DE2323826B2

DE2323826B2 -

Info

Publication number: DE2323826B2
Application number: DE19732323826
Authority: DE
Inventors: Detlef Dipl.-Ing. Daum; Manfred Prof. Dr.-Ing. Depenbrock
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 1973-05-11
Filing date: 1973-05-11
Publication date: 1980-09-25
Also published as: FR2229164A1; DE2323826A1; SE393009B; DE2323826C3; FR2229164B1; CH568681A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine digitale Steuer-2ü einrichtung für eine seibstgcführtc, tastverhäitnisgesteuerte Stromrichteranordnung mit folgenden Merkmalen:

- es ist zur Tastverhältnissteuerung ein Oszillator mit nachgeschaltetcm Zähler vorgesehen, der jede Grundschwingungsperiode der Stromrichtcranordnit!g in Zählabschnitte von N gleichen Winkelschritten unterteilt;

- ein Analog-Digital-Umsetzer wandelt ein Steuersignal für die Amplitude der Stromrichtcraus-

3» gangssparmung in ein digitales Signal um;

- dem Analog-Digital-Umsetzer ist ein Speicher nachgeordnet;

- ein Vergleicher vergleicht das im Speicher gespeicherte Signal mit dem Zählerstand und gibt bei Koinzidenz einen Ausgangsimpuls ab;

- ein Verknüpfungsnetzwerk formt jeden Ausgangsimpuls des Vergleichen» in Verbindung mit zusätzlichen Ausgangssigr-il<^-n der Steuereinrichtung in einen Zündimpuls eines bestimmten Stromrichtcrventils um.

Eine derartige Steuereinrichtung ist bekannt aus der DE-OS I 961 245 und dient zur Steuerung von ein- oder mehrphasigen Wechselrichtern, wie sie beispielsweise für die Speisung von elektrischen Maschi-

•is nen verwendet werden. Durch eine Tastverhält nisstcucrung (Pulsbreitenmodulation) der Wechsclriehlerausgangsspannung wird ein Mittelwert erzeugt, der dem Verlauf vorgebbarer, periodischer, im allgemeinen sinusförmiger Wechselspannungen nachgeführt

5Ii wird. Der Wechselrichter liefert dabei einen Wechselstrom vorgegebener Frequenz und vorgegebener Spannung, wobei Frequenz und Spannung unabhängig voneinander eingestellt werden können.

Das aus dem Steuersignal für die Amplitude der

vs Wcchselrichterausgangsspannung gewonnene, digitale Signal wird nur so lange im Speicher gespeichert, bis vom Verglcicher Koinzidenz zwischen dem Speicherinhalt und dem Zählerstand des Zählers festgestellt wird. Danach erfolgt eine Löschung des Spci-

i.d chcfinhaltes und ein Einlesen des nächsten digitalen Signals. Die Verwirklichung der Stellergesetze erfolgt in dem Vergleicht r.

Zur Umsetzung der gewünschten aiisgangsseitigcu Spannungsamplituilc in ein entsprechendes digitales

w Signal steht nur die kurze Zeitspanne zwischen dein Einlesen zweier digitaler Signale zur Verfügung. Deshalb können nur verhältnismäßig einfache Steuergesetze bzw. einfache symmetrische Impulsmusler und

keine komplizierten Zusammenhänge verwirklicht werden. Um auch verwickelte Verknüpfungen zwischen der analogen Eingangsgröße und dim digitalen Signal realisieren zu können, und damit ein Optimum bezüglich Oberwellengehalt, Kurvenform und Exaktheit der Amplitude und Phasenlage der Ausgangswechselspannung zu erhalten, reicht diese kurze Zettspanne keinesfalls aus.

Aus der US-PS 3649902 ist ein Transistor-Brükken-Wechselrichter bekannt, der zur Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom mit sinusförmiger Wellenform dient, wobei digitale Steuerelemente zur Erzeugung der gewünschten sinusförmigen Wellenform Impulse mit konstanter Amplitude und variabler Breite erzeugen. Dieser bekannte Wechselrichter hat den Nachteil, daß die Zündzeitpunkte nicht variabel sind und die Löschzeitpunkte durch Verdrahtung programmiert sind, d. h. nach Gerätefertigung nicht mehr änderbar sind. Durch den vorgesehenen Spannungsregler können nur alle Löschzeitpunkte gemeinsam zeitlich verschoben werden. Eine Period', der zu erzeugenden sinusförmigen Wechselspannung muß ferner in gleiche Intervalle unterteilt werden, wobei die Zahl der Intervalle fest ist und nicht in Abhängigkeit vom Betriebszustand geändert werden kann. Zur Korrektur der Steuerzeiten wird lediglich die Wechselspannung als Meßgröße benutzt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Steuereinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die sich in der Weise den mit Hilfe von Führungsgrößen einstellbaren bzw. mit Meßgrößen erfaßbaren, auftretenden Betriebszuständen des Wechselrichters anpaßt, daß in jedem Fall die Grundwelle am Wechselrichterausgang ein berechenbares Minimum an Oberwellen enthält.

