DE2633071A1 - Regelanordnung fuer einen wechselstromsteller - Google Patents
Regelanordnung fuer einen wechselstromstellerInfo
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Description
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAiT ' Unser Zeichen
Berlin und München &, VPA 76 P 3 1 ^fßßB η η *
Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelanordnung für einen Wechselstromsteller, der aus steuerbaren Gleichrichterelementen
besteht und an einen Transformator angeschlossen ist.
Bei einem Wechselstromsteller erfolgt die Regelung des Stromes dadurch, daß zu Beginn einer jeden Halbwelle der Stromfluß entsprechend
verzögert wird. Stimmen die Zündwinkel der positiven und negativen Halbwellen nicht genau überein, so entsteht ein
Gleichstromglied in dem Strom. Ist der Wechselstromsteller an einen Transformator angeschlossen, so treibt das durch ungleiche
Zündwinkel hervorgerufene Gleichstromglied den vorgeschalteten Transformator einseitig in Sättigung. Hierdurch entstehen hohe
Magnetisierungsströme, die die Leerlaufverluste des Transformators stark erhöhen.
Bisher hat man die Entstehung eines Gleichstromgliedes durch eine sehr hohe Winkelgenauigkeit des den Wechselstromsteller steuernden
Steuersatzes zu verhindern versucht. Derartige Steuersätze erfordern einen entsprechenden hohen Aufwand.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regelanordnung für einen Wechselstromsteller zu schaffen, durch die die Entstehung
eines schädlichen Gleichstromgliedes in einem durch einen Wechselstromsteller gesteuerten Stromkreis vermieden wird.
Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt nach der Erfindung da-
Ml 21 Shu/9.7.1976
709884/0404
ORIGINAL INSPECTED
-*--3 7BP 3 H8 BRD
durch, daß in jeder Phase allen Wicklungen des Transformators ein Stromwandler zugeordnet ist und die Sekundärwicklungen aller in
der gleichen Phase liegenden Stromwandler in Differenzschaltung
zusammengeschaltet sind, daß an diese Differenzschaltung eine in jeder Halbwelle den Spitzenwert des in der Differenz schaltung gebildeten
Differenzwertes erfassende Meßanordnung angeschlossen ist, deren Ausgangssignal in Abhängigkeit von dessen Polarität in
den Steuerkreis des einen oder anderen Zweiges des Wechselstromstellers eingeführt ist. Mit der beschriebenen Regelanordnung wird
der Zündwinkel der einzelnen Gleichrichterelemente des Wechselstromstellers jeweils so verschoben, daß sich für die positiven
und negativen Halbwellen jeweils eine Stromführungsdauer ergibt, die kein schädliches Gleichstromglied zur Folge hat.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird eine besonders einfache
Regelanordnung dadurch erreicht, daß die Meßanordnung zwei über entgegengesetzt gepolte Dioden an die Differenzschaltung angeschlossene
Kondensatoren aufweist, an die jeweils ein Operationsverstärker mit seinem invertierenden und nicht invertierenden
Eingang angeschlossen ist, daß der Ausgang jedes Operationsverstärkes an einen Eingang einer Differenzstufe angeschlossen
und deren Ausgang mit den Steuerkreisen der in den beiden Zweigen des Wechselstromstellers angeordneten Gleichrichterelemente verbunden
ist. Ein entgegengesetztes Verschieben der Zündzeitpunkte der Gleichrichterelemente des Wechselstromstellers gelingt vorteilhafterweise
dadurch, daß der Ausgang der Differenzstufe mit dem einen Eingang einer im Steuerkreis des einen Gleichrichterelementes
angeordneten Additionsstufe und dem Eingang einer im Steuerkreis des anderen Gleichrichterelementes angeordneten Subtraktionsstufe
verbunden ist.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles wird der Anmeldungsgegenstand näher beschrieben. Der Einfachheit
halber ist in der Zeichnung eine einphasige Darstellung gewählt. Bei einem mehrphasigen Transformator muß für jede Phase eine Regelanordnung
vorgesehen werden.
