DE2633071B2 - Regelanordnung für einen Wechselstromsteller - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelanordnung für einen Wechselstromsteller gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Regelanordnung ist aus der DE-OS 20 50 368 bekannt.

Bei der bekannten Regelanordnung wird eine Anpassung der Spannungszeitflächen vorgenommen, wozu aufwendigere, die Gleichstromanteile durchlassende Wandler erforderlich sind. Aus der DE-OS 63 698 ist ferner eine Anordnung zur Kompensierung der Gleichkomponente in einer Wechselspannung, die einem Verbraucher über Stromrichter zugeführt wird und deren Gleichkomponente mit einer Meßeinrichtung erfaßt und über eine Regelanordnung einen Stromrichter im Sinne einer Kompensierung der Gleichkomponente beeinflußt, bekannt. Bei dieser Anordnung werden die aufeinanderfolgenden negativen und positiven Strom- oder Spannungszeitflächen überwacht, wozu ebenfalls aufwendigere, Gleichstromanteile durchlassende Wandler erforderlich sind. Die Meßeinrichtung weist dabei zwei entgegengesetzt gepolte Dioden in Verbindung mit Kondensatoren auf, die mit einem rückgekoppelten Verstärker verbunden sind, der ausgangsseitig einen Steuersatz für einen Wechselrichter beaufschlagt.

Bei Wechselstromstellern wird der Strom dadurch geregelt, daß zu Beginn jeder Halbwelle der .Stromfluß entsprechend verzögert wird. Wenn die Zündwinkel der positiven und negativen Halbwelien nicht genau übereinstimmen, entstehen die besagten Gleichstromanteile im Strom. Bei Anschluß des Wechselstromsteilers an einen Transformator treibt das Gleichstromglied den Transormator einseitig in Sättigung, wodurch erhöhte Leerlaufverluste des Transformators durch die hohen Magnetisierungsströme entstehen.

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 mit einfachen Mitteln vermieden wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

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 Stromführiungsdauer ergibt, die kein schädliches Gleichstromglied zur Folge hat, wobei der Magnetisierungsstrom als zu regelnde Größe benutzt wird.

Nf.ch einer Ausgestaltung der Erfindung wird mit einer besonders einfachen Regelanordnung ein entgegengesetztes Verschieben der Zündzeitpunkte der Gleichrichterelemente des Wechselstromstellers durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 2 erreicht

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsüeispieles wird der Anmeldungsgegenstand näher beschrieben. Der Einfachheit halber ist in der Zeichnung eine einphasige Darstellung gewählt. Bei einem mehrphasigen Transforma'or muß für jede Phase eine Regelanordnung vorgesehen werden.

Mit 1 ist ein Transformator bezeichnet, der mit seiner Primärseite la an einer Netzspannung U liegt. An die Sekundärseite \b dieses Transformators ist die Reihenschaltung eines Verbrauchers 2 mit einem Wechselstromsteller 3 angeschlossen. Ferner liegt an der Sekundärseite \b ein Filter 4 zur Unterdrückung von Oberwellen. Mit der Primärseite la des Transformators 1 ist ein Stromwandler 5 in Reihe geschaltet. Desgleichen ist auf der Sekundärseite \b 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 C 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. Die mit der Diode 10 bzw. 11 verbundenen Anschlußpole der Kondensatoren 12 bzw. 13 sind jeweils über einen Eingangswiderstand 14 bzw. 15 mit den invertierenden

Eingängen zweier Operatic nsverstärker 16 bzw. 17 verbunden. Der nicht invertierende Eingang des Operationsverstärker 16 und ti liegt an Erdpotential. Die beiden Operationsverstärker 16 und 17 sind jeweils mit ihrem Ausgang an eine Differenzstufe 18 geführt. Das Ausgangssignal der Differenzbtufe IB 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 Zb 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 36 und dem Regelgerät Yj bestehenden Steuerkreis eine Additionsstufe 21 eingefügt. Dem einen Eingang der Subtraktionsstufe 20 und der Additionsstufe 21 wird jeweils das entsprechende Steuersignal des Regelgerätes 19 zugeführt. An dem anderen Eingang der Subtraktionsstufe 20 bzw. der Additicnsstufe 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 Magnetisie- - rungsstrom 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 Magnetisierungsstromes erfaßt. Je nach der Polarität der Spitze wird der Kc.Jensator 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 Operationsverstärker 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 Additio.isstufe 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 Tertiärwicklung 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 Stromwandler in Differenzschaltung zusammengeschaltet, so daß wiederum von dieser Differenzschaltung der Magnetisierungsstrorn abgegriffen werden kann.

Es sei noch erwähnt, daß bei unterschiedlicher Schaltgruppe des Transformatorf 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Regelanordnung für an alle Phasen eines Transformators angeschlossene Wechselstromsteller, durch die abhängig von Stromwandlern im Transformatorkreis über eine die Größe und Polarität der Ströme erfassende Meßanordnung die Wechselstromsteller in Richtung einer Beseitigung einer Stromunsymnietrie im Transformatorkreis steuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die die Scheitelwerte der Ströme erfassenden Primärwicklungen der Stromwandler (5, 6) sowohl auf dsr Primärseite (ia) als auch auf der Sekundärseite (\b) in jeder Phase des Transformators (1) angeordnet sind und ihre Sekundärwicklungen (5a, 6a) gleicher Phase miteinander und mit der Meßanordnung (10 bis 18) derart verbunden sind, daß durch diese in jeder Stromhalbwelle die Differenz aus den positiven und negativen Stromscheitelwerten gebildet und den entsprechenden Steuersignalen für die steuerbaren Gleichrichterelemente (Thyristoren 3a, 3b) der Wechselstromsteller (3) mit gegensätzlicher Polarität überlagert wird.

2. Regelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßanordnung (10 bis 18) zwei über entgegengesetzt gepolte Dioden (10,11) an die die Stromscheitelwerte erfassenden Sekundärwicklungen (5a, 6a) der Stromwandler (5, 6) angeschlossene Kondensatoren (12,13) aufweist, an die jeweils ein Operationsverstärker (16, 17) mit seinem invertierenden und nicht invertierenden Eingang angeschlossen ist, daß der Ausgang jedes Operationsverstärkers (16, 17) an einen Eingang einer Differenzstufe (18) angeschlossen ist, deren Ausgang sowohl mit dem einen Eingang einer im Steuerkreis des einen Gleichrichterelementes (Thyristor 3b)des Wechselstromstellers (3) angeordneten Additionsstufe (21) als auch mit dem einen Eingang einer im Steuerkreis des antiparallelgeschalteten anderen Gleichrichteralementes (Thyristor 3a) des Wechselstromstellers (3) angeordneten Subtraktionsstufe (20) verbunden ist.