DE2812339A1

DE2812339A1 - Steuervorrichtung fuer eine thyristor- umrichterbruecke

Info

Publication number: DE2812339A1
Application number: DE19782812339
Authority: DE
Inventors: Michel Cailloux
Original assignee: Alstom SA
Current assignee: Alstom SA
Priority date: 1977-03-25
Filing date: 1978-03-21
Publication date: 1978-09-28
Also published as: FR2385257A1; JPS53120128A; SE7803312L; US4186435A; JPS6256760B2; CH622649A5; DE2812339C2; FR2385257B1; GB1599502A

Description

21. K-r.«,S73

STEUERVORRICHTUNG FÜR EINE THYRISTOR-UMRICHTERBRÜCKE

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für eine Thyristor-Umrichterbrücke zur Speisung einer Synchronmaschine unter veränderbarer Geschwindigkeit. Der Umrichter ist wechselstromseitig an die Maschine angeschlossen und soll eine Spannung liefern, die in etwa proportional zur Frequenz ist.

Im Normalfall, wenn die Maschine als Motor mit konstanter Geschwindigkeit und somit bei konstanter Frequenz läuft, wird häufig als Phasenreferenzsignal zur Bestimmung der Zündimpulsstellung für jeden Thyristor des Wechselrichters, d.h. zur Bestimmung des Zündwinkels p(, ein Sinussignal verwendet, das direkt von den auf der Wechselstromseite vorhandenen Drehstromspannungen in Verbindung mit einer Steuerspannung Uc abgeleitet wird, wobei die Abszisse des Schnittpunkts der beiden Kurven den ZÜndwinhül Dt bestimmt. Diese Bezugsspannungen werden im allgemeinen mit Hilfe von Potentxaltransformatoren erhalten. Es wird dann für diese Phasenbezugssignale eine Filterung vorgesehen, um jedes Risiko einer ungewollten Abgabe von Zündimpulsen nach dem Auftauchen von Störungen auf der Wechselspanhungsseite der Brücke zu vermeiden. Beim Betrieb mit konstante*: Frequenz bietet eine derartige Filterung keinerlei Schwierigkeiten.

Ferner muß beim Betrieb des Wechselrichters der Zündwinkel oc kontrolliert werden. Wenn nämlich beispielsweise die Spannung an den Motorklemmen abnimmt, sihkt auch die Phasenreferenzamplitude und für ein und denselben Wert der Steuerspannung Uc nimmt der Zündwinkel at zu und somit dar Winkel V. ab.

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Ferner nimmt bei zunehmendem Strom der Schaltwinkel M ebenfalls zu und der Sicherheitswinkel V ab, Im bekannten Fall des Betriebs mit konstanter Frequenz ersetzt man im Bedarfsfall das normalerweise verwendete Steuersignal, wenn es ein dem Drehsinn des Motors entsprechendes Vorzeichen aufweist, durch ein Steuersignal, das dadurch erarbeitet wird, daß die algebraische Summe a us dem vorzeichenveränderten Bild der Summe der gleichgerichteten Drehspannung des Motors und aus dem Bild des über den Wechselrichter laufenden Gleichstroms Ic gebildet wird.

Im Betrieb mit veränderlicher Frequenz, beispielsweise zur Speisung eines mit veränderlicher Geschwindigkeit laufenden Synchronmotors, der unter konstanter Induktion genutzt wird, d.h. dessen Spannung an den Klemmen praktisch proportional zur Frequenz ist, verändert sich die Amplitude der im Prinzip sinusförmigen, zur Bestimmung der Stellung der Zündimpulse benutzten Phasenreferenzsignale erheblich mit der Frequenz, was für die Erarbeitung der Steuerspannung Uc Schwierigkeiten mit sich bringt. Außerdem werden diese Phasenreferenzsignale durch die Schaltvorgänge in der Wechselrichterbrücke stark gestört. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn die Synchronmaschine direkt ohne Zwischenschaltung irgendeines Induktionsbausteins an die Brücke geschaltet ist. Die Potentialtransformatoren müssen dann direkt ab die Klemmen des Wechselrichters angeschlossen werden, und die Umschaltvorgänge, die wenigstens vom Prinzip her den Betrieb der Gattersteuerung der Thyristoren nicht stören, weil die durch das Umschalten hervorgerufene Störung nach dem Aussenden des Zündimpulses auftritt, sind dennoch für den Betrieb gewisser Hilfsorgane sehr störend. Das Filtern der Phasenreferenzsignale,

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wie es bei für den Betrieb mit konstanter Frequenz vorgesehenen Gatterseeuerungen üblich ist, wird beim Betrieb mit veränderlicher Frequenz unmöglich.

