DE2317067A1 - ARRANGEMENT FOR SUPPLYING ONE OR MORE DC CONSUMERS FROM A SINGLE OR MULTI-PHASE AC NETWORK - Google Patents
ARRANGEMENT FOR SUPPLYING ONE OR MORE DC CONSUMERS FROM A SINGLE OR MULTI-PHASE AC NETWORKInfo
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Description
"Anordnung zur Speisung eines oder mehrerer C,leichstronverDrau= cher aus einem ein- oder mehrphasigen Wechselstromnetz" Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Speisung ei= nes Gleichstrom- oder GleichspannungsverLrauchers aus einem ein-oder mehrphasigen Wechselspannungsnetz mit einem oberschwingungs= freien Strom, welcher in Phase mit der Netzspannung ist, wobei die Anordnung einen Vollwellengleichrichter, eine Glättungsein= richtung, einen ilaibleitersteller und ein auf die doppelte Netz frequenz abgestimmtes Filter enthält (Zusatz zu Patentanmeldung P 21 59 397.5>."Arrangement for feeding one or more C, leichstronverDrau = cher from a single or multi-phase AC network "The invention relates to an arrangement for feeding a direct current or direct voltage smoker from a single- or multi-phase AC voltage network with a harmonic = free current, which is in phase with the mains voltage, the arrangement having a Full-wave rectifier, a smoothing device, an ileo conductor generator and contains a filter matched to twice the network frequency (addendum to patent application P 21 59 397.5>.
Es sind eine Reihe von Anordnungen bekannt, die es gestatten, Gleichstronverbraucher mit konstanter Spannung aus einem welch= selstromnetz zu versorgen, dessen Spannungsamplitude in gewis= sen Grenzen veränderlich ist. Die einfachsten Anordnungen, die dazu im wesentlichen netzkommutierte Stromrichter enthalten, haben den Nachteil, das sie dem speisenden Netz nicht nur die benötigte Wirkleistung, sondern auch Grund- und Oberschwingungs= blindleistung entnehmen. Fig. I zeigt eine bekannte Schaltung, die diesen Nachteil fast gänzlich zu vermeiden gestattet. Die Spannung zwischen den Wechselstromklemmen einer Diodenbrücke 5 stimmt der GröPe nach mit der Spannung an einem Gleichstrom= vertraucher 9 überein, wenn die löschbaren Thyristorzweige 3 und 4 sperren. Sind diese Thyristorzweige in leitendem Zustand, so ist die Spannung zwischen den Wechselstromklemmen gleich Null; der über die Drossel 2 fliegende Strom nimmt seinen Weg, je nach anliegender Polarität, über einen der Thyristorzweige 3 oder 4.A number of arrangements are known which allow DC consumers to be supplied with constant voltage from a welch = selstromnetz, its voltage amplitude is changeable within certain limits. The simplest arrangements for this in the contain essential line-commutated converters, have the disadvantage that they the feeding network not only the required active power, but also the basic and Take harmonic = reactive power. Fig. I shows a known circuit, which allows this disadvantage to be avoided almost entirely. The tension between the AC terminals of a diode bridge 5 matches the size of the voltage at a direct current = consumer 9 match if the erasable thyristor branches 3 and 4 lock. If these thyristor branches are in the conductive state, the voltage is between the AC terminals equal to zero; the current flowing through the choke 2 takes its way, depending on the applied polarity, via one of the thyristor branches 3 or 4.