Diese Aufgabe wird für eine Steuereinrichtung der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß durch eine Anordnung mit folgenden Merkmalen gelöst:

- dem Speicher sind die für verschiedene Betriebszustände einmal berechneten Zusammenhänge zwischen Steuergrößen und den Zündimpulsen in diskreten Speicherbereichen fest eingespeichert;

- zwischen Umsetzer und Speicher ist ein Adressciv.ählcr eingeschaltet, de · bei Beginn jedes Zählabschnittes entsprechend dem jeweiligen Ausgangssignal des Umsetzers die Anfangsadressc eines bestimmten Speicherbereiches im Speicher anwäh!f;

- vom Vcrknüpfuiigsnetzwcrk wird nach jedem Züpdimpuls der Adressenzähler auf die nachfolgende Adresse innerhalb des vom Umsetzer vorgewählten Speicherbereiches wcitergcschaltet.

Unter dem Bigriff »Steuergrößen« werden dabei sowohl Führungsgrößen als auch Meßgrößen verstanden.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß komplexe Zusammenhänge zwischen Eingangsgröße, wie z. B. Spannungsnmplitude, und Ausgangsgröße, wie z. B. Zündwinkel, zeitlich und örtlich verschieden berechnet und in Form einer Liste im Speicher abgespeichert sind. Weil für die Berechnung mittels eines externen Rechners beliebig viel Zeit zur Verfügung steht, können auch sein komplizierte Zusammenhänge und Optimiil-Bcdingungen verwirklicht '«/erden, /. B. durch Fouricr-Analyscn.

Die Ziiiitl- und Lösch/eitpunkte sind beliebig variabel programmierbar und können allein nach Optitnierungsgesichtspunkven festgelegt werden. Dabei besteht die Möglichkeit, eine Periode der zu erzeugenden Wechselspannung in beliebig viele und beliebig ungleiche Intervalle zu unterteilen. Die Anzahl der Intervalle ist in Abhängigkeit von eingestellten Führungsgrößen bzw. auftretenden Meßgrößen veränderlich programmierbar.

Ein weiterer Vorteil ist es, daß für verschiedene

in Aufgaben des Stromrichters nur eine Geräteart zu fertigen ist, die dann aufgaben-spezifisch programmierbar ist. Eine mit der erfindungsgemäßen Steuereinrichtungausgerüstete Wechselrichteranordnung ist demnach äußerst flexibel und vielseitig.

is Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung besteht zwischen Speicher und Verknüp'ungsnetzwerk eine direkte Verbindung, über die die unter der jeweils angewählten Adresse im Speicher gespeicherten zusätzlichen Ausgangssignale für die Verteilung der Zünd-

2" impulse auf die Stromrichterventile direkt an das Verknüpfungsnetzwerk weitergegeben werden. Bei dieser Version enthält der jeweils zu einer Adresse gehörige Speicherplatz neben der Information, wann ein Ventil zu zünden ist, auch die Information, welches Ventil zu zünden ist.

Alternativ zu dieser Variante kann auch ein Zuordner vorgesehen sein, der den jeweils angewählten Speicheradressen die zusätzlichen Ausgangssignale für die Verteilung der Zündimpulse auf die Strom-

3(i richtcrventile zuordnet und direkt an das Verknüpfungsnetzwerk weitergibt. Bei dieser Version enthält der jeweils zu einer Adresse gehörige Speicherplatz keine Information darüber, welches Ventil zu zünden ist. Es ergibt sich somit eine Speicherraum-Einsparung.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Signalgeber vorgesehen, der beim letzten Zündimpuls des Zählers arn Ende einer Halbperiode den Adressenzähler auf die Anfangsadresse des angewählten

4(i Speicherbereiches zurücksetzt und über einen Polaritäts-Umschalter das Verknüpfungsnetzwerk so einstellt, daß das Programm für die erste Halbperiode auch für die folgende Halbperiode entgegengesetzter Polarität abläuft. Diese für Halbperu.dcn-Symmetrie geeignete Anforderung erspart vorteilhaft die Hälfte des sonst notwendigen Speicherbedarfs.