Diese Nachteile sollen durch die Erfindung gemildert werden. Gegenstand der Erfindung ist eine Steuervorrichtung für eine Thyristor-Umrichterbrücke zur Speisung einer Synchronmaschine, die mit veränderlicher Geschwindigkeit bei jedoch konstanter Induktion läuft, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündimpulse jedes Thyristors der Brücke sich aus dem Vergleich eines Steuersignals, das in Abhängigkeit vom für den zu zündenden Thyristor gewünschten Zündwinkel o/i gewählt wird, mit einem sinusförmigen Phasenreferenzsignal ergeben, dessen Amplitude von der Betriebsfrequenz der Brücke unabhängig gemacht wird. Bezüglich bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung wird auf die Unteransprüche verwiesen.

Durch die Maßnahmen gemäß Anspruch 2 erhält man ein Referenzsignal konstanter Amplitude, da sich durch Integrieren einer Sinusfunktion ein Koeffizient 1/cJ (CO ist die Kreisfrequenz mit u) = 2 St F) ergibt. Die Amplitude des Signals am Ausgang des Integratorkreises ist umgekehrt proportional zur Frequenz; da jedoch im Gegensatz dazu die Amplitude der an die Brücke geschalteten Drehstromspannung proportional zur Frequenz ist, erhält man schließlich am Ausgang des Integratorkreises ein Signal konstanter Amplitude unabhängig von der Frequenz; es ist danach einfach, die Steuerspannung Uc in Abhängigkeit vom gewünschten Zündwinkel o£ des Thyristors zu wählen.

Außerdem erhält man am Ausgang der Integratorkreise einen Filtereffekt für die Harmonischen der Ränge 5, 7, 11, 13,

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usw., die bei den SchaItvorgangen auftreten.

Es ist bekannt, daß die Schaltdauer λα in elektrischen Graden ausgedrückt, die einem beliebigen Wert des Brückengleichstroms I entspricht, ihre Konstanz verliert und die Tendenz hat zuzunehmen, wenn die Frequenz unter einen bestimmten Wert abfällt. Dieser Effekt wird durch die Malnahmen gemäß Anspruch vermieden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die vier beiliegenden Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine an sich bekannte Struktur eines Synchronmotors mit statischem Umformer.

Fig. 2 zeigt eine Darstellung der einfachen Spannung von zwei der drei an die Klemmen der Brücke angeschlossenen Phasen in Abhängigkeit von der Zeit sowie des zur Umschaltung von einer Phase auf eine andere Phase dienenden Referenzsignals.

Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung.

Fig. 4 ist ein Vektordiagramm zur Erläuterung der Betriebsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Fig. 5 zeigt eine Regelvorrichtung für das Steuersignal Uc zur Zündung eines Thyristors der Brücke.

In Fig. 1 wird gezeigt, wie ein Drehstromnetz R, S, T an eine Gleichrichterbrücke mit Thyristoren I¹, 2* , 3', 4·, 5¹ und 6* angeschlossen ist. Diese netzseitige Brücke PR ist über ihre Gleichstromklemmen mit einer Thyristorbrücke zur Wechselrichtung verbunden, die motorseitige Brücke PM genannt wird. Sie enthält ebenfalls sechs Thyristoren 1, 2, 3, 4, 5 und 6. Die drei Wechselspannungsklemmen dieser motorseitigen Brücke

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sind an die drei Phasen U, V und W eines Synchronmotors M angeschlossen.

Der Synchronmotor M kann auch als Generator arbeiteh. In diesem Fall arbeitet die Brücke PM als Gleichrichter und die Brücke PR als Wechselrichter. Diese Umschaltung wird durch Änderung des Zündwinkels der Thyristoren erreicht, wodurch die Polung der Gleichstromklemmen der Brücken umkehrt. Da die Stromrichtung in der Gleichstromschleife 7 nicht wechseln kann, wird die Leistung entweder vom Netz zur Maschine oder von der Maschine zum Netz übertragen.

