DE2409540B1 - Switching control unit for parallel rectifiers - produces minimal supply voltage fluctuation during switching operations - Google Patents
Switching control unit for parallel rectifiers - produces minimal supply voltage fluctuation during switching operationsInfo
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Abstract
Description
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mit Hilfe jeweils eines den Spannungsreglern nachgeordneten, den Gleichrichter des betreffenden Gerätes steuernden Stromreglers eine Stromregelung der Spannungsregelung der Gleichrichter unterlagert ist, daß durch ein das Zuschalten eines Gleichrichtergerätes in den Parallelverbund vorbereitendes Signal eine bis zum Belastungsausgleich der parallelbetriebenen Gleichrichtergeräte andauernde überhöhte Sollspannung oder ein verminderter Istwert der Abgangsspannung des zuzuschaltenden Gleichrichtergerätes dem zugeordneten Spannungsregler hinzuschaltbar ist und daß dieser Regeleinrichtung bei jedem Gleichrichtergerät ein Komparator mit einem ersten Vergleichseingang und einem zweiten Vergleichseingang sowie mit einem Ausgang zugeordnet ist, wobei dem ersten Vergleichseingang ein Steuerpotential des Ausgangs des Spannungsreglers oder des Stromreglers zugeführt und der zweite Vergleichseingang mit der gemeinsamen Koppelschiene verbunden ist und bei Gleichheit der Potentiale an den Vergleichseingängen der Ausgang des Spannungsreglers mittels eines am Ausgang des Komparators in den Schließzustand gebrachten Kop- This object is achieved in that with the help one in each case downstream of the voltage regulators, the rectifier of the relevant Device controlling current regulator a current regulation of the voltage regulation of the rectifier is subordinate to the fact that by switching on a rectifier device in the Parallel connection preparatory signal one up to the load compensation of the parallel operated Rectifier devices permanently excessive nominal voltage or a reduced actual value the output voltage of the rectifier device to be connected to the assigned voltage regulator can be switched on and that this control device in each rectifier device a comparator with a first comparison input and a second comparison input and is assigned to an output, the first comparison input having a control potential of the output of the voltage regulator or the current regulator and the second Comparison input is connected to the common coupling rail and if they are equal the potentials at the comparison inputs of the output of the voltage regulator by means of a coupling brought into the closed state at the output of the comparator
pelschalters mit der gemeinsamen Koppelschiene verbindbar ist.pelschalters can be connected to the common coupling rail.
Die angestrebte Spannungskonstanz ist wirtschaftlich und gesichert erreichbar durch den Einsatz von Komparatoren, besonders unter Verwendung transistorisierter Operationsverstärker, deren Verwendung auch bei den Strom- und den Spannungsreglern eine wirkungsvolle dynamische Spannungsreglung mit unter lagerter Stromregelung bei zu- und abgeschalteten sowie auch bei den unverändert parallelbetriebenen Gleichrichtergeräten ermöglicht. Hierdurch wird bewirkt, daß ein in den Parallelverbund geschaltetes Gleichrichtergerät seinen Laststromanteil von den bereits parallelbetriebenen Geräten stetig übernimmt und daß ein aus dem Parallelverbund herausgeschaltetes Gleichrichtergerät seinen Lastanteil den weiterhin parallelbetriebenen Geräten auch stetig wieder übergibt. The desired constant voltage is economical and assured achievable through the use of comparators, especially when using transistorized ones Operational amplifiers, their use also in the current and voltage regulators an effective dynamic voltage regulation with subordinate current regulation with switched on and off as well as with rectifier devices that are operated unchanged in parallel enables. This has the effect that a connected in the parallel connection Rectifier device its load current share from the devices already operated in parallel steadily takes over and that a rectifier device disconnected from the parallel network continuously transfers its load share to the devices that are still operated in parallel.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt F i g. 1 eine Schaltungsanordnung einer erfindungsgemäßen Einrichtung mit drei Gleichrichtergeräten, Fig.2 ein Diagramm der Lastanteile und der Spannungen der Gleichrichter bei der Einrichtung nach F i g. 1 beim Zu- und Abschalten eines Gleichrichters. Below is an embodiment of the invention with reference to the Drawing described. It shows F i g. 1 shows a circuit arrangement of an inventive Device with three rectifier devices, Fig. 2 a diagram of the load shares and the voltages of the rectifiers in the device according to FIG. 1 for access and Switching off a rectifier.
