszeitdauer T anzeigt, durch die vom Transistor 83 gebildete Konstantstrom-

ein Hemmsigna! über den Leiter 73 zurückgeführt, um quelle über die Diode 88 auf eine Spannung aufgeladen

die Erzeugung eines Ausgangsstromimpulses in dem wird, die der Dauer oder der Impulsbreite des Lösch-

Zweig für das Ventill zu verhindern. winkel-Signalimpulses entspricht Der Spannungswert

Fig.4 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Obersetzer- 15 oder die Amplitude, auf den der Ladekondensator 89 teils fur den Löschwinkei. Die rechteckförmigen Signal- während des Löschwinkelimpulses durch die Konstant- ^₁ impulse für den Löschwinkel, die in der Löschwinkel- stromquelle 83 aufgeladen wird, wird dabei auf dem % Überwachungseinrichtung von den entsprechenden Kondensator 89 eingefangen oder gespeichert Diese ^ Flip-Flops F\ bis Fe erzeugt werden, werden jeweils Spannung wird der Basis eines Emitterfolgeverstärkers % einer zugeordneten Obersetzerschaltung für den Lösch- 20 im Ausgang zugeführt, welcher den NPN-Transistor 91 ^ winkel zugeführt, die ähnlich ist der Schaltung nach mit einem Lastwiderstand 92 am Ausgang umfaßt Der gj F ig. 4. Wie bereits in Verbindung mit F ig. !festgestellt Lastwiderstand 92 des Emitterfolgeverstärkers 91 im ^ wurde, werden die rechteckförmigen Signalimpu-se für Ausgang der Obersetzerschaltung für den Löschwinkel ~ j den Löschwinkel dadurch erzeugt, daß eine Änderung gemäß F i g. 4 wirkt zusammen mit einer als ODER- < des Schaltzustandes eines jeweiligen Flip-Flops, bei- 25 Gatter geschalteten Diode 93 und entsprechenden als Γ spielsweise des Flip-Flops Fi, bei Beendigung des ODER-Gatter geschalteten Dioden 922 bis 93e und ih-Stromdurchgangs durch das zugehörige Thyristorventil ren zugehörigen Lastwiderständen von den 5 anderen 1 bewirkt wird. Außerdem wird zur Erzeugung des Im- Löschwinkel-Obersetzerschaltungen (diese sind jeweils : pulses eine Rückstellung des Flip-Flops in den ur- ähnlich der Schaltung nach Fig.4) der übrigen Ventile sprünglichen Schaltzustand hei Umkehr der Polarität 30 in einer 6pulsigen Stromrichterbrücke. Die Anordnung der Kommutierungsspannung über dem Ventil zu dem arbeitet so, daß sie dasjenige Löschwinkelsignal aus- : Zeitpunkt bewirkt, an dem die Kommutierungsspan- wählt, welches den kleinsten Wert besitzt und damit nung durch den Null-Punkt geht Dieses Intervall stellt dsm kleinsten Löschwinkel entspricht, der als Regelpagemäß der Definition den Löschwinkel dar und besitzt rameter für die Löschwinkel-Regelanordnung gemäß eine Impulsbreiten- oder Impulsdauermodulation ge- 35 F i g. 1 verwendet werden soll. maß dem jeweiligen Löschwinkei des zugeordneten Die Arbeitsweise des Löschwinkel-Übersetzers ge- U Thyristorventils. Die Schaltung nach F ig. 4 wandelt die- miß F ig. 4 und die Arbeitsweise des ÖDER-Gatters f ses impulsbreitenmodulierte rechteckförmige Signal in der Dioden 93| bis 93₆ zur Auswahl des erwünschten '"' ein entsprechendes Ausgangssignal um, das eine negati- kleinsten Löschwinkelsignals ist am besten aus F i g. 6d '.' ve Polarität und eine Sägezahnform mit Einkerbungen 40 ersichtlich. Dort soll die ausgezogene Kurve V₁ den besitzt und dessen Amplitude der Impulsdauer des am Aufbau der Ladung auf dem Ladekondensator 89 des Eingang zugeführten rechteckförmigen Löschwinkelsi- Löschwinkel-Übersetzerteils für das Thyristorventil 1 in gnals und damit dem Löschwinkel des jeweiligen Thyri- der vorbeschriebenen Weise darstellen. Es ist ersichtstorventils entspricht Zu diesem Zweck werden die Hch, daß V\ am Anfang auf den Wert 0 entladen wird rechteckförmigen Löschwinkel-Überwachungssignale 45 infolge der entladenen Wirkung des Transistors 87 am MAM über einen Leiter 81 an die Basis eines eingangs- Beginn oder an der Vorderflanke des Löschwinkel-Siseitigen PNP-Transistors 82 geführt Während jedes ne- gnalimpulses. Danach wird der Ladekondensator 89 gativ verlaufenden Intervalls des eingangsseitigen durch die Konstantstromquelle 83 über die Diode 88 auf rechteckförmigen Löschwinkelsignals wird ein Transi- eine Spannung aufgeladen, deren Amplitude durch die stör 82 eingeschaltet und dies führt seinerseits dazu, daß 50 Dauer oder Breite des mit MAM\ bezeichneten* Löschein NPN-Transistor während der Dauer des Lösch win- winkelsignalimpulses bestimmt ist Der Vergleich dieser \a kelimpulses eingeschaltet wird. Der NPN-Transistor 83 mit Einkerbungen versehenen sägezahnartigen Spanumfaßt eine Konstantstromquelle zum Aufladen eines nungswelle mit der ähnlich geformten gestrichelt darge-Ladekondensators über eine Diode 88 von dem An- stellten Welle V₃ zeigt, daß bei Ausgangssignalimpulsen schlußpunkt für—15 V. 55 mit längerer Zeitdauer, wie sie in gestrichelter Form