Zusätzlich hierzu können der Zähler und der Adressenzähler als Vorwärts-Rückwärts-Zähler ausgebildet und ein Vorwärts-Rückwiirts-Umschalter

5it vorgesehen sein, der den Zähler und den Adrcssenziihler während der ersten und dritten Vicrtelperiwde iiiif Vorwärtszählen und während der zweiten und ·.ierien Viertelperiode auf Rückwärtszählen schaltet. Diese Anordnung ist für Viertelperioden-Symmetrie der Ausgangs-Wechselspannung geeignet und benötigt vorteilhaft nur die Hälfte des für Halbperioden-Symmetrie erforderlichen Speicherbedarfs.

Die Erfindur;» wird nachfolgend anhand von Zeichnungen schematisch dargestellt und näher er-

I.CI läutert. Es zeigt

Fig. I ein Blockdiagrumm der S:<.-iiei einrichtung für Vollperioilenstcucrung.

Hg. 2 eine tastverhalt losgesteuerte Halbwelle.
I ig. 3 einen Sj i'icher mil Speicherbereichen.

I^ fig. 4 ein Blockdiiigramm tier Steuereinrichtung für Halb- b/w. Viertelperiodensteueriing.

Pas Blockdiagramm in Fig. I zeigt einen Oszillator 2. der über eine Impulsformcrstufe 10 nut einem

Zähler 1 verbunden ist. Der Zähler 1 ist seinerseits mit einem Vergleichet J und einem Adressenzählcr 6 verbunden. Der Adressenzählcr 6 ist einerseits mit dem Ausgang eines Analog-Digital-Umsetzers 5 und ferner mit einem Ausgang eines Verknüpfungsnetzwerkes 8 verbunden. Der Ausgang des Adressenzählers 6 führt zu einem Speicher 4 und zu einem Zuordner 17 (gestrichelt dargestellt), dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang des Umsetzers 5 verbunden ist. Ein Ausgang des Speichers 4 führt zu dem Vergleicher 3, dessen Ausgang mit einem Eingang des Verknüpfungsnetzwerkes 8 verbunden ist; ein zweiter Eingang des Verknüpfungsnetzwerkes 8 ist mit dem Ausgang des Zuordners 17 verbunden; ein dritter Eingang des Verknüpfungsnetzwerkes 8 ist mit einem Ausgang des Speichers 4 verbunden. Das Verknüpfungsnetzwerk 8 beeinflußt über Signalleitungen eine Wechsclrichtcranordnung 9, die entweder ein- oder mi'hrnhasip aircopbilrliM srin kann Die ( Weichst rom-

r ο σ

Zuleitung von Wechsclrichteranordnung 9 ist mit der Ziffer 13 und deren Wechselstromausgang mit der Ziffer 14 bezeichnet. Es sind ferner Meßgeräte lic, I2c vorgesehen, die über Anschlüsse 11/) bzw. 12/) mit den Klemmen Ho bzw. 12o des Analog-Digital-Umsetzers 5 verbunden sind.

Zum besseren Verständnis sei zunächst Fig. 2b betrachtet, bei welcher als Beispiel die erste Hälfte der dort gezeigten Halbschwingung in 100 gleiche Winkclschrittc Z unterteilt isl, die fortlaufend numeriert sind, so daß ihre Nummer Aufschluß über ihre Position, bezogen auf die Schwingungsperiode, gibt.