Zunächst wird auf Fig. 1 Bezug genommen. Es enthält die in Fig. 1 dargestellte Anordnung drei Gleichrichtergeräte 1, 2, 3 mit insgesamt drei Gleichrichtern 11, 21, 31, die an einem gemeinsamen Wechselstromnetz N oder an voneinander getrennten Wechselstromquellen angeschlossen sein können und im Parallelbetrieb auf eine gemeinsame Verbraucherschiene Sv arbeiten. Die drei Gleichrichter sind belastet und einzeln spannungsgeregelt auf gleich große konstante Abgangsspannungen Ui, U2, U3 entsprechend der verlangten Nennspannung UNenn für eine an der Verbraucherschiene angeschlossene Last 1, wobei von den Gleichrichtern der Laststrom zu gleichen Teilen über Gleichrichterabgänge 12,22,32 eingespeist wird. In diesen Abgängen liegen je ein Strommeßwiderstand 13, 23.33 und ein Schaltschutz Si, 82, 83 in Reihenschaltung. Reference is first made to FIG. 1. It includes those shown in FIG. 1 The arrangement shown three rectifier devices 1, 2, 3 with a total of three rectifiers 11, 21, 31, which are connected to a common alternating current network N or separated from one another AC power sources can be connected and operated in parallel on a common Consumer rail work Sv. The three rectifiers are loaded and individually voltage-controlled to constant output voltages Ui, U2, U3 of the same size the required nominal voltage Unom for one connected to the consumer rail Load 1, with the load current from the rectifiers in equal parts via rectifier outputs 12,22,32 is fed. In each of these outlets there are a current measuring resistor 13, 23.33 and a switching protection Si, 82, 83 in series connection.
Die Abgangsspannungen Ui, U2, U3 sind zugeordneten Spannungsreglern 14, 24, 34 über Fühileitungen F,, F2, F3 zugeführt. Diesen sind zugeordnete Stromregler 15, 25, 35 nachgeordnet, wodurch in bekannter Weise eine Stromregelung der Spannungsregelung unterlagert wird. Hierbei wird durch die Spannungsregler ein beiderseits begrenzter Strombereich vorgegeben, an dessen Grenzen eine Strombegrenzung wirksam wird.The output voltages Ui, U2, U3 are assigned voltage regulators 14, 24, 34 supplied via feed lines F ,, F2, F3. These are assigned current regulators 15, 25, 35 downstream, whereby a current regulation of the voltage regulation in a known manner is subordinated. Here, the voltage regulator is limited on both sides Current range specified, at the limits of which a current limitation becomes effective.
Den Gleichrichtern ist ferner je ein Komparator 16, 26, 36 mit zwei Vergleichseingängen, einem ersten Vergleichseingang El und einem zweiten Vergleichseingang El, und mit einem Ausgang A zugeordnet. Den ersten Vergleichseingängen El ist jeweils das Steuerpotential des Ausganges des zugeordneten Spannungsreglers 14, 24, 34 zugeführt, und die zweiten Vergleichseingänge El sind durch eine gemeinsame Koppelschiene Sk miteinander verbunden. Ferner ist bei jedem Komparator der erste mit dem zweiten Vergleichseingang mittels eines Koppelschalters S16, s26, s36 verbindbar, welcher durch den Ausgang A des zugeordneten Komparators 16, 26, 36 in den Schließzustand gesteuert wird, sobald an den Vergleichseingängen El und E2 die Potentiale gleich hoch geworden sind. Den Stromreglern 15, 25,35 sind die Istwerte der Teillastströme Ii, 12, 13 der zugeordneten Gleichrichter über Fühlleitungen fi, b, fi zugeführt, während die Stromsollwerte durch die Ausgänge der vorgeordneten Spannungsregler 14, 24, 34 vorgegeben sind. Diesen sind neben den Istwerten der obenerwähnten Abgangsspannungen Ul, U2, U3 der zugeordneten Gleichrichter gleich große Spannungs-Sollwerte entsprechend der verlangten Nennspannung UNenn der Verbraucherlast L aus Spannungssollwertgebern 14', 24', 34' zugeführt. In den Fühlleitungen Fi, F2, F3 liegen Widerstände Wi, W2, W3, welche mittels Ruhekontakte sl, Q, s3, die durch ein Zuschaltsignal betätigt werden, beim Zuschalten eines Gleichrichters eine Zeitlang in die betreffende Fühlleitung eingeschaltet werden und dann wieder überbrückt