Mit 1 ist ein Transformator bezeichnet, der mit seiner Primärseite
1a an einer Netzspannung U liegt. An die Sekundärseite 1b die-
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- ty 76P 3 148 BRD
ses Transformators ist die Reihenschaltung eines Verbrauchers 2 mit einem Wechselstromsteller 3 angeschlossen. Ferner liegt an
der Sekundärseite 1b ein Filter 4 zur Unterdrückung von Oberwellen. Mit der Primärseite 1a des Transformators 1 ist ein Stromwandler
5 in Reihe geschaltet. Desgleichen ist auf der Sekundärseite 1b ein Stromwandler 6 so angeordnet, daß er von dem Strom
im Verbraucher 2 und in dem Filter 4 durchflossen wird. Die Sekundärwicklung 5a des Stromwandlers 5 und die Sekundärwicklung
6a des Stromwandlers 6 sind in Differenzschaltung zusammengeschaltet. Im Mittelzweig dieser Differenzschaltung ist ein ohmscher Widerstand
7 angeordnet. Infolge der Differenzschaltung der Sekundärwicklungen 5a und 6a fließt über den ohmschen Widerstand 7 nur
ein dem Magnetisierungsstrom des Transformators proportionaler
Strom.
An die eine Anschlußseite des ohmschen Widerstandes 7 sind über zwei entgegengesetzt gepolte Dioden 10 und 11 zwei Kondensatoren
12 und 13 mit ihrem einen Anschlußpol angeschlossen.
Mit ihrem anderen Anschlußpol sind die Kondensatoren 12 und 13 mit der an Erde liegenden Anschlußseite des ohmschen Widerstandes
7 verbunden. Der mit der Diode 10 bzw. 11 verbundene AnscbJußpol
des Kondensators 12 bzw. 13 ist jeweils über einen Eingangswiderstand 14 bzw. 15 mit dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers
16 bzw. 17 verbunden. Der nicht invertierende Eingang der Operationsverstärker 16 und 17 liegt an Erdpotential.
Die beiden Operationsverstärker 16 und 17 sind jeweils mit ihrem Ausgang an eine Differenzstufe 18 geführt. Das Ausgangssignal der
Differenzstufe 18 wird in die Steuerkreise des Wechselstromstellers
3 eingeführt.
Der Wechselstromsteller 3 enthält als Gleichrichterelemente zwei antiparallel geschaltete Thyristoren 3a und 3b. Die Thyristoren
3a und 3b erhalten ihr Zündsignal von einem Regelgerät 19. In dem zwischen dem Regelgerät 19 und dem Thyristor 3a bestehenden Steuerkreis
ist eine Subtraktionsstufe 20 und in den zwischen dem
Thyristor 3b und dem Regelgerät 19 bestehenden Steuerkreis eine Additionsstufe 21 eingefügt. Dem einen Eingang der Subtraktionsstufe 20 und der Additionsstufe 21 wird jeweils das entsprechen-
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de Steuersignal des Regelgerätes 19 zugeführt. An dem anderen Eingang
der Subtraktionsstufe 20 bzw. der Additionsstufe 21 liegt das Ausgangssignal der Differenzstufe 18.
Tritt infolge ungleichmäßiger Steuerung der beiden Thyristoren 3a und 3b ein Gleichstromglied auf, so führt dies zu einer einseitigen
Sättigung des Transformators. Infolge der einseitigen Sättigung wird der Magnetisierungsstrom unsymmetrisch und weist in der
einen Halbwelle eine starke Spitze auf. Durch die Differenzschaltung der Sekundärwicklungen 5a und 6a der Stromwandler 5 und 6
werden solche Spitzen des Magnetisierungstromes erfaßt. Je nach der Polarität der Spitze wird der Kondensator 12 oder 13 über seine
Diode 10 bzw. 11 auf den Wert der Spitze des Magnetisierungsstromes aufgeladen. Das Ausgangssignal der Operationsverstärker
16 und 17 entspricht jeweils der an dem betreffenden Kondensator
12 bzw. 13 anstehenden Spannung. In der Differenzstufe 18 wird die
Differenz aus den Ausgangssignalen der beiden Operationsverstärkei
gebildet. Das Ausgangssignal der Differenzstufe ist somit ein Maß
für die Unsymmetrie des Magnetisierungsstromes.