Soll ein steuerbares Wechselrichtcrventil beispielsweise bei 45° der Schwingungsperiode gezündet und bei 90° gelöscht werden, so muß ein Zündimpuls bei Beginn des Winkelschrittes Nummer 50. welcher 50 gleich große Zeitintervalle vom Punkt 0 am Anfang der Schwingungsperiode entfernt ist, auf das Wcchselrichterventil gegeben werden und entsprechend bei Beginn des Winkelschrittcs Nr. 100 ein Löschimpuls. Zur Abzählung der Winkelschritte dienen die Impulse eines Zeitnormals, das Impulse im Abstand 7/400 ( T= Periodendauer) abgibi. die auf den Zähler 1 gegeben werden. Die Nummern der Winkelschritte, also hier die Zahlen 50 und 100. sind in zwei Speicherzellen des Speichers 4 enthalten, wobei der Adressenzähler 6 auf die Speicherzelle gesetzt ist. welche die Zahl 50 enthält. Zählt der Zähler 1 von 0 beginnend bis 50. dann wird in einem Vergleicher 3 die Gleichheit des Standes des Zählers 1 und des Inhaltes der einen Speicherzelle festgestellt und in dem Verknüpfungsnetzwerk 8 ein Impuls erzeugt, der auf Grund weiterer zusätzlicher Informationen als Zünd- oder Loschimpuls an die Wechselrichteranordnung 9 gegeben wird (Löschimpuls = Zündimpuls an ein zur Löschung eines Hauptventils vorgesehenes Löschventil). Beim Auftreten der Koinzidenz der beiden Zahlen im Vergleicher 3 wird zugleich ein weiterer Impuls an den Adressenzähler 6 des Speichers 4 gegeben und damit der Adressenzähler 6 um eine Adresse weitergeschaltet auf die Speicherzelle, welche die Zahl 100 enthält, wobei dann diese Speicherzelle mit dem Vergleicher 3 verbunden ist. Hat der Zähler 1 100 Winkelschritte abgezählt, so liegt wiederum Koinzidenz zwischen dem Inhalt der Speicherzelle und dem Stand des Zählers 1 im Vergleicher 3 vor, so daß ein Löschirrspuls über das Verknüpfungsnetzwerk 8 abgegeben wird und der Adressenzähler 6 weitergeschaltet wird.

Die information, ob in dein durch die Gleichheit der Zahlen festgestellten Winkelschritl ein Zündoder ein Löschimpuls abgegeben werden soll, kann entweder digital gespeichert sein oder aus der Aclrcssennummer des Speichers 4. in der die Zahl des entsprechenden Winkelschritts Z für den Steuerbefehl gespeichert ist, mit dem Zuordner 17 berechnet werden, beispielsweise dadurch, daß alle geradzahligen Adressen Zünd- und alle ungeradzahligen Adressen Löschbefehle auslösen. Dem Beispiel gemäß können Impulse während einer vollen Periode ('/'= 2π = 3f>()°) zu 400 unterschiedlichen Zeitaugenblicken abgegeben werden. Falls die Anordnung während der ganzen Schwingungsperiode nur zweimal geschaltet wird, beispielsweise einmal gezündet und einmal gelöscht wird, dann benötigt man einen Speicher mit nur zwei Speicherzellen.

Der Zeitpunkt der Zündung und Löschung kann

im Verlauf «Irr .Srhwinpimp um m> ui-nam-r Hniirvtrllt

werden, je größer die Zahl ,V der Winkelschritte '/. pro Peiiodendauer T ist.

Damit die Wechselrichterausgangsspannung vorgegebenen Bedingungen bezüglich Oberschwingungen. Kurvenform oder Frequenz genügen kann, ist es unumgänglich, die Zünd-bzw. Löschzeitpunkte 7, bis /ι: (Fig. 2a) beispielsweise für eine bestimmte Gleichspannung U_s2 am Wechselriehtcreingang genau einzuhaken. Dies ist mit einer genügend hohen Zahl /V von Winkelschrittcn möglich. Der Speicher 4 wird dann für diesen Betriebszustand, nämlich Betrieb mit der Spannung U_k2 vorprogrammiert. Ändert sich die Spannung auf U_Kl oder U₁₁,. so verschieben sieh auch die Zeitpunkte /, bis /,. für optimale Zündung und Löschung gegeneinander in einem Maße, wie es durch die fest vorgegebenen Bedingungen am Wechselrichterausgang notwendig ist. Die Zeitpunkte /, bis I₁₂ werden für die Spannungen IZ₁.,. U_t2. L/,., (Fig. 2a) mit einem Rechner numerisch berechnet, und das vorliegende Ergebnis wird fest im Speicher 4 (Fig. 1) einprogrammiert.

Dabei wird jeder Spannung L^₁, U_e2. U₁,, (Fig. 2a) ein eigener Speicherbereich ß, bzw. Fi₂. B, zugeordnet (Fig. 3). Jeder dieser Speicherbereiche enthält ebenso viele Speicherplätze, wie Schaltzeitpunkte während einer Periode oder Teilperiode der Schwingung auftreten.