werden; des weiteren liegen in den Fühlleitungen n, F2, F3 Widerstände Wo ', W2', W3t, die mittels durch ein Abschaltsignal betätigter Arbeitskontakte Si', 82', 53t beim Abschalten eines Gleichrichters eine Zeitlang überbrückt werden und dann wieder in die Fühlleitung eingeschaltet werden.The rectifiers are each a comparator 16, 26, 36 with two Comparison inputs, a first comparison input El and a second comparison input El, and assigned to an output A. The first comparison inputs El is in each case the control potential of the output of the associated voltage regulator 14, 24, 34 is supplied, and the second comparison inputs El are through a common coupling rail Sk connected with each other. Furthermore, in each comparator, the first is the second Comparison input can be connected by means of a coupling switch S16, s26, s36, which through the output A of the associated comparator 16, 26, 36 in the closed state is controlled as soon as the potentials are the same at the comparison inputs E1 and E2 have become high. The current regulators 15, 25, 35 are the actual values of the partial load currents Ii, 12, 13 of the associated rectifier supplied via sense lines fi, b, fi, while the current setpoints through the outputs of the upstream voltage regulator 14, 24, 34 are specified. In addition to the actual values, these are the output voltages mentioned above Ul, U2, U3 of the assigned rectifier correspondingly large voltage setpoints the required nominal voltage UNenn of the consumer load L from voltage setpoint transmitters 14 ', 24', 34 'supplied. In the sense lines Fi, F2, F3 there are resistors Wi, W2, W3, which by means of normally closed contacts sl, Q, s3, which are actuated by a connection signal are switched on for a while in the relevant sense line when a rectifier is switched on switched on and then bridged again; furthermore lie in the Sense lines n, F2, F3 resistors Wo ', W2', W3t, which by means of a switch-off signal actuated working contacts Si ', 82', 53t when a rectifier is switched off Be bridged for a while and then switched back on into the sense line.
Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Einrichtung nach F i g. 1 sei angenommen, daß nur die Gleichrichter 11 und 31 im Parallelbetrieb über die Verbraucherschiene Sv auf die Last L arbeiten und daß der Gleichrichter 21 abgeschaltet ist. Es sind hierbei die Abgangsspannungen U und U3 mittels zumindest eines Spannungsreglers 14 oder 34 auf Nennspannung UNenn der Last L geregelt, wobei die Gleichrichtergeräte 1 und 3 gleich große Teillastströme ii, 13 einspeisen. Dieser Zustand ist in der Fig.2 vor dem Zeitpunkt io dargestellt. Die Koppelschalter Sl6 und 536 sind geschlossen, so daß durch die Koppelschiene Sk die Vergleichseingänge Ei der Komparatoren 16 und 36, jedoch nicht der entsprechende Eingang des Komparators 26, miteinander verbunden sind, wobei die Ausgänge der Spannungsregler 14 und 34, jedoch nicht der des Spannungsreglers 24, gleiche Steuerpotentiale haben. Der Spannungsregler 24 liefert am Ausgang kein Steuerpotential. To explain the mode of operation of the device according to FIG. 1 is assumed that only the rectifiers 11 and 31 in parallel operation via the consumer rail Sv work on the load L and that the rectifier 21 is switched off. There are here the output voltages U and U3 by means of at least one voltage regulator 14 or 34 regulated to the nominal voltage Unom of the load L, the rectifier devices 1 and 3 feed equally large partial load currents ii, 13. This state is in the Fig.2 shown before time io. The coupling switches Sl6 and 536 are closed, so that the comparison inputs Ei of the comparators 16 through the coupling rail Sk and 36, but not the corresponding input of the comparator 26, are connected to one another are, the outputs of the voltage regulator 14 and 34, but not that of the voltage regulator 24, have the same tax potential. The voltage regulator 24 does not provide any at the output Tax potential.