Es soll also ein Phasenreferenzsignal für die Steuerung der Zündung der Thyristoren der Brücke PM gebildet werden, bei dem die Synchronmaschine M auch bei veränderlicher Frequenz mit praktisch konstantem Magnetfluß arbeitet, d.h., daß ihre Spannung an den Klemmen in etwa proportional zu ihrer Frequenz ist.

Die aufeinanderfolgenden Schaltzustände der Brücke PM ergeben sich aus folgender Tabelle, wobei die an den Wechselstromklemmen der Brücke PM auftretenden Spannungen E durch Indexbuchstaben auf die jeweils betreffende Phase hinweisen.

Thyristoren 1 und 2 gezündet

» 2 3» . " J 4

" 4 5" " 5 6" " 6 1"

Man erkennt, daß beim Übergang von einem Schaltzustand zum nächsten eine der beiden Phasen, die leitend waren, auch in der folgenden Konfiguration leitet, daß jedoch die andere Phase durch die bis dahin nicht im Schaltkreis liegende dritte

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Phase ersetzt wird.

Fig. 2 zeigt im Diagramm a) in Abhängigkeit von der Zeit die Amplitude der den Phasen U und V an den Klemmen der Brücke PM entsprechenden Spannungen. Es handelt sich hier darum, den Thyristor 3 zu zünden, indem man vom Schaltzustand E₁-EL. der Brücke zum Schaltzustand E^-E₁- übergeht, d.h. daß die Phase V anstelle der Phase U des vorhergehenden Schaltzustands in den Gleichstromkreis 7 eingeschaltet wird.

Der mögliche Zündbereich des Thyristors 3 erstreckt sich bekanntlich vom Punkt A bis zum Punkt B und definiert dabei einen Zündwinkel o*. von O bis 180°.

In Diagramm b) wird das Phasenreferenzsignal E3 für die Zündung des Thyristors 3 dargestellt.

Dieses Referenzsignal E3_f das um 60 der Spannung der Phase V vorauseilt, wird ausgehend von der Spannung der Phase U mithilfe eines Potentialtransformators 8 (Fig. 3) erstellt.

Wie dargelegt, ist es wichtig, die Amplitude des Bezugssignals E3 unabhängig von der Geschwindigkeit der Maschine M konstant zu machen, d.h. unabhängig von der Frequenz des Drehstromsystems U, V, W. Der Zündimpuls wird auf den Thyristor 3 gegeben, wenn der Wert des Phasenreferenzsignals E3 den Wert der Steuerspannung schneidet. In dieser Figur wird E3 mit -U verglichen. Es zeigt sich hier, daß, wenn die maschinenseitige Brücke PM als Gleichrichter arbeitet, -Uc positiv und somit Uc negativ ist. Damit ist Uc positiv, wenn die Brücke PM als Wechselrichter arbeitet, d.h. wenn die Maschine M sich im Motorbetrieb befindet.

Fig. 3 zeigt die gesamte erfindungsgemäße Vorrichtung mit der maschinenseitigen Brücke PM und der Synchronmaschine.

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-IC-

Zur Erarbeitung der Phasenreferenzsignale dienen Potentialtransformatoren 8, 9 und 10, deren Primärwindungen an die Phasen U, V und W angeschlossen sind und die in Sternschaltung vorliegen und deren Sekundärwicklungen ebenfalls in Sternschaltung vorliegen, wobei der Nulleiter das Potential 0 Volt aufweist. Diese Transformatoren enthalten jeweils eine Tertiärwicklung, die untereinander dreieckförmig verbunden sind. Durch diese Tertiärwicklungen wird das Potential des Sekundärnulleiters fixiert.

Auf diese Weise erhält man auf den Klemmen F, G, H der Sekundärwicklungen der Transformatoren 8, 9 und 10 die Bilder der Spannungen der Phasen U, V und W.

Diese Bilder werden den Integratorkreisen 11, 12 und 13 über Summierkreise 14, 15 und 16 zugeleitet, deren Aufgabe weiter unten näher erläutert wird. Diese Integratorkreise bestehen aus Operationsverstärkern, die einen Eingangswiderstand und im Gegenkopplungszweig einen Kondensator enthalten. Dementsprechend bestehen die Summierkreise aus Operationsverstärkern, die Eingangswiderstände und im Gegenkopplungszweig einen Widerstand aufweisen.

