DE2911520A1

DE2911520A1 - Verfahren und einrichtung zur speisung eines verbrauchers aus einer mehrphasigen elektrischen leistungsquelle

Info

Publication number: DE2911520A1
Application number: DE19792911520
Authority: DE
Inventors: Willard Bruce Jarvinen
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1978-03-24
Filing date: 1979-03-23
Publication date: 1979-09-27
Also published as: JPS5532490A; IT7921205A0; SE7902496L; IT1112400B; GB2017430B; GB2017430A

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren und Einrichtungen zur Speisung eines Verbrauchers durch eine mehrphasige elektrische Leistungsquelle. Insbesondere betrifft die Erfindung Leistungswandlersysteme, die parallelgeschaltete Gleichrichter zur Erhöhung der einem Verbraucher zuführbaren Leistung enthalten.

Es ist bekannt, parallelgeschaltete Gleichrichter zu verwenden, wenn hohe elektrische Leistungen benötigt werden. Solche Parallelschaltungen haben oft die Form von z.B. zwei parallelgeschalteten Dreiphasenbrücken. Die Ausgangsspannung kann durch Reihenschaltung von zwei oder mehr Gleichrichterbrücken erhöht werden. In Fällen, in denen hohe Leistungen benötigt werden und mit unkonventionellen Zündverfahren ge-

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arbeitet wird, können gewisse Schwierigkeiten auftreten. Eines dieser Probleme hängt mit den Transformatoren zusammen, die Systemen hoher Leistung gewöhnlich zugeordnet sind. Bei solchen Systemen besteht die Gefahr, daß die Sekundärseite in den Sättigungsbereich ausgesteuert wird, wodurch starke Oberwellen auftreten, die zusätzliche Verluste und eine Erwärmung der Transformatoren verursachen.

Bei vielen Anlagen, die mit hoher Leistung arbeiten, gewinnt außerdem der Leistungsfaktor ein beträchtliches Gewicht. Zum Beispiel müssen bei Antrieben für große Bagger, die normalerweise über sehr lange Schleppkabel gespeist werden, die Kabel bei niedrigem Leistungsfaktor entsprechend stärker bemessen werden als bei hohem Leistungsfaktor. Die Kosten für die Kabel und gegebenenfalls auch die Verluste werden dadurch entsprechend höher. Ein niedriger Leistungsfaktor kann außerdem erhöhte Anforderungen an das Versorgungsunternehmen stellen und es können gegebenenfalls Zuschläge oder höhere Gebühren usw. erhoben werden.

Es ist bekannt, daß der Leistungsfaktor einer mehrphasen Leistungswandlereinheit, wie einer Dreiphasenbrücke, durch Verwendung einer Brücke gesteuert und verbessert werden kann, welche einen gesteuerten Gleichrichter für die Verbindung jeder Phase der Leistungsquelle mit dem Verbraucher sowie einen zusätzlich gesteuerten Gleichrichter, der den Nulleiter des Systems mit dem Verbraucher verbindet, enthält. Der Aufbau und der Betrieb einer Brücke dieser Art, durch den der Leistungsfaktor und die Kenngrößen verbessert werden können sowie ein Verfahren zur Hintereinanderschaltung mehrerer solcher Brücken zur Erhöhung der Ausgangsleistung ist in der DE-OS 27 46 685 beschrieben. Durch die Hintereinanderschaltung läßt sich bei diesen Einrichtungen zwar die Ausgangsleistung erhöhen, sie sind jedoch hinsichtlich des Stromes begrenzt, da bestimmte Gleichrichter den vollen Laststrom führen müssen.

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Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Leistungswandlung, die gesteuerte Phasen- und Nulleitergleichrichter enthalten und ein entsprechendes Verfahren zur Leistungswandler zu verbessern, insbesondere den Nennstrom zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Einrichtung gelöst.