In Fig. 1 ist das Zeitnormal ein Oszillator 2, der mit der Frequenz /V /schwingt, wobei /die Frequenz der Grundschwingung am Wechselrichterausgang darstellt. Die Schwingungen des Oszillators 2 werden in einer an sich bekannten Impulsformerstufe JO zu Rechteckimpulsen kurzer Dauer im Abstand T/N umgewandelt. Diese Zählimpulse werden einem Zähler 1 zugeführt, der entweder als Ringzähler oder als Vorwärts-Rückwärts-Zähler ausgebildet sein kann. Der Ausgang des Zählers zeigt, dem jeweiligen Winkelschritt entsprechend, die Zahlen 1 bis W und führt diese einem Eingang des Vergleichers 3 zu.

Zum Zeitpunkt 0 ist der Adressenzähler 6 in der Anfangsstellung des Speicherbereichs, die dem entsprechenden Betriebszustand zugeordnet ist. Mit dieser am Speicher 4 anliegenden Adresse wird die Nummer des Winkelschritts des nächsten Schaltzeitpunktes aus dem zugehörigen Speicherplatz ausgelesen und dem Vergleicher 3 zugeführt. Bei Übereinstimmung der vom Zähler 1 und vom Speicher 4 gelieferten Zahlen wird vom Vergleicher 3 ein zeitabhängiger Impuls an das Verknüpfungsnetzwerk 8 gegeben.

Tritt ein solcher zeitabhängiger Impuls im Verknüpfungsnetzwerk 8 auf, so wird in der Regel vom Verknüpfungsnetzwerk 8 ein Zählimpuls an den Adrcssenzähler 6 weitergegeben, der dann um eine Adresse an die nächstfolgende umschaltet. Der Adressenzähler 6 kann als Ringzähler oder als Vorwärts-Rückwärts-Zähler ausgebildet sein und besitzt einen Stelleingang, der zu Beginn eines neuen Betriebszustandes auf die Anfangsadresse eines Speicherbereichs im Speicher 4 mit Hilfe des Analog-Digital-Umsetzers 5 in voreingestellt werden kann.

Beim Auftreten eines neuen Betriebszustandes übernimmt der Analog-Digital-Umsetzer 5 die Aufgabe der Speicherhereichsumschaltung dadurch, daß die Anfangsadresse des gewünschten Speicherbercichs B₁. B₂. B_x, /i,(Fig. 3) vorangestellt wird. Der Analog-Digital-Umsetzer 5 übernimmt die Meßwerte der Wcchselrichteranordnung 9 über die Meßstelle iic bzw. i2c auf eier Gicichstromseite i3 bzw. der Wechsclstromseite 14 und wandelt die analogen in digitale Größen um, die die Voreinstellung der Anfangsadresse für die entsprechenden Speicherbereiche vornehmen. Außerdem ist eine Beeinflussung des Analog-Digital-Umsetzers 5 durch vorgebbare Führungsgrößen möglich. In jedem Fall soll sichergestellt sein, daß. wenn ein bestimmter Speicherbereich voreingestellt ist, eine Weiterverfolgung dieses Speicherbereiches erfolgt, auch wenn während dieser Zeit eine Betricbszustandsänderung eintreten würde, welcher ein anderer Speicherbereich zugeordnet ist. 'o

Die Berechnung der vorangestellten Anfangsadresse im Analog-Digital-Umsetzer 5 kann durch Kodierschaltungen mit logischen Gattern oder durch Auslesen aus digitalen Speichern erfolgen.

Der Analog-Digital-Umsetzer 5 ermittelt dabei aus den Meßwerten der vom Aussteuerungszustand der Wechselrichteranordnung 9 abhängigen Größen, wie Amplitude. Frequenz, Kurvenform. Speisegleichspannung u. a. m. über ein Decodierwerk die dem entsprechenden Aussteuerungszustand zugeordnete -m Adresse des Speicherbereiches B₁. B₂

Das Decodierwerk kann dabei als Gatterschaltungsanordnung oder auch programmierbarer Halbleiterspeicher ausgebildet sein.

Das Verknüpfungsnetzwerk 8 verarbeitet die vom Vergleicher 3 zugeführten Impulse und bestimmt, ob diese Impulse als Zünd- oder Löschimpulse an die Wechselrichteranordnung 9 weitergegeben werden, und es ermittelt, an weiche steuerbaren Ventile oder Gruppen von steuerbaren Ventilen die Impulse zu lei- 5<i ten sind.