Am Ausgang dieser Integratoren erhält man somit Signale, die die Integrale der Bilder der Spannungen der Phasen U, V bzw. W sind; da die Spannungen Sinusspannungen sind, weist die Amplitude der Signale am Ausgang der Integratoren einen Term l/u> auf, und da die Maschine M unter praktisch konstantem Magnetfluß arbeitet, d.h. unter einer praktisch zur Frequenz proportionalen Spannung, ist die Amplitude der Signale am Ausgang der Integratoren konstant.

Es braucht nun nur noch die Phase dieser Signale im Verhältnis zur Phase der Spannungen U, V und W richtig einge-

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stellt zu werden. Diese Einstellung erfolgt mithilfe von Umkehrern 17, 18 und 19 und Summierumkehrern 20, 21 und 22.

Aus Fig. 4 erkennt man die relative Stellung der Spannungen der Phasen U, V und W dargestellt durch Vektoren U, V und W.

Nimmt man den Vektor U, so ruft der Summierkreis 14 eine Phasenverschiebung von JC hervor, sodaß sich der Vektor U¹ ergibt; der Integrator 11 führt zu einer Phasenverschiebung von

T^/2, woraus der Vektor U" entsteht. Der Umkehrer 17 ruft eine Phasenverschiebung von Tt hervor, wodurch der Vektor U"¹ entsteht, Auf dieselbe Weise wird der Vektor V nacheinander über V¹ nach V" usw. phasenverschobenο Der Summierumkehrer 20 bildet die Summe U»ι + v", die den Vektor E¹ ₃ ergibt; dann führt man eine Phasen- \erSchiebung von Tt durch, wodurch der Vektor E, entsteht, der in Bezug auf V um 60 nach vorn verschoben ist. Dieses Bezugssignal E, wird dann in einem Differenzverstärker 23 mit der Steuerspannung Uc verglichen, deren Wert den Zündwinkel et des Thyristors 3 bestimmt. Der Ausgang des Differenzverstärkers 23 ist mit der Zündelektrode des Thyristors 3 verbunden. Auf dieselbe Weise wird mithilfe eines das Bezugsäignal E₅ mit dem Steuersignal Uc vergleichenden Differenzverstärkers 24 die Zündelektrode des Thyristors 5 betätigt. Schließlich steuert ein das Bezugssignal E, mit dem Steuersignal Uc vergleichender Differenzverstärker 25 die Zündelektrode des Thyristors 1.

Wird die Reihenfolge der Phasen umgekehrt, d.h. ändert sich die Drehrichtung der Maschine, so ergibt sich hinsichtlich der Zündung des Thyristors 3 beispielsweise eine Vertauschung der Phasen U und W im Diagramm der Fig. 4.

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Will man die geeigneten Signale E₃ und E¹ ₃ erhalten, so sieht man, daß es bei unverändertem V" genügt, das Signal U"¹ durch das Signal W"¹ am Eingang des Verstärkers 20 zu ersetzen. Auf dieselbe Weise lassen sich die an den Eingängen 21 und 22 durchzuführenden Umschaltungen durchführen.

Auf diese einfache Weise lassen sich diese Umschaltungen mithilfe von sechs jeweils in Dreiergruppen in Abhängigkeit der echten Reihenfolge der Phasen U, V, W oder W, V, U gesteuerte Analoggatter erreichen.

Die Thyristoren 4, 2 und 6 werden mithilfe von Diffe- »nzverstärkern 26, 27 bzw. 28 gesteuert, die die Steuerspannung Uc mit Bezugssignalen E4, E2 und E6 vergleichen. Die Bezugssignale E4, E2 und E6 werden aus Signalen E3, E5 und El durch Umkehrschaltkreise 29, 30 und 31 erhalten, die die Signale E3, E5 und El um ITC phasenver schieben.