Im gelösctlten Zustand.der Thyristorzweige filiert der Strom. der Drossel 2 üier die Diodenbrücke 5 und den Gleichstromkreis. Die Differenz zwischen der im allgemeinen sinusförmigen, durch den Um.snanner 1 transformierten Netzspannung und der Spannung zwi= schen den Wechselstromklemmen der Diodenbrücke 5 wird von der Drossel 2 aufgenommen. Es ist bekannt, den gewünschten, annähernd, sinusförmigen Verlauf des Netzstromes dadurch zu erhalten, daß die Zünd- und Löschzeitpunkte der Thyristorzweige 3 und 4 durch einen Zweipunkt-Stromregler lo vorgegeben werden. Der sinusför mige Sollwert wird vom einen Sollwertbildner 16 vorgegeben, in dem der Sollwert hinsichtlich der Amplitude vom Gleichspannungs= regler 13 bestimmt wird, hinsichtlich der Phasenlage über den Spannungswandler 12 von der Netzspannung und unter Berücksichti= guna des dem Strom um 9o° voreilenden Spannungsfalls an der Drossel 2. Der Istwert des mit dem Netzstrom praktisch überein= stammenden Sekundärstremes des Transformators 1 wird dem Zwei= punkt-Stromregler lo über den Stromwandler 11 zugeführt. Der Gleichspannungsregler 13 erhält den Ist:rert seiner Regelgröße über den Spannungswandler 14, den Sollwert über den Sollwertge= ber 15. Der Gleichspannungsregler 13 stellt die Amplitude des Stromsollwertes immer so ein, dar.- jeweils die in Last 9 benötigte Leistung unter Konstanthaltung der Gleichspannung aus den Wech= selstromnetz geliefert wird.When the thyristor branches are disconnected, the current filters. the Choke 2 üier the diode bridge 5 and the direct current circuit. The difference between the generally sinusoidal line voltage transformed by converter 1 and the voltage between the AC terminals of the diode bridge 5 is from the throttle 2 added. It is known that the desired, approximately, sinusoidal To get the course of the mains current that the ignition and extinguishing times of the Thyristor branches 3 and 4 can be specified by a two-point current regulator lo. The sinusoidal setpoint is specified by a setpoint generator 16 in which the nominal value with regard to the amplitude of the DC voltage regulator 13 is determined is, with regard to the phase position via the voltage converter 12 from the mains voltage and taking into account the voltage drop which leads the current by 90 ° the choke 2. The actual value of the secondary current, which is practically the same as the mains current of the transformer 1 is connected to the two-point current regulator lo via the current transformer 11 fed. The DC voltage regulator 13 receives the actual: rert its controlled variable the voltage converter 14, the setpoint via the setpoint generator = via 15. The DC voltage regulator 13 always sets the amplitude of the current setpoint in this way - the one in load 9 Required power while keeping the direct voltage from the alternating current network constant is delivered.
Der über die Drossel 2 fließende, angenähert sinusförmige Strom wird durch die aus den Thyristorzweigen 3 und 4 sowie der Dioden= brücke 5 bestehenden Stromrichteranordnung, die auch unter dem Namen Zeiquadranten-Steller bekannt ist, in einen gleichge= richteten Mischstrom umgewandelt. Der pulsierende Anteil des Mischstromes besteht aus zwei Kornpcnenten, einem sinusförmigen Wechselstrcm von doppelter Netzfrequenz und einem mit der Takt= frequenz des Stellers schwingenden Wechselanteil. Der Strom doppelter Netzfrequenz fließt fast ausschließlich über den aus dem Kondensator 7 und der Drossel 8 gebildeten, auf die doppel te Netzfrequenz abgestimmten Saugkreis. Der taktfrequente Wech= selstrom flieht über den Glättungskondensator G. 6 Da die Augenblickswerte der Leistung ani Zweiquadranten-Steller nie negativ werden können, kann die Spannung an den techselstrcn= klemmen des Stellers ihre Polarit»t immer erst nach dem Null durchgang des Stromes durch die Drossel 2 umJ:ehren. Da die Schalt zeitpunkte der Thyristorzweige allein durch den Zweipunktregler lo hestirmt werden, kann nicht ausgeschlossen werden, daß unmit= telbar vor und nach dem Stromnulldurchgang von Null verschiedene Werte der Steller-7echselspannung auftreten. Die Polarität dieser Spannung stirbt immer mit der Dolarit2t des Stromes überein, d .h.The approximately sinusoidal current flowing through the throttle 2 becomes by the thyristor branches 3 and 4 as well as the diode bridge 5 Converter arrangement, which is also known under the name of Zeiquadrant-Steller, converted into a rectified mixed flow. The pulsating portion of the The mixed current consists of two components, a sinusoidal alternating current of double the mains frequency and one oscillating with the pulse frequency of the controller Bill of exchange. The current of twice the mains frequency almost exclusively overflows the formed from the capacitor 7 and the choke 8, on the double te network frequency coordinated suction circuit. The clock frequency change = Selstrom flees via the smoothing capacitor G. 6 Since the instantaneous values of the power are ani two-quadrant converter can never become negative, the voltage at the alternating current terminals of the power controller their polarity always only after the current has passed zero through the choke 2 atJ: honor. Since the switching times of the thyristor branches are solely controlled by the two-position controller lo hestirmt, it cannot be ruled out that immediately before and after the current zero crossing values of the controller AC voltage different from zero appear. The polarity of this voltage always dies with the polarity of the current match, i.e.