Diese Information, zu welchem Ziel die Signale vom Verknüpfungsnetzwerk 8 zu der Wechselrichteranordnung 9 zu führen sind, und Informationen über die Art der Impulse (Löschen oder Zünden) kann digital aus den Speicherzellen des Speichers 4, aus einem zusätzlichen Speicher oder aus besonderen Speicherzellen im Speicher 4 anhand der gerade anliegenden Adresse des Adressenzählers 6 erhalten und ausgelesen werden. Es ist möglich, die Weiterverar- m> beitung der Impulse im Verknüpfungsnetzwerk 8 durch Bildung von relativen Adressen im Zuordner 17 zu ermöglichen und die Signalwege dann im Verknüpfungsnetzwerk 8 mit Hilfe von Gatterschaltungen durchzuschalten.

Weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind in Fig. 4 dargestellt. Die Schaltung gemäß Fig. 4 entspricht der Schaltung nach Fig. I, enthält jedoch zusätzliche Elemente 7, 15 und 16. Gemäß einer ersten Alternative werden nur Schaltzeitpunkte für eine Halbperiode in den Speicher 4 vorprogrammiert, wobei davon ausgegangen wird, daß die folgende Halbperiode entgegengesetzter Polarität zur ersten Halbperiode symmetrisch ist. so daß durch eine einfache Umschaltung die Folge derzeitabhängigen Steuerimpulse der ersten Halbperiode für die zweite Halhperiode wiederholt wird. Hierzu ist ein Signalgeber 7 notwendig, der mit dem Ausgang des Zählers 1 verbunden ist. den letzten Zählimpuls des Zählers 1 in einer Halbperiode anzeigt und an einen nachgeschalteten Polaritäts-Umschalter 15 sowie an den Adressenzählcr 6 weitergibt. Das Vcrknüpfungsnetzwerk 8 wird mit Hilfe des Ausgangssignals vom Polaritäts-Umschalter 15 so eingestellt, daß das Programm für die erste Halbperiodc auch für die folgende Halbperiodc entgegengesetzter Polarität verwendbar ist. Durch den Ausgangsimpuls des Signalgeben 7 wird außerdem der Adresscnzähler 6 am Ende der Halbperiodc auf seine Anfangsadresse zurückgestellt.

Es kann bei dieser Ausführungsform die Zahl der benötigten Speicherzellen dadurch gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 1 halbiert werden, da jede Speicherzelle während einer vollen Periode zweimal abgefragt wird. Der Zähler 1 wird also nach ^v'_: Impulsen wieder zurückgestellt.

Nach einem ebenso vorteilhaften Ausführungsbeispiel, welches den in Fig. 4 gestrichelt eingezeichneten Vorwärts-Rückwärts-Umschaltcr 16 erfordert, kann die Periode der Grundschwingung in vier gleich große, zueinander symmetrische Teile unterteilt werden. Hierbei sind der Zähler 1 und der Adressenzähler 6 als Vorwärts-Rückwärts-Zähler ausgebildet, die bewirken, daß die in einem Speicherbereich abgespeicherten Schaltzeitpunkte viermal pro Periode abgetastet werden. Der Vorwärts-Rückwärts-Umschalter 16 ist dabei eing;mgsscitig mit dem Zähler 1 verbunden und ausgangsseitig mit dem Zähler 1 und dem Adressenzähler 6 beschaltet. Wenn S die Zahl der Schaltzeitpunkte pro Vollperiode ist, so würden mit dem Adressenzähler 6 die Adressen in der Reihenfolge 1 bis -V₄ in der ersten Viertelperiode und weiter V₄ bis 1 in der zweiten Periode eingestellt, sofern es sich um den ersten Speicherbereich handelt. Der Zähler 1 zählt währenddessen von 1 bis ^V7₄ und zurück von ^Λ /₄ bis 1. Danach erfolgt eine Umschaltung wegen der Polaritätsumkehr der Grundschwingung durch den Umschalter 15, und der Abfragevorgang wiederholt sich entsprechend. Der Zähler 1 und der Adressenzähler 6 werden während der ersten und dritten Viertelperiode durch den Vorwärts-Rückwärts-Umschalter 16 auf Vorwärtszählen und während der zweiten und vierten Viertelperiode auf Rückwärtszählen geschaltet.