Die Erfindung löst die obige Aufgabe und erzielt weitere Vorteile durch Schaffung einer Einrichtung zur Speisung eines Verbrauchers aus einer mehrphasigen Wechselstromquelle durch eine erste und eine zweite Gleichrichterbrücke, die jeweils mindestens ein Paar in Reihe geschalteter steuerbarer Gleichrichter enthalten, die jeder Phase der Stromquelle zugeordnet sind. Durch geeignete Schaltungen werden die den Gleichrichtern einer ersten Brücke zugeführten Spannungen bezüglich denen die der zweiten Brücke zugeführt werden, phasenverschoben und es wird mit einem Steuerverfahren gearbeitet, bei welchem alle Phasengleichrichter, die mit einer Leiterschiene verbunden sind, den Verbraucher als Gruppe speisen, während die Phasengleichrichter, die mit der anderen Leiterschiene verbunden sind, als zweite Gruppe arbeiten, wodurch die dem Verbraucher zugeführte Leistung gesteuert wird.

Durch die Erfindung wird also ein Leistungswandlersystem oder eine Gleichrichterschaltung geschaffen, die parallel arbeitende Mehrphasenbrücken enthätl, wobei alle Phasengleichrichter, die mit einer positiven Ausgangsleitung verbunden sind, als eine Gruppe arbeiten und alle Phasengleichrichter, die mit einer negativen Ausgangsleitung verbunden sind, als zweite Gruppe arbeiten. Durch das selektive gesteuerte Zünden der Gleichrichter der beiden Gruppen entsprechend bestimmter Betriebsarten kann die Leistungsabgabe der Einrichtung an einen Gleichstromver-

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4,^i ι ι »/ /.

braucher zwischen einem positiven und einem negativen Grenzwert der Einrichtung mit einem hohen Leistungsfaktor bewirkt werden.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung oder bevorzugtes Verfahren zu dessen Betrieb unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielsweise erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild einer Einrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung arbeitet;

Fig. 2 eine graphische Darstellung von Spannungsverläufen, auf die bei der Erläuterung der Erfindung Bezug genommen wird;

Fig. 3a bis 3h ein Ausführungsbeispiel für eine in Fig. 1 nur in Blockform dargestellte Zündschaltung zur Steuerung der Brückengleichrichter der Einrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 4 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels eines in Fig. 3 nur in Blockform dargestellten Schaltungsteils; und

Fig. 5 eine graphische Darstellung des zeitlichen Verlaufs von elektrischen Größen, auf die bei der Erläuterung der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 4 Bezug genommen wird.

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In Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Einrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. Die Einrichtung hat drei Eingangsklemmen L-, L- und L₃, die zum Anschluß an eine Leistungsquelle, z.B. ein Drehstromnetz, dienen und mit einer in Dreischaltung geschalteten Primärseite 10 eines Transformators verbunden sind. Der Transformator hat ferner zwei im ganzen mit 12 und 14 bezeichnete Sekundärteile. Der Sekundärteil 12 enthält drei Sekundärwicklungen in Sternschaltung mit drei Klemmen X1, X3 und X5 sowie einem Stern- oder Nullpunkt N. Der Sekundärteil 12 als solches enthält drei Wicklungen X1-N, X3-N und X5-N. Die Ausgangsspannungen an diesen drei Wicklungen sind in Bezug aufeinander um 120° in der Phase verschoben. Der Sekundärteil 14 enthält in entsprechender Weise drei Sekundärwicklungen in Sternschaltung mit einem Stern- oder Nullpunkt N und drei Klemmen X2, X4 und X6. Wie in Fig. 1 schematisch dargestellt ist, sind die Wicklungen des Sekundärteils 14 bezüglich denen des Sekundärteils 12 derart in der Phase verschoben, daß die beiden Sekundärteile bei Verbindung ihrer Sternpunkte N zusammen einen sechsphasigen Ausgang X1, X2, X3, X4, X5 und X6 hätten.