Im übrigen sei auch angenommen, daß sämtliche Reglerpaare der Spannungs- und Stromregler 14, 15; 24, 25; 34,35 unter Verwendung von Operationsverstärkern mit Transistoren ausgeführt sind und ihrer Funktion entsprechend verschaltet sind und daß auf ein Signal zum Zuschalten eines Gleichrichters in den Parallelverbund ein von Null auf UNenn hochlaufender Spannungssollwert dem Spannungsregler des betreffenden Gleichrichters durch den zugeordneten Sollwertgeber beim Zuführen des entsprechend zunehmenden Istwertes der Abgangsspannung vorgegeben wird.In addition, it is assumed that all regulator pairs of the voltage and current regulators 14, 15; 24, 25; 34.35 using operational amplifiers are designed with transistors and are connected according to their function and that on a signal to connect a rectifier in the parallel connection a voltage setpoint increasing from zero to Unom the voltage regulator of the relevant Rectifier by the assigned setpoint generator when feeding the corresponding increasing actual value of the output voltage is specified.
Wird im Zeitpunkt to ( F i g .2) das Zuschaltsignal für das Gleichrichtergerät 2 gegeben, so wird der Ruhekontakt s2 beim Widerstand W2 in der Fühlleitung F2 des Spannungsreglers geöffnet, so daß der Istwert der Abgangsspannung U2 des Gleichrichtergerätes 2 vermindert dem Spannungsregler 24 zugeführt und der Spannungssollwert etwas größer als der Spannungsistwert vorgegeben wird. If at time to (F i g .2) the connection signal for the rectifier device 2 given, the normally closed contact s2 at the resistor W2 in the sense line F2 of the Voltage regulator opened, so that the actual value of the output voltage U2 of the rectifier device 2 is supplied to the voltage regulator 24 and the voltage setpoint is slightly larger than the actual voltage value is specified.
Infolgedessen gibt der Spannungsregler 24 am Ausgang einen geringen Stromsollwert dem Stromregler 25 vor, und dieser steuert die Abgangsspannung U2 des Gleichrichtergerätes 2 zunächst ohne Stromabgabe hoch. Im Zeitpunkt tl wird durch Schließung des Schaltschützes S2 der Gleichrichter 2 dann zugeschaltet, und dieser beginnt Strom zu liefern. Es wird nun dem Stromregler 25 ein zunehmender Sollwert vom Ausgang des Spannungsreglers 24 vorgegeben und durch den Stromregler 25 der Teillaststrom 12 stetig hochgeregelt, wobei der Gleichrichter 2 Belastungsstrom von den Gleichrichtern 1 und 3 übernimmt, so daß deren Teillastströme Ii und 13 stetig abnehmen. Am Vergleichseingang El des Komparators 26 nimmt das Steuerpotential entsprechend dem Sollwert für die Stromregelung stetig zu, andererseits nimmt am Vergleichseingang El des Komparators 26 das Potential der Koppelschiene 8k, also das Steuerpotential der Ausgänge der Spannungsregler 14 und 34, stetig ab. As a result, the voltage regulator 24 gives a low output Current setpoint before the current regulator 25, and this controls the output voltage U2 of the rectifier device 2 initially high without power output. At the time tl the rectifier 2 is then switched on by closing the contactor S2, and this begins to deliver electricity. The current regulator 25 is now increasing Setpoint given by the output of the voltage regulator 24 and by the current regulator 25 the partial load current 12 is continuously increased, with the rectifier 2 load current of the rectifiers 1 and 3 takes over, so that their partial load currents Ii and 13 steadily decrease. At the comparison input El of the comparator 26, this takes Tax potential steadily increases according to the setpoint for the current control, on the other hand increases on Comparison input El of the comparator 26, the potential of the coupling rail 8k, that is the control potential of the outputs of the voltage regulators 14 and 34, steadily from.
