DE2328839B2 - Steuer- und Regeleinrichtung für einen lastgeführten Umrichter mit Schwingkreiswechselrichter - Google Patents

Steuer- und Regeleinrichtung für einen lastgeführten Umrichter mit Schwingkreiswechselrichter

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DE2328839B2
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Description

Die Erfindung betrifft eine Steuer- und Regeleinrichtung für einen Umrichter mit einem Schwingkreiswechselrichter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.
Aus der DE-AS 12 41 898 ist ein Umrichter mit einem mechanischen Schwingkreiswechselrichter und einem Gleichrichter zur Ladung einer Batterie aus einem Gleichspannungsnetz unterschiedlicher veränderlicher Spannung bekannt, der im Wechselspannungszweig des Schwingkreiswechselrichters einen Reihenschwingkreis in Reihe mit einem Transformator enthält, dessen Sekundärwicklung über einen ungesteuerten Gleichrichter eine Batterie speist Durch Veränderung der Taktfrequenz des Schwingkreiswechselrichters wird die Batterieladeleistung geregelt. Hierzu dient ein Spannungsfrequenzwandler, dem die Regelabweichung zwischen der Batterie-Istspannung und der Batterie-Sollspannung über einem Regler zugeführt ist
Durch den Aufsatz von H. Winkler »Großladeanlagen mit gittergesteuerten Stromrichtern« in »AEG-Mitteilungen«49 (1959) Seiten 496 bis 502, ist eine Dreistufenladung einer Batterie bekanntgeworden, bei der ein fest vorgegebener Spannungs-Sollwert mit dem Spannungs-Istwert der Batterie verglichen und die Regelabweichung dem Gittersteuergerät eines Stromrichters zugeführt wird. Dieser Regelkreis ist in der zweiten Ladestufe allein wirksam. In der ersten und dritten Ladestufe wird diese Regelabweichung durch die Reihenschaltung mit der Regelabweichung je eines Stromregelkreises verändert In der zweiten Ladestufe wird der Spannungsregelabweichung noch eine Zusatzspannung hinzugefügt, die eine stromproportionale Senkung bewirkt
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Steuer- und Regeleinrichtung für einen lastgeführten Umrichter mit einem Thyristoren enthaltenden Schwingkreiswechselrichter, die die Kommutierung des lastgeführten Wechselrichters bei maximaler Ladeleistung der Batterie und minimaler Baugröße des Transformators sicherstellt, ohne da3 die Löschzeit der Wechselrichter-Thyristoren unterschritten wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs angegebenen Merkmale gelöst
Anhand eines in der einzigen Figur der Zeichnung
ίο dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung näher erläutert
Die Figur zeigt einen lastgeführten Umrichter, der von einer Eingangsgleichspannung Ud gespeist wird. Wie erkennbar, besteht dieser Umrichter aus einem
ι 5 Schwingkreiswechselrichter und einem Gleichrichter.
Wie aus der Figur hervorgeht ist im Wechselstromzweig des Schwingkreiswechselrichters die Primärwicklung eines Transformators 1 vorgesehen, der über seine Sekundärwicklung einen Gleichrichter 2 speist dessen
Ausgang eine Batterie 3 lädt Um eine gleichmäßige Ladung der Batterie 3 zu erzielen, ist eine Glättungsein-
richtung, bestehend aus einem Kondensator 4 und einer
Induktivität 5, vorgesehen. In der Figur ist weiterhin die Steuerung und Regelung
des Wechselrichters dargestellt Da der Wechselrichter lastgeführt ist d.h. die Kommutierungsblindleistung vom Lastkreis zur Verfügung gestellt wird, muß die Taktfrequenz des Schwingkreiswechselrichters unterhalb der Resonanzfrequenz des Reihenschwingkreises liegen. Um die Löschzeit für die Thyristoren nicht zu unterschreiten, ist die Taktfrequenz nicht unmittelbar an die Resonanzfrequenz heranzuführen, sondern es ist vielmehr zu dieser ein gewisser Abstand zu halten. Dadurch bedingt ist die Löschzeit der Ventile zu überwachen, um bei Erreichen der Trittgrenze die weitere Steigerung der Taktfrequenz zu blockieren. Die erzielbare Batterieladeleistung steigt mit zunehmender Taktfrequenz in Richtung der Resonanzfrequenz an und erreicht in deren Nähe das Maximum. Um den Transformator klein bauen zu können, legt man den Betriebsfrequenzbereich so hoch wie möglich. Mit Rücksicht auf die Verluste im Transformator, in den Ventilen und anderen Bauelementen — sie nehmen mit der Frequenz zu — ist aber auch die obere