Obwohl die Integratorkreise 11, 12 und 13 einen großen Teil der Störungen der Bezugssignale E aufgrund der Umschaltungen beseitigen, kann man in die Integratorkreise statt der Spannung der Phase U, V, W die elektromotorische Kraft oder gegenelektromotorische Kraft der Maschine M eingeben. Man stellt somit ein Bild der induktiven und ohm¹sehen Spannungsabfälle der Maschine her, die man mit den Spannungen U, V, W in die Summierer 14, und 16 eingibt.

Die Vorrichtung enthält auch drei Stromwandler 32, 33 und 34, deren Sekundärspulen sternförmig zusammengeschaltet sind, wobei der Nulleiter das Potential 0 Volt aufweist und Widerstände Xu, Xv und Xw zwischen den Nulleiter und jeder der drei freien Klemmen der Sekundärspulen liegen. Die Spannung an den Klemmen jedes Widerstands wird auf einen Eingang der Summierer 14, 15

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bzw. 16 gegeben. Die Spannungen werden mithilfe von Ableitkreisen 35, 36 bzw. 37 abgeleitet und auf einen zweiten Eingang der Summierkreise 14, 15 bzw. 16 gegeben.

In der Praxis muß parallel zu den Kondensatoren der Integratoren 11, 12 und 13 ein Widerstand Z angeordnet werden. Dieser Widerstand ist normalerweise sehr hoch, um die ungewollte Trift der Integratoren unter der Wirkung von Störgleichspannungen zu vermeiden. Im vorliegenden Fall kann vorteilhafterweise ein kleinerer Widerstand Z_;als normalerweise zur Begrenzung der Trift der Integratoren notwendig ist_/vorgesehen werden. Auf diese Weise erhalten sie eine Phasenverschiebung vor Auftreten der Störströme und diese Phasenverschiebung ist umso größer, je kleiner die Frequenz ist. Dieser Effekt ist vorteilhaft, wenn man einen Sicherheitswirikel Jf für die in Wechselrichterbetrieb arbeitende Brücke haben will, der bei abnehmender Frequenz wächst.

Es sei daran erinnert, daß der Sicherheitswinkel sich aus der Gleichung dL + Λ* + ^ = 180° ergibt, bei der ot der Zündwinkel und Γ* der ι Schaltdauer entsprechende Winkel ist.

Die Signale U", V" und W" am Ausgang der Integratoren weisen die Amplitude V/i»J auf, wobei V die einfache Phasenspannung und Cj die Kreisfrequenz ist, so daß diese Signale Bilder des Magnetflusses darstellen. Daher kann man diese Signale air Regelung der Erregung der Maschine M benutzen. Es genügt hierzu, diese Signale gleichzurichten, sie zu summieren und dann die erhaltene Summe mit einer festen Bezugssumme zu vergleichen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 5 wird nachfolgend eine Regelvorriöhtung für die Steuerspannung Uc in Abhängigkeit von den

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durch die Brücke verlaufenden Strömen und von den einfachen Spannungen der Maschine beschrieben. Eine derartige Regelvorrichtung ist bekannt und wird in Steuervorrichtungen für Umrichterbrücken verwendet, die mit fester Frequenz arbeiten. Diese bekannte Regelvorrichtung muß im vorliegenden Fall, in dem die Brücke mit veränderlicher Frequenz arbeitet, mit einer zusätzlichen Vorrichtung versehen werden. In dieser Figur stellt das Signal Uc das auf einen Komparator wie beispielsweise 23 in Fig. 3 gegebene Steuersignal dar. Es wird vereinbart, daß die Brücke PM als Wechselrichter arbeitet, wenn Uc positiv ist.

Die Vorrichtung enthält zunächst einen Regler, der das Signal Uc begrenzt und aus drei Operationsverstärkern 38, 39 und 40 besteht. Der Verstärker 38 ist als UmkehrSummierer geschaltet und addiert die Spannung eines Signals u zur Spannung an der Stelle 41 hinzu; der Verstärker 39 ist als Umkehrer geschaltet und sein Ausgang führt zum Eingang des Verstärkers 38 über eine Diode 42.

Der Verstärker 40 ist ebenfalls als Umkehrsummierer geschaltet und besitzt einen praktisch unendlich großen Verstärkungsfaktor, da sein Ausgang nur über eine Diode 43 an den Eingang rückgekoppelt ist. Außerdem ist der Ausgang des Verstärkers 38 mit dem Eingang des Verstärkers 40 verbunden.