Über die Subtraktionsstufe 20 und die Additionsstufe 21 wird das Ausgangssignal der Differenzstufe 18 in den Steuerkreis des Thyristors
3a bzw. 3b eingeführt.
Die Einführung über eine Subtraktionsstufe in den einen Steuerkreis
und über eine Additionsstufe in den anderen Steuerkreis hat eine gegensätzliche Verschiebung der Zündzeitpunkte in den beiden
Steuerkreisen zur Folge. Ob beispielsweise der Zündzeitpunkt für den Thyristor 3a vor- oder zurückverlegt wird, hängt wiederum von
der Polarität des Ausgangssignals der Differenzstufe 18 ab. Der Zündzeitpunkt der beiden Thyristoren wird jeweils soweit verschoben,
daß kein schädliches Gleichstromglied auftritt.
Die beschriebene Regelanordnung ist auch für Transformatoren mit Tertiärwicklungen geeignet. Mit der Tertiärwicklung wird ebenfalls
wie mit der Primär- und Sekundärwicklung in jeder Phase ein Stromwandler in Reihe geschaltet. Die mit der Sekundär- und Tertiärwicklung
in Reihe liegenden Stromwandler werden mit den der Primärwicklung zugeordneten Stromwandlern in Differenzschaltung
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& 76P 3 1 48 BRD
zusammengeschaltet, so daß wiederum von dieser Differenzschaltung
der Magnetxsierungsstrom abgegriffen werden kann.
Es sei noch erwähnt, daß bei unterschiedlicher Schaltgruppe des Transformators und des angeschlossenen Verbrauchers, z-.B. Transformator
im Stern, Verbraucher im Dreieck, eine Auswahlschaltung erforderlich ist, durch welche eine phasengerechte Aufschaltung
des Ausgangssignals der Differenzstufe 18 auf die einzelnen
Steuerkreise erfolgt.
3 Ansprüche
1 Figur
1 Figur
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Claims (3)
- Patentansprüche76P3M8BRDRegelanordnung für einen Wechselstromsteller, der aus steuerbaren Gleichrichterelementen besteht und an einen Transformator angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Phase allen Wicklungen des Transformators (1) ein Stromwandler (5, 6) zugeordnet ist und die Sekundärwicklungen aller in der gleichen Phase liegenden Stromwandler (5, 6) in Differenzschaltung zusammengeschaltet sind, daß an diese Differenzschaltung eine in jeder Halbwelle den Spitzenwert des in der Differenzschaltung gebildeten Differenzwertes erfassende Meßanordnung (8 - 18) angeschlossen ist, deren Ausgangssignal in Abhängigkeit von dessen Polarität in den Steuerkreis des einen oder anderen Zweiges des Wechselstromstellers eingeführt ist.
- 2. Regelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßanordnung zwei über entgegengesetzt gepolte Dioden (10, 11) an die Differenzschaltung angeschlossene Kondensatoren (12, 13) aufweist, an die jeweils ein Operationsverstärker (16 bzw. 17) mit seinem invertierenden und nicht invertierenden Eingang angeschlossen ist, daß der Ausgang jedes Operationsverstärkers (16, 17) an einen Eingang einer Differenzstufe (18) angeschlossen und deren Ausgang mit den Steuerkreisen der in den beiden Zweigen des Wechselstromstellers angeordneten Gleichrichterelemente (3a, 3b) verbunden ist.
- 3. Regelanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Differenzstufe (18) mit dem einen Eingang einer im Steuerkreis des einen Gleichrichterelementes (3b) angeordneten Additionsstufe (21) und mit dem einen Eingang einer im Steuerkreis des anderen Gleichrichterelementes (3a) angeordneten Subtraktionsstufe (20) verbunden ist.709884/0
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