Das eingangsseitige rechteckförmige Löschwinkelsi· dargestellt und mit MAMi bezeichnet sind, der Lade-

gnal vom Leiter 81 wird auch über ein Differenzierglied, kondensator durch die Konstantstromquelle 83 wäh-

welches einen Kondensator 84 und Widerstand 85 um- rend einer längeren Zeitdauer aufgeladen und damit auf

faßt, und über eine Kopplungsdiode 86 an die Basis einen größeren Betrag aufgeladen wird (d. h. er erhält eines PNP-Transistors 87 geführt. Die Differenzierung eo einen negativeren Spannungswert). Wenn also in dem

der eingangsseitigen Löschwinkelsignalimpulse führt ODER-Wahlgatter 93i bis 93$ die Spannungsamplitu·

zur Erzeugung eines negativ verlaufenden Nadelspan- densignale verglichen werden, wird durch das Gatter

nungsimpulses an der Vorderflanke der Löschwinkelsi- das Signal mit dem kleinsten Spannungswert gemäß

gnalimpulse. Dieser Nadelimpuls bewirkt daß am Be- omin nach F i g. 6d ausgewählt werden, welches dem in ginn jedes Löschwinkelsignalimpulses ein PNP-Transi- 65 der Stromrichterbrücke vorhandenen kleinsten Lösch-

stor 87 lediglich für einen Moment stromleitend ge- winkel entspricht. Dieses kleinste Löschwinkelsignal

macht wird. Der Transistor 87 ist parallel zum Ladekon- wird über eine Diode an eine Ausgangsstufe in Emitter-

densator 89, so daß dieser momentane Stromriurchgang folgeschaltung geliefert v/elche einen PNP-Transistor

15 16

95 umfaßt, der den Spannungsabfall über die Diode 93 103 darstellt zur Verringerung des Abfließens von La-

kompensiert und eine geringere Ausgangsimpedanz für dung während des Löschwinkel-Meßintervalls. Außer-

die Schaltung darstellt Das am Emitter des Transistors dem gewährleistet die Emitterfolgestufe 108 in dem FaI-

95 erscheinende Ausgangssignal wird über einen Aus- Ie, in dem sich die Summierungsaustastimpuls; bei ei-

gangsleiter 96 an die Löschwinkel-Wählschaltung ge- 5 nem rf-Wert von mehr als 60° überlappen, daß der Kon-

mäß F i g. 5 weitergegeben. densator 103 sich auf einen Wert von —15 V auflädt und

Die Löschwinkel-Wählschaltung gemäß F i g. 5 emp- damit einen kleinsten Löschwinkel anzeigt, der größer

fängt an ihren Eingängen das kleinste Löschwinkel- ist als der Löschwinkel, welcher für den Bereich einer

Steuersignal, das aus der Löschwinkel-Übersetzerschal- Löschwinkel-Regelanordnung eines Stromrichters er-

tung erhalten wird, und außerdem die Austastsignale, 10 forderlich ist Der Emitter des Transistors 108 ist mit

welche von dem Löschwinkel-Überwachungsteil gelie- zwei PNP-Transistoren 111 und 112 verbunden, die eine

fert werden. Treiberstufe mit niedriger Ausgangsimpedanz von der

Die Löschwinkelschaltung empfängt das sägezahn- Wählschaltung zu dem Regler über die Ausgangsleitung

förmige oder mit V-Einschnitten versehene Ausgangssi- 115 darstellen und außerdem den Spannungsabfall in

gnal von der Löschwinkel-Übersetzungsschaltung. Es 15 der Basis-Emitterstrecke der Transistoren 102 und 108

koordiniert eine Meßwertspeichereigenschaft mit der kompensieren.

Summierung der Austastimpulse, welche von dem Es ist zu beachten, daß bei Regelung einer 12pulsigen Löschwinkel-Überwachungsteil geliefert werden, und Stromrichterbrücke das Ausgangssignal auf deu Leiter führt diese V-förmige Wellenform auf einen reinen 115 gemeinsam mit dem entsprechenden kleinsten Cleichspannungswert (unter stationären Bedingungen) 20 Löschwinkelsignal von der anderen 6pulsigen Brückenzurück, welcher dem Löschwinkel-Istwert proportional schaltung auf ein ODER-Gatter geführt würde, das ist Zu diesem Zweck wird in der Löschwinkel-Wähl- dann auswählen würde, welches der beiden miteinander schaltung das mit V-Einschnitten versehene kleinste verbundenen öpulsigen Brücken den kleinsten Wert be-Löschwinkelsignal über einen Leiter 101 einem Transi- sitzt und dann dasjenige herausgreifen würde, das tatstor 102 zugeführt, der eine Speisestufe niedriger Impe- 2s sächlich den kleinsten Löschwinkel in dem insgesamt danz in Emitterfolgeschaltung für einen Speicherkon- 12pulsigen Stromrichter hat Dieses gewählte kleinste densator 103 bildet Der Transistor 102 ist mit dem Kon- Löschwinkelsigna] wäre dann das Signal, welches dem densator 103 durch einen Schalttransistor 104 verbun- Summierungspunkt 28 nach Fig. 1 als das ausgewählte den. Der Schalttransistor 104 ist ein Schalter mit 2 Rieh- kleinste Löschwinkel-Regelsignal zur Verwendung für tungen und wird durch die Summierung der Austastim- 30 die Stromrichter-Regelung zugeführt würde,
puise der Löschwinkel-Überwachungsschaltung betrie- Die Größe des Sollwertsignals für den Löschwinkel ben. Diese Austastimpulse werden über einen Transi- Vjrefu das dem Summierungspunkt 28 zum Vergleich stör 105 zur Verschiebung des Spannungspegels züge- mit dem ausgewählten kleinsten Löschwinkelsignal zuführt/dessen Emitter über ein Voreilnetzwerk 106,107 geführt wird, wird zur Kompensierung der verlängeren mehrere Kopplungsdioden 114t bis ll^angeschlos- 35 ten Zeitdauer Γ des Ventilstrom-Impulses eingestellt sen ist, weiche die jeweiligen Austastsignale MAM lie- Aus den zuvor erklärten Gründen sind die Löschwinfern. kei, die der übersetzerteil 26 mißt, um die Zeitdauer T