der Phasenwinkel # zwischen Strom und Spannung kann bei ordnungs= gemc-Rem Betrieb nur den Wert Null annehmen. Am Stellereingang tritt demnach keine Verschiebungsblindleistung auf. Der Blind= leistungsbedarf der Drossel 2 muß daher vollständig aus dem Wech= selstromnetz gedeckt werden. Bei vorgegebener mittlerer Taktfre= quenz gelingt die Annäherung der Sinusform. des Netz stromes umso besser, je größer die Induktivitat der Drossel 2 ist. Der Bedarf an Verschiebungsblindleistung kann deshalb mit Rücksicht auf die Verzerrungsblindleistung nicht einfach dadurch beliebig klein gemacht werden, daP man die Induktivität der Drossel 2 verklei= nert. Außer der bekannten rtöglichkeit, den Blindleistungsbedarf der Drossel 2 durch einen Reihenkondensator zu kompensieren, wur de schon vorgeschlagen, anstelle des Zweiquadranten-Stellers ei= nen Vierquadranten-Steller, wie ihn Fig.2 darstellt, zu verwen= den. Die Polarität der Spannung an den Wechselstromklemmen dieses Vierquadranten-Stellers kann durch die Steuerung der löschbaren Thyristorzweige 3a, 3b, 4a, 4b unabhängig von der Polarität des Wechselstrcmes erzwungen werden. Dadurch ist es möglich, den Be= darf an Verschiebungsblindleistung der Drossel 2 dadurch zu dek= ken, daß man in bekannter Weise durch entsprechende Steuerung des Vierquadranten-Stellers die Grundschwingung der Wechselspannung des Stellers gegenüber dem Strom nacheilen läßt, so daß die Pha= senverschiebung des Stromes gegenüber der Spannung am Umspannen 1 zu Null wird. Dem Vorteil des Vierquadranten-Stellers, Ver= schiebungsblindleistung erzeugen zu können, stehen aber auch einige Nachteile gegenüber. So kann es einen Mehraufwand be= deuten, daß beim Vierquadranten-Steller die Zahl der löschbaren Thyristorzweige doppelt so groß ist wie beim Zweiquadranten-Stel= 1er-.the phase angle # between current and voltage can with ordnungs = gemc-Rem operation only accept the value zero. Accordingly, there is no input at the actuator input Shift reactive power on. The reactive = power requirement of the choke 2 must therefore can be completely covered by the AC grid. With a given average Clock frequency, the approximation of the sinusoidal shape succeeds. the mains electricity the better, the greater the inductance of the throttle 2 is. The need for displacement reactive power therefore, with regard to the distortion reactive power, cannot simply thereby can be made as small as desired, so that the inductance of the choke 2 is reduced. In addition to the well-known option, the reactive power requirement of the choke 2 by a To compensate for a series capacitor, de already proposed instead of the two-quadrant regulator to use a four-quadrant controller, as shown in FIG. The polarity the voltage at the AC terminals of this four-quadrant controller can be through the control of the erasable thyristor branches 3a, 3b, 4a, 4b regardless of polarity of the alternating current. This makes it possible to meet the demand for displacement reactive power the throttle 2 to dek = ken that one in a known manner by appropriate The four-quadrant controller controls the fundamental oscillation of the alternating voltage of the Stellers can lag behind the current, so that the phase shift of the Current compared to the voltage at reclamping 1 becomes zero. The advantage of the four-quadrant controller, To be able to generate displacement reactive power, however, stand even some disadvantages over. So it can mean additional work = that with the four-quadrant controller the number of thyristor branches that can be deleted is twice as large as with the two-quadrant position = 1-series.
Ferner kann ein Nachteil dadurch entstehen, daß beim Mißlingen der Löschung eines Thyristorzweiges beim Vierquadranten-Steller nicht nur das Wechselstromnetz einen Beitrag zum entstehenden Kurzschlußstrom liefert, sondern auch der Kondensator 6 des jGleichstromkreises, z.B. wenn die Thyristorzweige 3a und 4a in= folge eines Fehlers gleichzeitig leitend sind. Furthermore, there may be a disadvantage that if the Deletion of a thyristor branch in the four-quadrant converter, not just the alternating current network makes a contribution to the short-circuit current, but also the capacitor 6 of the direct current circuit, e.g. if the thyristor branches 3a and 4a in = follow one Fault are conductive at the same time.
Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, den Oben7ellen gehalt an Anordnungen der eingangs genannten Art herahzusetzen und eine Anordnung zu schaffen, welche die genannten Nachteile nicht aufweist. The present invention has the task of the Oben7ellen content of arrangements of the type mentioned above and an arrangement to create which does not have the disadvantages mentioned.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß-der bzw. die Halb= leitersteller durch wenigstens eine Steuereinrichtung steuerbar ist, daß die am Vol-lwellengleichrichter anstehenden, aus dem Wech sel stromkreis stammenden Spannungsimpulse jeder Halbwelle einer Wechselstromschwingung im wesentlichen zueinander symmetrisch sind, wobei zum Zeitpunkt des Nulldurchgangs der Wechselstrom= schwingung alle Halbleitersteller leitend sind. According to the invention, this is achieved in that the half or the half = ladder controller is controllable by at least one control device that the am Full wave rectifier pending voltage pulses from the AC circuit each half cycle of an alternating current oscillation is essentially symmetrical to one another are, where at the time of the zero crossing the alternating current = oscillation of all semiconductor controllers are conductive.
Vorteilhafterweise ist die Anordnung so eingerichtet, daß wenig= stens eine Hilfsspannung zur Bildung der Zünd- und Löschbefehle in der Steuereinrichtung mit einer aus unipolaren Sinushalbwel= len gebildeten, netzbezogenen Sollwertspannung vergleichbar ist, daß bei der Differenz Null zwischen Sollwertspannung und Hilfs= spannung Zünd- und Löschbefehle auslösbar sind und daß eine Synchronisationseinrichtung vorgesehen ist, mittels-derer vorbe= rechnete Werte des Verhältnisses zwischen Netz frequenz und IIilfs= spannungsfrequenz einstellbar sind. The arrangement is advantageously set up so that little = At least one auxiliary voltage to generate the ignition and extinguishing commands in the control device with a network-related setpoint voltage formed from unipolar half-sine waves it is comparable that with the difference zero between the setpoint voltage and auxiliary = voltage ignition and extinguishing commands can be triggered and that a synchronization device is provided, by means of which precalculated values of the relationship between the network frequency and IIilfs = voltage frequency are adjustable.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Verhältnis zwei= schen liilfsfrequenz und Netzfrequenz eine ganze Zahl. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen können den Unteransprüchen ent= nommen werden. Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen bekannten Zweiquadranten-Steller, Fig. 2 einen bekannten Vierquadranten-Steller, Fig. 3a und 3b das Spannungs- und Impulsdiagr«:m für den bekann= ten Quadrantensteller nach Fig. 1, Fig. 4 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung mit einem Halbleitersteller, Fig. 5 ist eine Ausführungsform mit zwei HalEleiterstel= lern, Fig. 6a und 6b Impuls- und Spannungsdiagramm für die Anordnung nach Fig. 5, Fig. 7 zwei in wechselstromseitig in Reihe und gleich= stromseitig parallel geschaltete Anordnungen nach Fig. 5, Fig. 8a und 8b Impuls und Spannungsdiagramm für die Anordnung nach Fig. 7 mit ganzzahligem Frequenzverhältnis, Fig. 8c und 8d Impuls- und Spannungsdiagramm für die Anordnung nach Fig. 7 mit nicht ganzzahligem Frequenzver= hältnis.According to a further development of the invention, the ratio is two auxiliary frequency and mains frequency are an integer. Further advantageous embodiments can be found in the subclaims. The invention is based on drawings explained in more detail. 1 shows a known two-quadrant actuator, FIG. 2 a known four-quadrant controller, Fig. 3a and 3b the voltage and pulse diagr «: m for the known quadrant adjuster according to Fig. 1, Fig. 4 is an embodiment of the arrangement according to the invention with a semiconductor plate, FIG. 5 is an embodiment with two HalEleiterstel = learn, Fig. 6a and 6b pulse and voltage diagram for the arrangement according to Fig. 5, Fig. 7 two in the AC side in series and equal = Arrangements connected in parallel on the current side according to FIGS. 5, 8a and 8b pulse and voltage diagram for the arrangement according to FIG. 7 with an integer frequency ratio, 8c and 8d pulse and voltage diagrams for the arrangement according to FIG. 7 with not integer frequency ratio.
Gleichwirkende Teile sind in allen Fig. mit gleichen Bezugszei= chen versehen.Parts with the same effect are given the same reference numerals in all figures Mistake.