Ferner enthält die Vorrichtung eine Regelung der Spannung der Maschine M. Hierzu werden die Spannungen U", V" und W" (Fig.3) genommen, und je mithübe eines Gleichrichterverstärkers 44 gleichgerichtet. Hierbei wird die negative Halbperiode durch den Verstärker 45 umgekehrt und die positive Halbperiode am Verstärker vorbei zum Ausgang übertragen. Der Verstärker 45 besitzt hierzu eine Diode 46 am Ausgang und eine Diode 47 im Rückkopplungszweig.

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Am Ausgang dieser Schaltungen erfeält man somit stets ein positives Signal. Die drei am Ausgang der Gleichrichterverstärker 44 vorhandenen Signale werden anschließend im Baustein 49 summiert und umgekehrt; dieser Baustein enthält einen Operationsverstärker 48, der als Umkehr Summierer arbeitet» Asa Ausgang erhält man hier so stets eine negative Spannung* die ein Bild der Spannung an den Klemmen der Maschine M ist_o

Schließlich weist die Schaltung noch eine Regelung des über die Brücke laufenden Stroms auf» Hierzu werden am Ausgang der Widerstände Xu, Xv und Xw Signals entnommen,, die die in den drei Phasen der Maschine M fließenden Ströme i , i und i repräsentieren, und man unterwirft sie denselben Umformungen, nämlichpleichrichtung und Summierung durch in den Bausteinen 44' und 49· enthaltene Organe_o Außerdem wird die Amplitude dieser Signale vor ihrer Gleichrichtung mithilfe der Bausteine 50 verändert. Diese Bausteine enthalten je einen Operationsverstärker 60 mit einem Korrekturkreis im Gegenkopplungszweig, so daß der Verstärkungsfaktor der gesamten Schaltung eine Umkehrfunktion der Frequenz ist.

Im beschriebenen Beispiel enthält der Korrekturkreis einen Kondensator 51 und einen in Reihe geschalteten Widerstand R2 sowie einen zum Kondensator und Widerstand parallelgeschalteten Widerstand Rl.

Mithilfe dieser Vorrichtung erhält man am Ausgang ein Signal, das eine Umkehrfunktion der Frequenz ist, so daß fiktiv die Signale i , i und i bei niedrigen Frequenzen erhöht v/erden und somit die durch die Gleichrichter und Summierkreise der Bausteine 44· und 49' durchgeführte Korrektur verstärkt werden kann.

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Um am Ausgang des Bausteins 49" stets ein positives Signal zu erhalten, werden die Dioden 46 und 47 in den Schaltkreisen 44· in umgekehrter Richtung geschaltet als in den Schaltkreisen Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen ι

Wenn die Spannung am Summierpurikt 52 des Verstärkers negativ ist, ist der Ausgang dieses Verstärkers positiv und der Ausgang des folgenden Verstärkers 39 negativ, so daß die Diode 42 sperrt und an der Stelle 41 keine Spannung vorliegt. So wirkt nur das Signal u auf den Verstärker 38 ein und es wird auf dieses Signal, das nur einen Vorzeichenwechsel erfährt, keinerlei Korrektur angewandt.

Wenn dagegen der Summierpunkt 52 positiv ist, ist der Ausgang des Verstärkers 39 ebenfalls positiv, so daß an den Klemme 41 des Eingangswiderstands 53 des Verstärkers 38 eine Spannung auftritt. Da der Verstärkungsfaktor des Verstärkers praktisch unendlich groß ist und der Wert des Widerstands 53 ausreichend klein ist, erhält das Signal am Punkt 41 im Verhältnis zum Signal u Vorrangs Es stellt sich dann ein Gleichgewicht ein, bei dem das Signal Uc gleich der algebraischen Summe der Spannungs- und Strombilder ist, die mit Hilfe der Widerstände 5 4 und 55 erstellt wurde.

Damit der Punkt 52 positiv wird, genügt es, daß die positive Spannung an den Klemmen des Eingangswiderstands 57 des Verstärkers 40 den absoluten Wert der negativen Spannung, die sich aus der Summe der Spannungen an den Klemmen der Widerstände 54 und 55 ergibt, überschreitet. Sämtliche Widerstände .der Regelvorrichtung der Verstärker sind so berechnet, daß dieser Fall eintritt, sobald entweder die Spannungen U", V", W" zu stark

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- 17 abfallen oder die Ströme i , i , i zu sehr ansteigen oder

UVW

die Frequenz dieser Ströme zu niedrig ist oaer das Signal u zu negativ wird.