Wenn gerade keine Meßwertentnahme für einen kleiner als der Löschwinkel Istwert Diese Abwei- Löschwinkel erfolgt, folgt der Transistor 102 dem obe- chung ist konstant, und wird gemäß F i g. 6e durch ein

ren gradlinig verlaufenden Teil des Signals nach 40 Sollwertsignal, welches um einen entsprechenden Be-

F i g. 3d, welches dem kleinsten Löschwinkel entspricht trag kleiner ist als der gewünschte Wert, kompensiert Zu diesem Zeitpunkt ist das Summen-Austasteingangs- oder ausgeglichen.

signal von einer der MAM-Austastdioden 114| bis 114₆ Fig.7 zeigt ein Schaltbild der Volt-Sekunden-Imnull und bewirkt, daß der Transistor 105 gesperrt bleibt pulsgeneratorschaltung 36, der zweiten Summierstelle und der Schalttransistor 104 eingeschaltet gehalten 45 35 und der Steuerschaltung 30, welche einen Teil der wird. Daher nimmt der Kondensator 103 schnell die genannten Löschwinkel-Regelanordnung nach F i g. 1 Emitterspannung des Transistors 102 an, welche dem bilden. Wie aus Fig.7 ersichtlich, werden an der Basis kleinsten Löschwinkel entspricht In dem Augenblick des NPN-Transistors 121 das gewählte kleinste Löschjedoch, in dem eine Meßwerterfassung eines Löschwin- winkelsignal Vj_MIN und das erste Sollwertsignal Vorefi kels erfolgt, wird der Transistor 105 schnell über ein 50 summiert. Dem Emitter des Transistors i'ii werden ge-Voreilnetzwerk 106 und 107 eingeschaltet und der Tran- eignete Vorspannungspotentiale über Spannungsteilersistor 104 wird gesperrt. Während dieses Zeitintervalls widerstünde 122,123 und 124 sowie einen Widerstand hält der Kondensator 103 seine Spannung, während der 125 und eine Spannungsstabilisierungsschaltung, beste-Emitter von 102 weiter während des ganzen Probe- hend aus dem Transistor 126 und zwei Spannungsteilernahmeintervalls dem V-förmigen Eingangssignal vom 55 widerständen 127 und 128, zugeführt Die Schaltung ist Löschwinkel-Übersetzerteil folgt. so eingerichtet, daß die am Kollektor des Transistors

Am Ende des Löschwinkel-Meßintervalls wird der 121 erscheinende Spannung (V_c) proportional der Diffe-Transistor 105 erneut dadurch gesperrt, daß das MAM- renz oder Regelabweichung zwischen dem ausgewähl-Austastsignal auf Null absinkt. Der Transistor 104 schal- ten kleinsten Löschwinkelsignal Vi_MIN und dem ersten tet durch und der Kondensator 103 nimmt schnell den βο Sollwertsignal Vj_REF] des Löschwinkels ist Diese Spanneuen Wert der Emitterspannung des Transistors 102 nung V_e wird einem Anschluß eines Kondensators 129 ein, welcher dem neuen kleinsten Löschwinkel ent- zugeführt, dessen anderer Anschluß über eine Diode spricht (wenn dieser Löschwinkel von dem vorherigen 131 mit einem Überbrückungswiderstand 132 an die Ba-Wert verschieden ist). sis eines NPN-Transistors 133 angeschlossen ist. Die

Der auf dem Kondensator 103 gespeicherte kleinste 65 Basis des Transistors 133 ist ebenfalls verbunden mit Löschwinkel wird durch einen Transistor 108 in Emit- dem Kollektor eines PNP-Transistors 134, dessen Basis

terfolgeschaltung ausgelesen, welcher einen Verbrau- zu dem Verbindungspunkt der Spannungsteilerwider-

cher mit hoher Eingangsimpedanz für den Kondensator stände 122 und 123 verbunden ist und dessen Emitter

17 18

über einen Widerstand 135 an den Kollektor des Transi- Regelabweichungssignal proportional ist, so daß das

store 121 geschaltet ist Zeitintervall zur hinreichenden Entladung des Konden-

Der Kollektor des Transistors 133 ist über einen aus- sators 129 für eine erneute Vorspannung der Diode 131 gangsseitigen Lastwiderstand 136 an den Netzspan- in Vorwärterichtung und zur Einschaltung des TransinungsanschluB von+15 V angeschlossen, welcher über s store 133 ebenfalls proportional dem Regelabweiden Widerstand 137 an den Kollektor des Transistors chungssignal ist Daher wird ein zusätzlicher Regelim-121 und über den Widerstand 138 mit dem Verbindungs- puls Vi mit einer konstanten relativ großen Amplitude punkt des Kondensators 139 und der Diode 131 verbun- erzeugt mit einer variablen Zeitdauer, die abhängig ist den ist vom Wert des Regelabweichungssignals. Diese,-Impuls