Es ist bekannt, die Pulsbreitensteuerung dadurch zu verwirkli= chen, daß z.B. ein sinusförmiger Sollwert nach Gleichrichtung mit einer dreieckförmigen Hilfsspannung verglichen wird. Immer wenn die Hilfsspannung größer ist als der gleichgerichtete Soll= Wert, sind die Thyristorzweige 3 und 4 in den leitenden Zustand zu versetzen, im umgekehrten Fall in den gesperrten Zustand. Kur= ve 17 in Fig. 3a zeigt den Verlauf des Sollwertes der Spannungs= grundschwingung nach der Gleichrichtung, Kurve 18 den Verlauf der Hilfsdreieckspannung, Kurve 19 in Fig. 3b zeigt den Zeitver= lauf der Spannung zwischen den Wechselstromklemmen der Halblei= tersteller, Kurve 20 den Strom über die Drossel 2. Wie. man er= kennt, ändert sich nichts am Verlauf der Wechselspannung solange der Strom gegenüber der Spannungsgrundschwingung um nicht mehr als /%/ zul vor- oder nacheilt. Würde der Winkel , der in Fig.It is known to implement pulse width control by that e.g. a sinusoidal nominal value after rectification with a triangular Auxiliary voltage is compared. Whenever the auxiliary voltage is greater than the rectified one Target = Value, the thyristor branches 3 and 4 are in the conductive state in the opposite case to the locked state. Curve = ve 17 in Fig. 3a shows the course of the nominal value of the voltage = fundamental oscillation after rectification, Curve 18 shows the course of the auxiliary triangular voltage, curve 19 in Fig. 3b shows the Zeitver = run of the voltage between the AC terminals of the semiconductor controller, curve 20 the current through the choke 2. How. if one knows, nothing changes in the course the alternating voltage as long as the current changes compared to the voltage fundamental does not lead or lag by more than /% / perm. If the angle shown in Fig.
3 etwa den Wert -15° hat, einen noch größeren negativen Wert annehmen, so würde der Teil des Spannungsblocks, der nach dem Nulldurchgang des Stromes liegt, nach unten umgeklappt, d.h. der Spannungsverlauf würde wesentlich geändert und vom geTinschten Verlauf stark abweichen, d.h. viele Oberwellen aufweisen. Der kleinste zulässige Bereich für den Phasenwinkelf ergibt sich, wie Fig. 3a zeigt, beim höchstmöglichen Wert der Sollwertspan= nung (gestrichelte Sollwertkurve 29). Um die Blindleistung der Drossel 2 mit Hilfe des Zweiquadranten-Stellers möglichst weit= gehend kompensieren zu können, ist es erforderlich, das Steuer= verfahren so einzurichten,daß der Winkel /P/ min möglichst groß wird. Das ist nur erfüllbar, wenn die Frequenz 1 der Hilfs= TT dreieckspannung mit der Netzwechselspannung phasenstarr synchro= nisiert wird.3 has approximately the value -15 °, assume an even greater negative value, so the part of the voltage block that lies after the zero crossing of the current would be folded down, i.e. the voltage curve would be significantly changed and from tinted course deviate significantly, i.e. have many harmonics. The smallest permissible range for the phase angle arises, as FIG. 3a shows, with the highest possible Value of the setpoint voltage (dashed setpoint curve 29). To the reactive power the throttle 2 with the help of the two-quadrant adjuster as much as possible = compensate To be able to, it is necessary to set up the control method so that the angle / P / min becomes as large as possible. This can only be fulfilled if the frequency 1 of the auxiliary = TT triangular voltage is phase-locked synchronized with the AC mains voltage.
Die Phasenlage ist erfindungsgemäß gegenüber in dem in Fig. 3a gezeigten Zustand um 1 TT zu verschieben, so daß die Nulldurch= 2 gänge von Hilfsdreiectspannung und Sollwertspannung zusammenfal= lein. Der Wert iri min wird dadurch gegenüber den Verhältnissen in Fig. 3 etwa verdoppelt. Eine weitere Vergrößerung des Wertes min min läPt sich erreichen, wenn die Frequenz der Hilfsdreieck= spannung nicht konstant gewählt wird, sondern so innerhalb einer Halbperiode der Sollwertspannung verändert wird, daß sie in der Nähe der Nulldurchgänge dieser Spannung kleiner ist als in der Nähe der Spannungsscheitelwerte.According to the invention, the phase position is opposite to that shown in FIG. 3a Shift state by 1 TT, so that the zero crossing = 2 transitions of auxiliary triangular voltage and setpoint voltage coincide = lein. The value iri min is thereby opposite the ratios in Fig. 3 approximately doubled. Another increase in value min min can be reached if the frequency of the auxiliary triangle = voltage is not is chosen to be constant, but so within a half period of the setpoint voltage is changed so that it is smaller in the vicinity of the zero crossings of this voltage than near the voltage peaks.