Selbstverständlich gilt die Erfindung nicht nur für das hier gegebene Beispiel für drei Phasen, sondern für eine beliebige Anzahl von Phasen·

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Claims

Zt Nän 197ί

CGEE ALSTHOM S.A.

13, rue Antonin Raynaud 92309 LEVALLOIS-PERRET, Frankreich

STEUERVORRICHTUNG FÜR EINE THYRISTOR-UMRICHTERBRÜCKE

PATENT ANSPRÜCHE

Steuervorrichtung für eine Thyristor-Umrichterbrücke zur Speisung einer Synchronmaschine, die mit veränderlicher Geschwindigkeit bei jedoch konstanter Induktion läuft, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündimpulse jedes Thyristors (1-6) der Brücke sich aus dem Vergleich eines Steuersignals (tJ ) , das in Abhängigkeit vom für den zu zündenden Thyristor gewünschten Zündwinkel Ot gewählt wird, mit einem sinusförmigen Phasenreferenzsignal ergebten, dessen Amplitude von der Betriebsfrequenz der Brücke unabhängig gemacht wird.

2 — Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die verschiedenen Phasenreferenzsignale aus Bildern der Spannungen der drei an den Wechselspannungsklemmen der Brücke abgreifbaren Phasen der Maschine ableitet, wobei jedes Bildsignal einem Integratorkreis (11-13) und darauf einem Phasenverschiebungskreis (17-22) zugeführt wird, in dem eine Phasenvoreilung um J€ /3 bewirkt wird«

3 - Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie darüberhinaus Mittel enthält, mit denen für jede an die Brücke geschaltete Phase ein Bild des induktiven Spannungsabfalls dieser Phase und ein Bild ihres ohm¹sehen Spannungsabfalls erarbeitet werden, wobei diese beiden Bilder zusammen mit dem Bild für die Spannung derselben Phase an den Brückenklemmen über einen Summierkreis in den Integratorkreis eingegeben werden.

4 - Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennze. ichnet, daß die Integratorkreise (11-13) jeweils in Gegenkopplung einen Widerstand (Z) enthalten, so daß die Integratoren unabhängig vom Auftreten von Störungen eine Phasenverschiebung einführen, die mit abnehmender Frequenz zunimmt,

5 - Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bilder des Widerstandsabfalls und Induktionsabfalls für jede Phase mithilfe eines Stromwandlers (32-34) erhalten werden, dessen Sekundärwicklung an einen Widerstand (X) angeschlossen ist, von dem eine Klemme an einem Referenzpotential liegt und von dem die andere Klemme mit einem Ableitungskreis (35-37) verbunden ist.

6 - Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der im Bedarfsfall das normalerweise verwendete Steuersignal, wenn es das dem Motorbetrieb entsprechende Vorzeichen aufweist, durch ein Steuersignal ersetzt wird, das dadurch hergestellt wird, daß die algebraische Summe aus den mit verändertem Vorzeichen versehenen Bild der Summe der gleichgerichteten Drei-

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phasenspannungen der Maschine und aus dem Bild des über die Brücke laufenden Gleichstroms Ic gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Bild ' des über die Brücke laufenden Gleichstrom (Ic) fiktiv gemäß einer Umkehrfunktion der Frequenz erhöht wird, bevor es mit dem mit verändertem Vorzeichen versehenen Bild der Summe der gleichgerichteten Dreiphasenspannungen der Maschine algebraisch summiert wird.

7 - Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Bild des Buückengleichstroms I fiktiv gemäß einer Umkehrfunktion der Frequenz der Maschine erhöht wird, bevor es algebraisch mit dem vorzeichenverkehrten Bild der Summe der gleichgerichteten Drehspannungen der Maschine summiert wird.

8 - Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die am Ausgang der Integratorkreise (11-13) erhaltenen Signale nach Gleichrichtung, Summierung und Vergleich mit einem festen Bezugsvfert direkt für die Regelung der Erregung der Synchronmaschine verwendbar sind.

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