Vom Kollektor des Transistors 133 wird ein Aus- io wird dem Regler 32 der F ig. 1 parallel und zusätzlich zu

gangssginal V₂ erhalten, wenn am Kollektor des Transi- dem normalen Rgelabweichungssignal Vi zugeführt

store 121 erscheinende Regelabweichungssignal V₁ ei- Dieser zusätzliche Impuls mit relativ hoher konstanter

nen vorgegebenen Bezugswert übersteigt, der durch die Amplitude liefert dann die benötigten Volt-Sekunden,

Spannungsteilerwiderstände 122 und 123 eingestellt um das schnelle Ansprechen zu erzeugen, welches benö-

wird. Dieses zweite ausgangsseitige Regelabweichungs- 15 tigt wird zur Oberwindung des erfaßten kritischen Be-

sigiial V₂ erscheint am Kollektor des Transistors 133 triebszustandes.

und wird dem Regler 32 der F i g. 1 zusätzlich zu dem Die vorstehend beschriebene Löschwinkel-Regelannormalen'Regelabweichungssignal V\ zugeführt und er- Ordnung kann also eine sichere Arbeitsweise solcher scheint erstmals dann, wenn Vj_141n einen Wert erreicht, Stromrichter sogar unter den Bedingungen gewährleider gleich dein vorerwähnten Sollwert Vref2 ist Seine 20 sten, wenn einschneidende vorübergehende Störungen Zeitdauer wird dann bestimmt durch die Amplitude des im Wechselstromsystem auftreten, welche sonst eine Regelabweichungssignais Vj. nicht zufriedenstellende Arbeitsweise der Stromrichter

Im Betrieb wird die Schaltung so eingestellt, daß die hervorrufen könnten. Dieses Ergebnis wird erzielt aufTransistoren 133 und 134 normalerweise durchgeschal- grund des Aufbaus der Regelanordnung bei der im Endtet sind, wenn das Haupt- oder Normalregelabwei- 25 effekt ein Meßwert für jedes Thyristorventil zu dem chungssignal V\ nahezu Null ist oder in dem normalen Zündzeitpunkt entnommen wird, um den kleinsten Regelbereich liegt Unter diesen Verhältnissen wird der Löschwinkelistwert ^u bestimmen oder zu erfassen, der Kondensator 129 auf einen Wert V_e aufgeladen, der pro- nach seiner Stromdurchgangsperiode verbleibt Diese portional dem ausgangsseitigen Regelabweichungssi- Meßwerterfassung des kleinsten Löschwinkels gegnal Vi ist Im Falle einer einschneidenden vorüberge- 30 schieht bei jeder Zündung eines Ventils, so daß für jede henden Wechse'spannungsstörung, die bewirkt daß das Stromrichterperiode der kleinste Wert dem Regler als kleinste Löschwinkelsignal den zweiten Sollwert Orefi Steuereingangssignal zugeführt wird. Demgemäß wird übersteigt (dieser Sollwei < wird iurch die Spannungs- beim Auftreten einer vorübergehenden Störung der teilerwiderstände 122 und 133 eingestellt), dann sperren Winkel >?für die Vorverlegung des Zündzeitpunktes des die Transistoren 134 und 133. Wenn Jies geschieht, wird 35 nächsten zu zündenden Ventils schnell genug nachgedie Spannung am Kollektor des Transistors 133 in posi- führt, um sogar ernsthafte vorübergehende Störungen tiver Richtung auf einen relativ hohen konstanten Wert zu verarbeiten, weiche sonst in drastischer Weise den verschoben und es wird dadurch eine Ausgangssignal- verfügbaren Zündwinkel verringern und vielleicht zu spannung V₂ positiver Polarität erzeugt Diese Aus- einer ungünstigen Betriebsweise führen wurden,
gangsspannung wird dem Regler 32 der Fig. 1 zusam- 40 In Fig.8 ist eine Löschwinkel-Regelanordnung darmen und zusätzlich zum normalen Regelsignal V\ züge- gestellt, bei der getrennte Schaltungen 28 und 28' für die führt Das Signal V₂, das größer ist als Vi, bewirkt daß Ableitung oder Erzeugung eines Regelabweichungssider Zündzeitrechner FTC33 sich beschleunigt und da- gnals für den Regler bzw. für den schnell ansprechenden durch schnell den Zündwinkel des nächsten gezündeten Regelimpulsgenerator vorgesehen sind. Mit Ausnahme Ventils vorverlegt 45 dieser Abwandlung können die in Fig. 7 gezeigten

Vor dem Sperren der Transistoren 133 und 134 wurde Schaltungen für den Block verwendet werden, welcher der Kondensator 123 auf einen Wert aufgeladen, der in Fig.8 als »Impulsgenerator« bezeichnet ist Vorproportional ist dem Regelabweichungssignal Vi. Beim zugsweise weist jedoch die Reglerschaltung 32' nach Abschalten der Transistoren 133 und 134 entlädt sich F i g. 8 einen verbesierten Aufbau auf.
der Kondensator 129 über den Widerstand 138 bis auf x, In die Reglerschaltung 32' der F i g. 8 ist eine geeigneeinen Punkt an dem die Diode 131 eine Vorspannung in te Einrichtung eingefügt zur Steuerung des Verstär-Vorwärtsrichtung erhält Wenn dies geschieht dann kungsgrades der Regelschleife in 3 diskreten Stufen als schaltet der Transistor 133 erneut durch und dadurch eine Funktion des Wertes des Regelabweichungssignals, wird die Kollektorspannung des Transistors 133 auf Dieses dreistufige Betriebsverhalten zur Änderung des Erdpotential zurückgeführt und der positive Regelsi- 55 Verstärkungsgrades ist am besten ersichtlich aus F i g. 9. gnalunpuls V₂ wird beendet Dort ist der Verstärkungsgrad auf der Ordinate der