Fig. 4 zeigt ein Beispiel für eine Steuerungs- und Regelungsan= ordnung zur Durchführung des Verfahrens. Das Schaltglied lo er= hält als Eingangsgrße die Differenz aus der in Generator 21 er= zeugten Hilfsdreieckspannung und dem Betrag des sinusförmigen Sollwertes für die Grundschwingung der Stellerspannung, der in Sollwertbildner 16 gebildet wird. Die Hilfsdreieckspannung ist phasenrichtig auf den Sollwert synchronisiert. Das Schaltglied lo liefert die Lösch- und Zündbefehle für die löschbaren Th~ri= storzlleige 3,4 des Zweiquadranten-Stellers. Die Amplitude des in Sollwertbildner 16 gebildeten Sollwertes für die Spannungs= grundschwingung wird im wesentlichen durch die über den Spannung wandler 12 gemessene Netzspannung bestimmt, die Phasenverschie= bung gegenüber der Netzspannung wird im wesentlichen durch den Gleichspannungsregler 13 bestimmt. Durch geeignete, im Sollwert= bildner 16 enthaltene Schaltmittel wird sichergestellt, daß ei= nerseits der Phasenwinkel zwischen Netz strom und Netzspannung wenn möglich den Wert Null hat, andererseits der zulässige Wert des Winkels zwischen der Spannungsgrundschwingung am Steller und dem Wechselstrom nicht überschritten wird.Fig. 4 shows an example of a control and regulation arrangement to carry out the procedure. The switching element lo er = holds the as input variable Difference between the auxiliary triangular voltage generated in generator 21 and the amount of the sinusoidal setpoint for the fundamental oscillation of the actuator voltage, which is specified in Setpoint generator 16 is formed. The auxiliary triangle voltage is in phase synchronizes the setpoint. The switching element lo supplies the extinguishing and ignition commands for the erasable thyri = storzlleige 3, 4 of the two-quadrant regulator. The amplitude of the setpoint for the voltage fundamental oscillation formed in setpoint generator 16 is essentially determined by the mains voltage measured via the voltage converter 12 determined, the phase shift compared to the mains voltage is essentially determined by the DC voltage regulator 13. By suitable, in the target value = builder 16 contained switching means ensures that on the one hand the phase angle if possible has the value zero between mains current and mains voltage, on the other hand the permissible value of the angle between the fundamental voltage oscillation at the actuator and the alternating current is not exceeded.
Bei gegebener Taktfrequenz gelingt die Annäherung der Kurvenform des Netzstromes an die ideale Sinusform umso besser, je größer die Induktivität der Drossel 2 ist. Da sich der Blindleistungs= bedarf der Drossel proportional mit der Induktivität erhöht, kann der Phasenwinkel Null zwischen Netzspannung und Netz Strom nur bis zu einer bestimmten Größe der Drosselinduktivität eingehalten werden. Sind die Oberschwingungen des Netzstromes dann noch grös= ser als angestrebt, müssen andere Maßnahmen als Erhöhung der In= duktivität oder der Taktfrequenz ergriffen werden, wenn gleich= zeitig der Blindleistungsbedarf der Drossel 2 voll durch den Zwetquadranten-Steller gedeckt werden soll.At a given clock frequency, the approximation of the curve shape of the succeeds Mains current to the ideal sinusoidal shape, the better, the greater the inductance of the Throttle 2 is. Since the reactive power = needs the choke proportionally with the Increased inductance, the phase angle can be zero between mains voltage and mains current can only be adhered to up to a certain size of the choke inductance. Are the harmonics of the mains current must then be even greater than aimed for Measures other than increasing the inductivity or the clock frequency have been taken if at the same time the reactive power requirement of the reactor 2 is fully through the Zwetquadrant-Steller should be covered.
Eine bessere Annäherung der Spannung am Stellereingang ohne Er= höhung der Taktfrequenz ist nur möglich, wenn zur Spannungsbildung mehr als die beiden Augenblickswerte Null und volle Gleichspannung zur Verfügung stehen. Fig. 5 zeigt eine Anordnung, die es gestattet, drei verschiedene Augenblickswerte innerhalb einer Halbschwingung der wechselstromseitigen Stellerspannung zu er= zeugen.A better approximation of the voltage at the actuator input without an increase the clock frequency is only possible if more than the two are used to generate the voltage Instantaneous values zero and full DC voltage be available. 5 shows an arrangement which allows three different instantaneous values to generate within a half oscillation of the AC-side actuator voltage.