Der Sekundärteil 12 ist mit einer ersten Dreiphasenbrücke verbunden, wie sie aus der DE-OS 27 46 685 bekannt ist. Diese Brücke ist die eine von zwei Brücken einer Leistungswandlereinheit 16 und enthält drei gesteuerte Gleichrichter 1P1A, 3P2A und 5P3A für die positive Phase oder Halbwelle sowie drei gesteuerte Gleichrichter 4N1A, 6N2A und 2N3A für die negative Phase oder Halbwelle. Insbesondere sind der Phasenwicklung X1-N zwei Gleichrichter 1P1A und 4N1A in Reihe geschaltet und zugeordnet. In entsprechender Weise ist der Phasenwicklung X3-N das Gleichrichterpaar 3P2A und 6N2A zugeordnet und der Phasenwicklung X5-N das Gleichrichterpaar 5P3A und 2N3A zugeordnet. Der Nullpunkt des Sekundärteils 12 ist mit der Verbindung zweier Nulleitergleichrichter NP4A und NN4A verbunden, wie es in der oben erwähnten Offenlegungsschrift beschrieben ist.

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In entsprechender Weise ist der Sekundärteil 14 des Transformators mit einer zweiten Gleichrichterbrücke verbunden, die Gleichrichter 4P1B, 6P2B, 2P3B für die positive Phase und drei Gleichrichter 1N1B, 3N3B und 5N3B für die negative Phase enthält. In dem vorliegenden speziellen Fall ist die Phasenwicklung X2-N dem Gleichrichterpaar 2P3B und 5N3B zugeordnet und die Phasenwicklung X4-N dem Gleichrichterpaar 4P1B und 1N1B. Die Phasenwicklung X6-N ist zwischen die Gleichrichter 6P2B und 3N2B geschaltet und zwei Neutral- oder Nulleitergleichrichter NP4B und NN4B sind mit dem Sternoder Nullpunkt N des Sekundärteils 14 verbunden. Alle Gleichrichter, deren Bezeichnung an der zweiten Stelle den Buchstaben "P" enthalten, sollen als zu einer positiven Gruppe gehörig angesehen werden und sind über eine positive Leiterschiene 20 und einen Zwischenphasentransformator 24 mit einer Seite oder Klemme einer Last oder eines Verbrauchers 18 verbunden, der im vorliegenden Falle als Motor 18 dargestellt ist. In entsprechender Weise sind die Anoden aller Gleichrichter mit dem Buchstaben "N" in der zweiten Stelle ihrer Bezeichnung mit einer negativen Leiterschiene 22 verbunden, die an die andere Seite oder Klemme des den Verbraucher darstellenden Motors 18 angeschlossen ist. Der Transformator 24 ist für die Stromaufteilung auf die beiden Brücken erforderlich und übt auch eine gewisse Filterwirkung aus. Selbstverständlich kann der Zwischenphasentransformator auch der negativen Leiterschiene 22 zugeordnet sein oder man kann jeder Leiterschiene einen solchen Transformator zuordnen, der dann entsprechend kleiner bemessen werden kann.

Die Einrichtung gemäß Fig. 1 enthält ferner eine nur in Blockform dargestellte Gleichrichter-Zündsteuerung 26, die Zündsignale für die Steuerelektroden der 16 steuerbaren Gleichrichter oder Thyristoren der Leistungswandlereinheit liefert. Die Ausgangssignale der Gleichrichter-Zündsteuerung

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26 für die verschiedenen steuerbaren Gleichrichter werden der Einfachheit halber mit den gleichen Bezeichnungen für die Gleichrichter selbst bezeichnet und um die Zeichnungen nicht zu unübersichtlich zu machen, sind nur zwei der Verbindungen zwischen der Gleichrichter-Zündsteuerung und den Steuerelektroden der durch sie gesteuerten Gleichrichter dargestellt. In der Praxis ist natürlich für jeden Gleichrichter eine solche Steuerleitung vorgesehen.Wie unter Bezugnahme auf die folgenden Figuren noch näher erläutert werden wird, ist die Zündsteuerung 26 hinsichtlich der Erzeugung der Zündsignale mit der Spannung der Leistungsquelle synchronisiert. Diese Synchronisierung erfolgt über eine Verbindung mit zwei Leitungen 28 und 30, die an die Klemme X1 bzw. X5 angeschlossen sind.