In ihrer Auswirkung arbeiten der Kondensator 129 Kurve und die Regelabweichung auf der Abszisse abge-

und der Widerstand 138 als Differenzierglied und geben tragen. Solange der ausgewählte Mindestzündwinkel

negativ verlaufende Sperrimpulse auf die Diode 131 und des Stromrichters etwa gleich dem erwünschten Zünd-

die Basis des Transistors 133. Diese negativ verlaufen- eo winkel (z. B. 18°) ist besteht eine vemachlässigbare Ab-

den Sperrimpulse besitzen eine Zeitdauer proportional weiehung zwischen dem relativ negativen, kleinsten

zu dem Regelabweichungssignal Vj. Wenn sie den durch Löschwinkelistwert — Vj_MIN und dem positiven Bezugs-

die Widerstände 122 und 123 eingestellten Bezugswert signal Vi_REp (dieses stellt den Sollwert des Löschwinkels

übersteigen, bewirken sie ein Sperren der Transistoren dar). Die Einrichtung zur Änderung des Verstärkungs-

134 und 133 und erzeugen den zweiten ausgangsseitigen 65 grades spricht auf diesen Zustand einer Abweichung

Regelimpuls V₂. Man wird daher erkennen, daß die nahe dem Wert Null an und stellt dan einen vorgegebe- Spannung des Kondensators 129 durch die Kollektor- nen kleinsten Wert des Verstärkungsgrades ein. Wie in

spannung V_c des Transistors 121 bestimmt wird und dem F i g. 9 angedeutet, erstreckt sich der Bereich für diesen

19 20

kleinsten Wert des Verstärkungsgrades über einen Be- 152 zugeführt, dessen Ausgangssignal seinerseits dem reich des kleinsten Löschwinkels zwischen X" und Y". spannungsgesteuerten frequenzvariablen Oszillator Dabei bedeutet X" einen ersten vorgegebenen Winkel, (FTC) 33 zugeführt wird. Der Verstärkungsgrad des der größer ist als der Bezugswert des Löschwinkels und Operatorvertärke.-s 151 und damit der Verstärkungs- Y" ist ein zweiter vorgegebener Winkel, der kleiner ist 5 grad der gesamten Regelschleife ist abhängig von der als der Bezugswert des Löschwinkels. Wenn der ausge- Größe H. Diese stellt daher einen bequemen Parameter wählte kleinste Löschwinkel größer ist als der erste für die Regelung bei der praktischen Durchführung der Winkel X" (beispielsweise 23°), dann wird der Betrag Erfindung dar. Daher ist eine Schaltung 155 zur Ände- oder die Amplitude des negativen kleinsten Löschwin- rung des Verstärkungsgrades vorgesehen, durch welche kelsignals um ein hinreichendes Maß größer sein als das io automatisch die Größe oder der Betrag von//auf einen Bezugswertsignal, um die Einstellung eines vorgewähl- der 3 vorgegebenen Werte einstellbar ist Diese Einstelten höchsten Verstärkungsgrades durch die Einrichtung lung erfolgt dabei in Abhängigkeit von der Differenz zur Veränderung des Verstärkungsgrades zu bewirken. oder der Abweichung zwischen dem Rückführungssi-Wenn dieser höchste Verstärkungsgrad wirksam ist, gnal für den ausgewählten Mindestwert des Zündwindann verzögert die Zündeinrichtung des Stromrichters 15 kels — Ve_MM und dem Bezugssignal Vd_R£F Nr. 1. Eine schnell den Zündwinkel, um die Abweichung innerhalb geeignete Ausführungsform der Schaltung 155 für die von zwei oder drei Ventilzündungen zu korrigieren. Änderung des Verstärkungsgrades wird in F i g. 11 ge-

Wenn andererseits der kleinste Löschwinkel des zeigt

Stromrichters kleiner ist als der zweite vorgegebene In der F i g. 11 enthält die Rückführungsschaltung Winkel Y" (beispielsweise 13°), dann wird die Einrich- 20 153,154 des Operationsverstärkers ISI drei Widerstantung zur Veränderung des Verstärku&gsgrades auf die de 161,162 und 163 und ein Paar von α zwei Richtungen hieraus resultierende positive Abweichung so anspre- schaltenden Transistoren Q 5 und Q 6. D«r Widerstand chen, daß sie einen weiteren vorgegebenen Verstär- 161 ist unmittelbar zwischen die Leitungen 153 und 154 kungsgrad einstellt der kleiner ist als der vorgenannte geschaltet und sein ohm'scher Widerstand wird so gehöchste Verstärkungsgrad, jedoch nicht so niedrig ist 25 wählt daß sich der vorgenannte vorgewählte höchste wie der vorerwähnte kleinste Verstärkungsgrad. Aus VerstärLungsgrad der Regelschleife ergibt Im Nebenbereits erläuterten Gründen ist der kleinere Verstär- schluß zu ihm liegen der Widerstand 162 in Reihe mit kungsgrad merklich kleiner (vorzugsweise etwa 1/12) dem Transistor Q 5 und der Widerstand 163 in Reihe mit als der höchste Verstärkungsgrad, wodurch eine Nei- dem Transistor Q 6. Eine Diode 164 liegt im Nebengung zur Oberkorrektur vermieden wird, wenn der 30 schluß zum Transistor Q 5. Wenn Q 5 durchgeschaltet Zündwinkel fortschreitend vorverlegt wird als Folge und Q 6 gesperrt sind, werden die Widerstände 161 und des Regelabweichungssignals, welches den unter dem 162 effektiv parallel zueinander geschaltet Hierdurch normalen Wert liegenden Mindestzündwinkel anzeigt wird der Widerstand des Rückführungskreises herabge-