Ein Wechsel des Speicherbereichs ist bei allen Ausführungsbeispielen jeweils erst am Ende eines Zählabschnittes, also am Ende einer Voll-, einer Halb-, oder Viertelperiode möglich. Der Analog-Digital-Umsetzer 5 schaltet die Speicherbereichs-Anfangsadresse nur zum Ende eines Zahlabschnittes durch.

Der Erfindungsgedanke beschränkt sich nicht auf die anhand von Wechselrichteranordnungen gezeigten Ausf ührunesbeispiele. sondern ist auch auf andere Anordnungen mit steuerbaren Ventilen, wie Gleichrichter, Umrichter, Steller u. a. m. anwendbar.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen mn 139/109

Claims

Patentansprüche;

1. Digitale Steuereinrichtung für eine selbstgeführte, tastverhäJtnisgesteuerte Strornrichteranordnung mit folgenden Merkmalen:

- es ist zur Tastverhältrrissteuerung ein Oszillator mit nachgeschaltetem Zähler vorgesehen, der jede Grundschwingungsperiode der Stromrichteranordnung in Zählabschnitte von N gleichen Winkelschritten unterteilt;

- ein Analog-Digital-Umsetzer wandelt ein Steuersignal für die Amplitude der Stromrichterausgangsspannung in ein digitales Signal um;

- dem Analog-Digital-Umsetzer ist ein Speicher nachgeordnet;

- ein Vergleicher vergleicht das im Speicher gespeicherte Signal mit dem Zählerstand und eSii bei Koinzidenz einen Ausgangsimpuls ab;

- ein Verknüpfungsnetzwerk formt jeden Ausgangsimpuls des Vergleichers in Verbindung mit zusätzlichen Ausgangssignalen der Steuereinrichtung in einen Zündimpuls eines bestimmten Stromrichterventils um;

gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

- dem Speicher (4) sind die für verschiedene Betpcbszustände einmal berechneten Zusammenhänge zwischen Steuergrößen und dep Zündimpdlsen kr diskreten Speicherbereichen (Sl, Dl ) fest eingespeichert;

- zwischen Umsetzer (S, und Speicher (4) ist ein Adressenzähler (6) eingeschaltet, der bei Beginn jedes Zählabschnittes entsprechend dem jeweiligen Ausgangssignal des Umsetzers (5) die Anfangsadresse eines bestimmten Speicherbereiches (Al, ß2,...) im Speicher (4) anwählt;

- vom Verknüpfungsnetzwerk (8) wird nach jedem Zündimpuls der Adrcssenzähler (6) auf die nachfolgende Adresse innerhalb des vom Umsetzer (5) vorgewählten Speicherbereiches weitcrgeschaltct.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Speicher (4) und Verknüpfungsnetzwerk (8) eine direkte Verbindung besteht, über die die unter der jeweils angewählten Adresse im Speicher (4) gespeicherten zusätzlichen Ausgangssignaic für die Verteilung der Zündimpulse auf die Stromrichterventile direkt an das Verknüpfungsnetzwerk (8) weitergegeben werden.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zuordner (17) vorgesehen ist, der den jeweils angewählten Speicheradressen die zusätzlichen Ausgangssignaic für die Verteilung der Zündimpulsc auf die Stromrichterventil zuordnet und direkt an das Verknüpfungsncl/.werk (8) weitergibt.

4. Steuereinrichtung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Signalgeber (7) vorgesehen ist, der heim letzten Ziihlimpiils des Zählers (1) am Ende einer Halbpcriodc den Adressenzähler (6) auf die Anfaiigsadrcsse des angewählten Speicherbereiches ( /Jl, H2 ) /urückscl/t und über einen Polaritäts-Umschalter (15) das Verknüpfungsnetzwerk (8) so einstellt, daß das Programm für die erste Halbperiode auch für die folgende Halbperiode entgegengesetzter Polarität abläuft.

5. Steuereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (1) und der Adressenzähler (6) als Vorwärts-Rfickwärts-Zäh-Ier ausgebildet sind und daß ein Vorwärts-Rückwärts-Umschalter (16) vorgesehen ist, der den Zähler (1) und den Adressenzähler (6) während der ersten und dritten Viertelperiode auf Vorwärtszählen und während der zweiten und vierten Viertelperiode auf Rückwärtszahlen schaltet.