■»5 Fequenzgrenze unter diesem Gesichtspunkt zu wählen. Die optimale Betriebsfrequenz richtet sich grundlegend danach, welche Anforderungen an ein Gerät gestellt werden. Bei der Auslegung als Transformator ist die Taktfrequenz maßgebend, die bei etwa der halben
so Resonanzfrequenz liegt Bei einer weiteren Absenkung der Taktfrequenz bleibt nämlich dann die Spannungszeitfläche und damit der magnetische Fluß des Transformators konstant Speziell bezogen auf die Anordnung der Figur erfolgt die Regelung der Ladeleistung entsprechend einer dem Ladeverfahren gewählten Spannungsstromkennlinie. Sie ist in einen Kennliniengeber 11 eingegeben. Gespeist wird der Kennliniengeber U mit dem Istwert des Ladestromes IBm, erfaßt ζ. Β. über einen Shunt 12.
Es ergibt dann der Kennliniengeber entsprechend der in ihm vorgegebenen Kennlinie einen Ausgang, der den Spannungssollwert Ubsoh der Batterie darstellt Dieser Wert wird im Summationspunkt 13 mit dem Spannungsistwert Uaist der Batterie verglichen. Die daraus resultierende Regelabweichung wird einem Regler 14 und dann weiter einem Spannungsfrequenzwandler 15 zugeführt Seine Ausgangsfrequenz wird nach Untersetzung in einer Untersetzerstufe 16 über einen Impulsver-
stärker 17 zur Zündung der Thyristoren des Schwingkreiswechselrichters verwendet Der Ausgang des Reglers 14 wirkt auf den Spannungsfrequenzwandler 15 in der Weise, daß bei einer Vergrößerung der Reglerausgangsspannung die Taktfrequenz des Schwingkreiswechselrichters und damit die Ladeleistung der Batterie zunimmt Zur Einhaltung der Trittgrenze der Thyristoren dient eine Blockierungseinrichtung für die Frequenz. Es wird der Strom im Wechselspannungszweig des Schwingkreiswechselrichters oder da, wie dargestellt, der Wechselrichter in Brückenschaltung ausgeführt ist, der Strom in der Verbindung zwischen Dioden und Thyristoren über einen Stromwandler 18 erfaßt Er wird einem Löschzeit-
bildner 19 zugeführt, der aus dem zeitlichen Verlauf des Stromes entsprechend der Stromflußdauer der Thyristoren den Löschzeitistwert bildet Dieser wird dann in der folgenden Blockierungseinnchtung 20 mit einem Löschzeitgrenzwert tigmu verglichen. Erreicht der Löschzeitistweri den vorgegebenen Grenzwert, so greift die Blockierungseinnchtung in der Weise ein, daß die Taktfrequenz des Schwingkreiswechselrichters konstant gehalten wird, auch wenn die Reglerausgangsspannung weiter ansteigt
Der Stromwandler 18 ist grundsätzlich so anzuordnen, daß lediglich der Strom durch die beiden Thyristoren erfaßt wird
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1
Patentanspruch:
Steuer- und Regeleinrichtung für einen Umrichter mit einem Schwingkreiswechselrichter, in dessen Wechselspannungszweig ein Reihenschwingkreis in Reihe mit der Primärwicklung eines Transformators vorgesehen ist, dessen Sekundärwicklung Ober einen ungesteuerten Gleichrichter eine Batterie aus einem Gleichspannungsnetz unterschiedlicher, veränderlicher Spannung speist, wobei die Ladeleistung der Batterie durch Veränderung der Taktfrequenz des Schwingkreiswechselrichters geregelt wird und hierzu ein Spannungs-Frequenzwandler vorgesehen ist, dem die Regelabweichung zwischen der Batterie-Istspannung und der Batterie-Sollspannung über einen Regler zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Thyristoren im lastgeführten Schwingkreiswechseirichtfe- der Spannungs-Frequenz-Wandler (15) mit einer zur Einhaltung der Trittgrenze für die Thyristoren des Schwingkreiswechselrichters dienenden Blockierungseinrichtung (20) verbunden ist, deren Eingang sowohl mit einem Löschzeitbildner (19), der aus dem' zeitlichen Verlauf des über einen Stromwandler (18) erfaßten Stromes im Wechselspannungszweig des Schwingkreiswechselrichters entsprechend der Stromflußdauer der Thyristoren einen Löschzeitistwert bildet, als auch mit einem Geber für den Löschzeitgrenzwert (tLgrcm) verbunden ist.
DE2328839A 1973-06-01 1973-06-01 Steuer- und Regeleinrichtung für einen lastgeführten Umrichter mit Schwingkreiswechselrichter Expired DE2328839C3 (de)

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