Mit der Annäherung des Betrages des Abweichungs- setzt und der Verstärkungsgrad wird auf den vorgesignals an den Wert Null wird die stabile Arbeitsweise 35 nannten vorgewählten unteren Wert abgesenkt Dann des Wechselrichters dadurch gefördert, daß der Ver- — und nur dann — wenn beide Transistoren Q5 und Stärkungsgrad der Regelschleife noch weiter auf den Q 6 durchgeschaltet sind, sind alle drei Widerstände efvorerwähnten Mindestwert verringert wird, welcher so- fektiv parallel zueinander. Hierdurch wird der Widergar kleiner ist als der untere oder kleinere Wert des stand des Rückführungskreises weiter herabgesetzt und Verstärkungr^rades. Diese letztere Verminderung^ des 40 der Verstärkungsgrad der Regelschleife auf den vorge-Verstärkungsgrades ist besonders erwünscht unter ge- gebenen kleinsten Wert verringert,
wissen Umständen, bei denen das stationäre Ansprech- Der durchgeschaltete bzw. gesperrte Zustand der verhalten für den Zündwinkel eine Neigung zur Fluk- Schalttransistoren QS und Q 6 ist abhängig vom Betuation zeigt, anstatt genau gleich dem Bezugssignal des triebszustand der zugeordneten Transistoren 165 und Zündwinkels zu bleiben. Solche Verhältnisse können in 45 166, weiche als Funktion des Wertes des Abweichungsder Praxis dann besiehen, wenn die Spannung über je- signals gesteuert werden. Wie aus F i g. 11 ersichtlich, dem Ventil mehrfache Nulldurchgänge zeigt Diese kön- sind die Basis des Transistors 165 und der Emitter des nen beispielsweise darauf zurückzuführen sein, daß die Transistors 166 mit einem gemeinsamen Punkt verbunbeiden in Reihe geschalteten Brückenkreise eines 12pul- den, dessen Potential bestimmt ist durch die Summe des sigen Stromrichters jew-vJs Sekundärwicklungen des 50 Bezugssignals Yrefu des negativen Wertes des klein-Transforoiators zugeordnet sind, welche eine gemeinsa- sten Loschwinkelistvrertes V/_MIN und ein positives Vorme Primärwicklung besitzen. Spannungssignal. Immer dann, wenn die Differenz zwi·

Für diese Änderung des Verstärkungsgrades in drei sehen dem kleinsten Löschwinkelistwert und dem BeStufen wird vorzugsweise eine Schaltung nach Fig. 10 zugssignal eine relativ positive Polarität und außerdem benutzt Diese zeigv ein stark vereinfachtes Funktions- 55 eine ausreichende Amplitude besitzt um anzuzeigen, blockschaltbild und enthält nur die in diesem Zusam- daß der Löschwinkel kleiner ist als der vorgegebene menhang zu betrachtenden Bauteile der Reglerschal- Winkel Y°, dann ist das resultierende Potential am tung 32'. Die Schaltung umfaßt erste und zweite umkeh- Punkt 167 ausreichend, um eine Vorspannung zum rende Operatorverstärker 151 und 152. Der erste Ope- Durchschalten des Transistors 166 und zum Sperren des ratorverstärker 151 verstärkt das Regelabweichungssi- 60 Transistors 165 zu ergeben. Wenn der Transistor 166 gnal für den Zündwinkel. Seine resultierende Vorwärts- durehgesehaltet ist, wird der Sehalttransistor Q% geverstärkung für die aufgeschnittene oder offene Schleife sperrt Andererseits wird der zugeordnete Scbalttransiist symbolisch dargestellt durch den Block C, und seine stör Q 5 durch seine normale Vorspannung in Vorwärts-Rückführungsübertragungsfunktion ist dargestellt richtung durehgesehaltet sein, solange der Transistor durch den Block H in den Rückführungsleitungen 153 65 165 gesperrt ist. Dann ist lediglich der Widerstand 162 und 154. Das Ausgangssignal des Operatorverstärkers effektiv parallel zu dem Widerstand 161 und der vorge-151 wird zusammen mit ?\nem ggf. vorhandenen zwei- gebene untere Verstärkungsgrad wird eingestellt,
ten Steuerimpuls V₂ dem zweiten Operatorverstärker Wenn die Abweichung praktisch null ist (d. h. wenn