Werden im Zeitpunkt t2 die Potentiale an den Vergleichseingängen El und E2 gleich groß, dann sind auch die Teillastströme 11, 12, 13 der drei Gleichrichter gleich groß. Bei Gleichheit der Potentiale an den Vergleichseingängen Ei und E2 wird der Koppelschalter s26 durch ein Signal des Komparators 26 geschlossen, und gleichzeitig wird auch der Ruhekontakt S2 geschlossen und der Istwert der Abgangsspannung U2 auf Nennspannung abgesenkt. Es sind die Steuerpotentiale aller drei Spannungsregler 14, 24, 34 durch die Koppelschiene zusammengeschlossen, wodurch im Parallelbetrieb der drei Gleichrichter ständig ein Belastungsausgleich ermöglicht wird.If the potentials at the comparison inputs El and E2 are the same, then the partial load currents 11, 12, 13 of the three rectifiers are also same size. If the potentials at the comparison inputs Ei and E2 are equal the coupling switch s26 is closed by a signal from the comparator 26, and at the same time the normally closed contact S2 is closed and the actual value of the output voltage is closed U2 lowered to nominal voltage. They are the control potentials of all three voltage regulators 14, 24, 34 connected by the coupling rail, whereby in parallel operation the three rectifiers constantly enable load balancing.
Wird im Zeitpunkt t4 einer der Gleichrichter z. B. 21 in dem Parallelverbund abgeschaltet, d. h. aus dem Verbund herausgeschaltet, so laufen die vorangehend betrachteten Vorgänge in genau umgekehrter Folge ab, jedoch wird im Zeitpunkt t4 nicht der Ruhekontakt Q, sondern der Arbeitskontakt s2 betätigt, d. h. geschlossen. If at time t4 one of the rectifiers z. B. 21 in the parallel network switched off, d. H. switched out of the network, the previous ones run looked at Processes in exactly the opposite sequence, but the break contact is not made at time t4 Q, but the normally open contact s2 actuated, d. H. closed.
Es wird im Zeitpunkt ts das Schaltschütz S2 geöffnet. Im Zeitpunkt t6 ist der Herausschaltvorgang beendet, und der abgeschaltete Gleichrichter sowie auch dessen Regeleinrichtung sind dann von den übrigen Gleichrichtern und Regeleinrichtungen getrennt und entkoppelt.Contactor S2 is opened at time ts. At the time t6 the disconnection process is ended, and the disconnected rectifier as well Its control device is then also from the other rectifiers and control devices separated and decoupled.
Die beschriebenen Ausgleichsvorgänge beim Zu- und Abschalten von Gleichrichtern sind ebensogut erzielbar, wenn mittels der Komparatoren die Steuerpotentiale an den Ausgängen der Stromregler an Stelle der Spannungsregler miteinander verglichen werden. In diesem Falle werden bei Gleichheit dieser Potentiale unverändert die Ausgangspotentiale der Spannungsregler mittels der geschlossenen Schaltkontakte 516, Qe, ss6 der Komparatoren und mittels der Koppelschiene Sk miteinander gekoppelt. Die Ausgangs- oder Steuerpotentiale der Stromregler werden an einer in F i g. 1 nicht dargestellten Sammelschiene miteinander verglichen. The compensation processes described when switching on and off Rectifiers can be achieved just as well if the control potentials are controlled by means of the comparators at the outputs of the current regulator instead of the voltage regulator will. In this case, if these potentials are the same, the Output potentials of the voltage regulator by means of the closed switching contacts 516, Qe, ss6 of the comparators and coupled to one another by means of the coupling rail Sk. The output or control potentials of the current regulators are applied to one in FIG. 1 not shown busbar compared with each other.
Claims (2)
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DE19742409540 DE2409540C2 (en) | 1974-02-28 | Device for the operational connection and disconnection of voltage-regulated rectifier devices |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19742409540 DE2409540C2 (en) | 1974-02-28 | Device for the operational connection and disconnection of voltage-regulated rectifier devices |
Publications (3)
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DE2409540A1 DE2409540A1 (en) | 1975-08-28 |
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DE2409540C2 DE2409540C2 (en) | 1976-04-29 |
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DE2409540A1 (en) | 1975-08-28 |
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