Das Prinzip besteht darin, daß zwei gleiche Zweiquadranten-Stel= ler gleichstromseitig parallel geschaltet werden, während die Wechselstromseiten einschließlich der zugehorigen Drosseln 2a und 2h sowie der Sekundärwicklungen la und lb des Netzspannungs= transformators 1 in Reihe geschaltet werden. Sind alle Thyristor= zweige gesperrt, so ist jede Sekundärwicklung über die zugehöri= gen Drosseln und Diodenbrücken mit der Gleichspannungsseite ver= bunden, der Augenblickswert der Lastspannung ist von einer Se= kundärwicklung her gesehen gleich der vollen Gleichspannung der Gleichstromseite. Sind alle Thyristorzweige im Durchlaßzustand, so ist der Augenblickswert der Lastspannung von einer Sekundär= wicklung her gesehen gleich Null. Sind bei einem der beiden Stel= ler die Thyristorzweige gesperrt, beim anderen dagegen im Durch= laßzustand, so tritt für die Reihenschaltung beider Transforma= torsekundärwicklungen die volle Gleichspannung als Augenblicks= wert der Lastspannung auf; bezogen auf eine Sekundärwicklung hat die Lastspannung daher den Wert der halben Gleichspannung.The principle is that two identical two-quadrant digits DC side are connected in parallel, while the AC sides including the associated chokes 2a and 2h and the secondary windings la and lb of the mains voltage = transformer 1 can be connected in series. If all thyristor branches are blocked, every secondary winding is included via the associated chokes and diode bridges connected to the DC voltage side, the instantaneous value of the load voltage is from seen from a secondary winding equals the full DC voltage on the DC side. If all the thyristor branches are in the on state, the instantaneous value of the load voltage is seen from a secondary = zero winding. Are with one of the two Actuator the thyristor branches blocked, while the other one is in the open state, so for the series connection of both transformer secondary windings the full one occurs DC voltage as an instantaneous value of the load voltage; based on a secondary winding the load voltage therefore has the value of half the DC voltage.
Fig. 6a zeigt, wie mit Hilfe von zwei Dreieckshilfsspannungen 22 und 23 die Zünd- und Löschzeitpunkte der Thyristorstrecken durch Vergleich mit dem Betrag des Sollwertes 24 der Grundschwin= gung bestimmt werden können. Soll die Zahl der Schaltungen pro Periode beim Doppel-Zweiquadranten-Steller nicht größer als beim einfachen Zweiquadranten-Steller sein, so ist die Frequenz der beiden Dreieckhilfsspannungen beim Doppel-Zweiquadranten-Steller halb so hoch zu wählen wie beim einfachen Zweiquadranten-Steller.Fig. 6a shows how with the help of two triangular auxiliary voltages 22 and 23 the ignition and extinction times of the thyristor sections by comparison with the amount of the nominal value 24 of the fundamental oscillation can be determined. Should the number of Switching per period with the double two-quadrant controller is not greater than with the be a simple two-quadrant converter, then this is the frequency of the two triangular auxiliary voltages to choose half as high for the double two-quadrant controller as for the simple two-quadrant controller.
Die beiden Dreieckhilfsspannungen sind gegeneinander um 180° in der Phase zu verschieben. Fig. 6b zeigt den Zeitverlauf der von einer Sekundärwicklung des Transformators 1 her gesehenen Last= Spannung. Die Auswahl der Thtristorzweige, die zu zünden sind, geschieht in der Reihenfolge zweckmäßigerweise so, daß die Strom=-belastung aller Thyristorstrecken im Mittel gleich wird.The two triangular auxiliary voltages are 180 ° from each other in the Move phase. Fig. 6b shows the time course of one Secondary winding of the transformer 1 seen load = voltage. The selection the thtristor branches that are to be ignited is expediently done in the order in which it is used so that the current = load of all thyristor sections is the same on average.