der ausgewählte kleinste Löschwinkelistwert im Bereich zwischen X° und Y° liegt), besitzt das resultierende Potential am gemeinsamen Punkt 167 einen richtigen Wert, um eine Vorspannung zur Sperrung beider Transistoren 165 und 166 zu liefern. Daher befinden sich beide Schalttransistoren QS und QS infolge ihrer normalen Vorspannung im durchgeschalteten Zustand, beide Widerstände 162 und 163 sind wirksam und der Mindestbereich für den Verstärkungsgrad wird eingestellt. Wenn der ausgewählte kleinste Löschwinkelistwert größer wird als der vorgegebene Winkel X', dann wird am Punkt 167 ein ausreichend negatives Potential bestehen zur Vorspannung des Transistors 165 in den eingeschalteten Zustand und des Transistors 166 in den gesperrten Zustand. Infolge des Durchschaltens des Transistors 165 wird der Schalttransistor QS gesperrt und der Schalttransistor Q 6 wird ebenfalls in den gesperrten Zustand getrieben über eine Diode 168, welche zwischen die Kollektoren der beiden Transistoren iö5 und 166 geschaltet ist Wenn beide Transistoren QS und Q 6 gesperrt sind, wirkt der Widerstand 161 allein und stellt den vorgegebenen höchsten Verstärkungsgrad der Regelschleife ein.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel wird anhand von F i g. 12 beschrieben. Die Überwachungseinrichtung für den Ventilstrom gemäß F i g. 2 führt unter allen normalen stationären Betriebszuständen ihre Funktion zufriedenstellend aus. Es wurde jedoch ein ungewöhnlicher Betriebszustand gefunden, bei dem die Überwachungseinrichtung für den Ventilstrom unerwünschte ausgangsseitige Signalimpulse erzeugen kann. Dieser Betriebszustand besteht dann, wenn der Zündwinkel der jeweiligen Ventile des Stromrichters in der Umgebung von 90° liegt Dies ist der Fall bei einer Leistungsumkehrung, wenn sich die Betriebsweise des Stromrichters im Übergang zwischen Gleichrichter- und Wechselrichterbetrieb befindet. Wenn die Ventile bsi Zü™ivinke!r, von etwa 90° kommutieren oder schalten, dann erhalten die gesperrten Ventile der Brücke starke und abrupte, periodisch auftretende Veränderungen der Amplitude der Kommutierungsspannung. Beispielsweise unterliegt während der Lücke zwischen den Stromdurchlaßintervallen der komplementären Ventile 1 und 4 die Spannung über einem dieser gesperrten Ventile einer solchen Veränderung. Als Ergebnis dieser starken stufenförmigen Spannungsänderung kann der Löschkreis, welcher gemäß der üblichen Praxis im Nebenschluß über das Ventil geschaltet ist, einen ausreichenden Strom liefern, welcher dann an der Überwachungseinrichtung für den Ventilstrom erscheint und einen Stromdurchlaß des gesperrten Ventils vortäuscht

Irgendein Signalimpuls, der in der Sekundärwicklung des Stromtransformators 13 als Ergebnis des Stroms des Löschkreises auftritt, wird nur eine relativ kurze Dauer besitzen. Um daher die Erzeugung eines falscnen oder irrtümlichen Anzeigesignais für Ventilstromdurchlaß zu verhindern, wird in der vorstehend beschriebenen Stromüberwachungseinrichtung eine geeignete Verzögerungseinrichtung vorgesehen. Diese verzögert dann den Beginn irgendeines Ausgangssignals so lange, bis der in den Stromtransformatorwicklungen induzierte Impuls während einer vorgegebenen Zeitdauer bestanden hat Als Folge der Einfügung einer solchen Verzögerungseinrichtung ist die Überwachungseinrichtung für den Ventüstrom in der Lage, zwischen kurzzeitigen störenden Signalen und richtigen Ventflstrom-Durchlaßsignalen in der Sekundärwicklung des Stromtransformators zu unterscheiden. Eine fBr diese Zwecke gut geeignete Schaltungsanordnung ist in Fig. 12 gezeigt. Dabei werden nur die hier interessierenden Teile der Hälfte einer Stromüberwachungseinrichtung für das Ventil 1 dargestellt. Diese StromObcrwachungseinrichtung ist sonst in gleicher Weise aufgebaut wie die Einrichtung gemäß F i (;. 2 und selbstverständlich wird der Kanal für das Ventil 4 in entsprechender Weise abgewandelt
Wie aus Fig. 12 ersichtlich, ist zwischen die zuvor beschriebenen Transistoren 45 und 51 eine Emitterfolgestufe eingefügt, welche einen NPN-Transistor 181 umfaßt. Die Basis de» Transistors 181 ist mit der ungeerdeten Seite des Kondensators 46 verbunden. Die Ladeschaltung für den Kondensator 46 umfaßt einen Wider-

is stand 182 und eine Diode 183 und die Entladeschaltung für diesen Kondensator umfaßt einen Widerstand 184 und den Transistor 45. Der Emitter des Transistors 181 ist über einen Spannungsteiler an den Leistungsanschiuß — i5 V tür den Regier angeschlossen, wobei der Spannungsteiler die Widerstände 185 und 186 umfaßt, deren gemeinsamer Verbindungspunkt 187 unmittelbar mit der Basis des Transistors 51 verbunden ist Solange der Kondensator 46 über einen voreingestellten Schwellwert oder Pegel aufgeladen ist, ist das Potential am Punkt 187 hinreichend positiv, um eine Vorspannung des Transistors 51 in Durchlaßrichtung zu bewirken, welcher dann den Leiter 52 auf Massepotential klemmt Wenn du Spannung über dem Kondensator 56 unter dem vorbestimmten Wert liegt wird das Potential am Punkt 187 etwa auf Massepotential abgesenkt Der Transistor 51 wird gesperrt, und dies führt dazu, daß am Leiter 52 das Ausgangssignal positiver Polarität erzeugt wird, welches das Stromdurchlaßintervall des Thyristorventils 1 in Vorwärtsrichtung darstellt

Im Betrieb wird beim Beginn eines relativ positiven Signals an der Basis des Transistors 45 dieser Transistor durch^Av£chw!t£t und der zuvor suf^slsilsns JCondsnsstor 46 wird über den Widerstand 184 entladen. Nach einer vorgegebenen Zeitdauer wird die Spannung am Kondensator 46 auf den oben erwähnten voreingestellten Wert absinken. Dies führt dazu, daß der Transistor 51 gesperrt wird. Diese vorgegbene Zeitverzögerung, welche abhängig ist von der Größe des Widerstandes 184, verzögert den Beginn des Ausgangssignals auf der Leitung52 so lange, bis das relativ positive Signal an der Basis des Transistor.» 45 während einer entsprechend langen Zeitdauer ununterbrochen bestanden hat In einer Ausführungsform der Erfindung wurden beispielsweise die Parameter so ausgewählt, daß diese vorgegebene Zeitdauer etwa 160 Mikrosekunden beträgt Zu einem späteren Zeitpunkt gegen Ende des Stromdurchlaßintervalls des Ventils 1 in Vorwärtsrichtung endet das relativ positive, an der Basis des Transistors 45 zugeführte Signal. Die Schaltung gemäß Fig. 12 arbeitet dann so, daß sie die Dauer des Ausgangssignals auf dem Leiter 52 um eine vorgegebene Zeitspanne verlängert, welche von der Zeitkonstante ÄCder Ladeschaltung für den Kondensator 46 abhängig ist Der Wert des ohm'schen Widerstandes für den Widerstand 182 kann gleich groß gemacht werden wie für den Widerstand 184, wodurch die Verlängeningszeit T für das Ausgangssignal etwa 160 Mikrosekunden beträgt In diesem Falle ist die Dauer des Ausgangssignals gerade gleich dem Stromdurchlaßintervall des Ventils 1 in Vorwärtsrichtung.

Als Ergebnis der für den Beginn der Ausgangssignale durch die Schaltung nach Fig. 12 eingeführten Verzögerung ist diese abgewandelte Form der Überwa-

chungseinrichtung für den Ventilstrom unbeeinflußt
durch kurzzeitige Störsignale, welche in der Sekundärwicklung des Stromtransformators 13 indu/icrt werden.
Da hierdurch auch die gleiche Funktion ausgeführt wird
wie durch die in F i g. 2 zwischen die Emitter der Transistoren 43 und 62 und Masse geschalteten Kondensatoren, können diese Kondensatoren gewünschtenfalls
weggelas«^e.n werden.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen io

ψ 30 &.ι

35

45

50

55

60

65

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Löschwinkel-RegelanordnuDfj für einen Stromrichter mit mehreren zOndwinkelgesteuerteu Thyristc-rventilen, die zwischen der Gleichstrom- und Wechselstromseite in einer Brückenschaltung angeordnet und in einer vorbestimmten Folge zündbar sied, mit einer den kleinsten Löschwinkel-Istwert (Omin) liefernden Einrichtung und einem auf den kleinsten zulässigen Löschwinkel eingestellten Sollwertgeber, wobei der Löschwinkel-Istwert und der Löscnwinkel-Soüwert in eine Summierstelle eingegeben sind zur Lieferung eines Fehlersignals, das einem Regler zugeführt ist, wobei das Löschwinkel-Fehlersignal der ersten Summierstelle zusätzlich einer zweiten, schnell ansprechenden Regelschleife zugeführt ist, die, wenn bei transienten Zuständen der kleinste Löschwinkel-Istwert kleiner ist als ein zweiter, ejssn kritischen M inimal wert darstellenden Löschwinkel-Sollwert, einen Ausgangsimpuls konstanter Amplitude und in Abhängigkeit von der Größe des Löschwinkel-Fehlersignals variabler Zeitdauer dem Regler zuführt für eine schnelle Vergrößerung des Zündwinkels nach Patent 22 03 956, d a durch gekennzeichnet, daß eine Verstärkungsänderungsschaltung (155) vorgesehen ist zum Steuern der Verstärkung der den Stromrichter (11), die den kleinsten Löschwinkel-Istwert liefernde Einrichtung (27), die Summierstelle (28) und die steuerbare Zündschaltung (34) umfassenden Regelschleife als Funktion des Wertes der Fehlersignals derart, daß eine vorbestimmte .minimale Verstärkung, wenn das Fehlersignal nahe NuK ist, ? -yd eine vorbestimmte maximale Verstärkung gebildet ist, wenn der kleinste Löschwinkei-istwefi \ouin) gröSer als ein erster vorbestimmter Winkel (X") ist (omin>X in Fig. 9).

2. Löschwinkel-Regelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Verstärkungsänderungsschaltung (155) auch ein vorgegebener Verstärkungsgrad einstellbar ist, welcher kleiner ist als der höchste Verstärkungsgrad, jedoch nicht so niedrig ist wie die minimale Verstärkung, wenn der kleinste Löschwinkel-Istwert (J/w/v) kleiner ist als ein zweiter vorgegebener Winkel (Y"), welcher wiederum kleiner als der gewünschte Löschwinkel ist (g)

3. Löschwinkel-Regelanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsänderungsschaltung (155) die vorbestimmte minimale Verstärkung herstellt, wenn der kleinste Löschwinkel-Istwert (own) in einem Bereich zwischen dem ersten und zweiten Winkel (X"; Y") liegt