Bei Anlagen großer Leistung bedeutet es keinen Mehraufwand, die Gesamtleistung auf mehr als zwei Steller aufzuteilen. Fig. 7 zeigt eine Anordnung, die es gestattet, bei nur einem Gleichstromkreis, für die vom Netz her gesehene Lastspannung fünf Amplitudenstu= fen zu verwirklichen. Die Schaltung besteht erfindungsgemäß aus zwei Fig. 5 entsprechenden Einheiten, die gleichstromseitig pa= rallel geschaltet sind und bei denen die Primärwicklungen der Netztransforinatoren in Reihe geschaltet werden. Fig. 8a zeigt, wie mit Hilfe von vier Dreieckhilfsspannungen 25, 26, 27 die Zünd-und Löschzeitpunkte der Thyristorstrecken durch Vergleich mit dem Betrag des Sollwertes der Grundschwingung der resultierenden Stellerwechseispannung bestimmt werden können. Ist die Perioden= dauer der vier Dreieckhilfsspannungen beim Vierfach-Zweiquadran= ten-Steller viermal so groß wie die Periodendauer der Hilfsspan= nung des einfachen Steller, so ist die Zahl der Schaltungen pro Periode beim Vierfach-Zweiquadranten-Steller nicht größer als beim einfachen Zweiquadranten-Steller.In the case of high-performance systems, it means no additional effort, the total output to be divided between more than two digits. Fig. 7 shows an arrangement which allows with only one DC circuit, five for the load voltage seen from the mains Realize amplitude steps. According to the invention, the circuit consists of two 5 corresponding units which are connected in parallel on the DC side and in which the primary windings of the network transformers are connected in series will. Fig. 8a shows how with the help of four triangular auxiliary voltages 25, 26, 27 the ignition and extinction times of the thyristor sections by comparison with the amount the setpoint of the fundamental oscillation of the resulting actuator alternating voltage is determined can be. Is the periods = duration of the four triangular auxiliary voltages in the case of four-fold two-quadrant = ten-factor four times as large as the period of the auxiliary voltage = voltage of the simple The number of operations per period in the case of the four-fold two-quadrant controller no larger than with the simple two-quadrant regulator.
Fig. 8b zeigt den Zeitverlauf der vom Netz her gesehen resultie= renden Lastspannung, die sich ergibt, wenn die Phasenwinkel der vier Dreieckhilfsspannungen alle 900 betragen. Die Auswahl der Reihenfolge des Zündens der einzelnen Thyristorstrecken erfolgt zweckmäßig so, daß die Strombelastung im Mittel möglichst gleich ist. Jedoch kann es auch vorteilhaft sein, die Anordnung nach Fig. 7 mit nicht ganzzahligem Frequenzverhältnis zu steuern, wie in Fig. 8c und 8d gezeigt, was einen geringen Aufwand bei glei= cher Wirksamkeit der Oberwellenunterdrückung bedeutet.Fig. 8b shows the time course of the resulting seen from the network Load voltage that results when the phase angle of the four triangular auxiliary voltages all be 900. The selection of the order in which the individual thyristor sections are fired expediently takes place in such a way that the average current load is as equal as possible. However It can also be advantageous to use the arrangement according to FIG. 7 with a non-integer Frequency ratio control as shown in Fig. 8c and 8d, which is a low Means effort with the same effectiveness of the harmonic suppression.
Der Erfindungsgedanke beschränkt sich nicht auf die zur Erläu= 1 terung dargestellten Anordnungen und Schaltungen. Insbesondere können für die Frequenz der Dreieckhilfsspannungen die verschie= densten, auch nicht ganzzahligen Vielfachen der Netzfrequenz gewählt werden und auch ganz andere Steuerverfahren, z.B. solche, die unter-Benutzung digitaler Speicher arbeiten, benutzt werden.The idea of the invention is not limited to the explanation illustrated arrangements and circuits. In particular, for the frequency of the triangular auxiliary voltages the most diverse, not even integer multiples the network frequency can be selected and also completely different control methods, e.g. those that operate using digital memories can be used.
Auch für die eigentlichen Stellerschaltungen können alle in der Stromrichtertechnik bekannten Varianten Anwendung finden.All of the converter technology can also be used for the actual controller circuits known variants are used.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2517118A1 (en) * | 1975-04-18 | 1976-10-28 | Bbc Brown Boveri & Cie | Supply unit for DC load - is designed to draw from current single or polyphase mains and produces current which is free from harmonics |
EP0026260A1 (en) * | 1979-09-27 | 1981-04-08 | Siemens Aktiengesellschaft | Device for controlling the voltage between two conductors of an A.C. supply mains for a rapidly changing load |
DE3046031A1 (en) * | 1980-12-06 | 1982-07-22 | Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim | DC load supply using AC power - has auxiliary thyristors, commutator chokes and capacitor reducing total number of main thyristors required (SE 5.7.82) |
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1973
- 1973-04-05 DE DE19732317067 patent/DE2317067C2/en not_active Expired
Non-Patent Citations (1)
Title |
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NICHTS-ERMITTELT * |
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Also Published As
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DE2317067C2 (en) | 1982-07-08 |
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