Bei der praktischen Verwirklichung der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung können als Gleichrichter in der Leistungswandlereinheit 16 irgendwelche geeigneten steuerbaren Gleichrichtertypen verwendet werden, im allgemeinen wird man sogenannte 'Thyristoren" verwenden, deren üblichster Typ der steuerbare Siliziumgleichrichter oder SCR ist. Bekanntlich werden Bauelemente dieser Art leitend, wenn man zwischen die Anode und die Kathode der Einrichtung eine in Flußrichtung gepolte Spannung und gleichzeitig ein geeignetes Steuer- oder Zündsignal an die Gate- oder Steuerelektrode legt.

Aus Fig. 2 ist die relative Lage der Zeitspannen ersichtlich, während derer die verschiedenen Phasen-Gleichrichter der Einheit 16 leitend gemacht werden können. Vor der Besprechung der Fig. 2 sollen jedoch noch einige Begriffe der Leistungselektronik definiert werden. Das Leitendmachen oder Durchschalten eines Gleichrichters wird, wie erwähnt, normalerweise dadurch bewirkt, daß man der Steuerelektrode des Gleichrichters in einem bestimmten Zeitpunkt, der auf die angelegte Spannung bezogen wird, einen Impuls oder Impulszug zuführt.

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Dieser Zeitpunkt wird normalerweise in elektrischen Graden angegeben und die Anzahl der von einem Bezugspunkt aus gerechneten elektrischen Grade wird normalerweise als Zündwinkel α bezeichnet. Es ist üblich, den Winkel α auf die Überkreuzung von zwei Phasenspannungen der Leistungsquelle zu rechnen. Dementsprechend ist in Fig. 2 der positive Überkreuzungs- oder Überschneidungspunkt der Phasen X1-N und X5-N mit dem Zündwinkel α = 0° für die Gleichrichter 1P1A und 1N1B bezeichnet.

In Fig. 2 sind die auf den Nullpunkt bezogenen Phasenspannungen dargestellt, die an den sechs Sekundärwicklungen der beiden Sekundärteile 12 und 14 auftreten. Die sechs Phasenspannungen sind mit den gleichen Bezeichnungen versehen, wie die Wicklungen, denen sie auftreten. Direkt unter den Spannungsverläufen ist jeweils der zulässige Beginn der Leitungsoder Durchschaltperioden für die 12 Phasengleichrichter der Einheit 16 angegeben. Wie ersichtlich, kann das Durchschalten oder der Beginn der Leitungsperiode jedes Phasengleichrichters innerhalb eines Phasenwinkelbereiches von 180° erfolgen. Die Gleichrichter 1P1A und 1N1B können also während der Zeitspanne, die dem auf den Bezugspunkt bezogenen Phasenwinkelbereich von 0 bis 180° entspricht, gezündet oder durchgeschaltet werden. In entsprechender Weise kann der zulässige Beginn der Leitungsperiode der beiden Gleichrichter 2P3B und 2N3A im Bezugs-Phasenwinkelbereich von 60 bis 240° liegen, während die Gleichrichter, deren Bezeichnung mit "3" beginnt, während der Zeitspanne zwischen den Bezugs-Phasenwinkeln 120° und 300° gezündet werden können. Die Gleichrichter, deren Bezeichnung mit einer "4" beginnt, können im Bezugs-Phasenwinkelbereich von 180° bis 360° zu leiten beginnen, während die Gleichrichter, deren Bezeichnung mit einer "5" beginnt, während einer Zeitspanne gezündet werden können, die beim Bezugs-Phasenwinkel 240° beginnt und bis zum Bezugs-Phasenwinkel 60° der nächsten Periode dauert. Die Gleichrichter 6P2B und 6N2A können zwischen dem Bezugs-Phasenwinkel 300° und dem Bezugs-Phasenwinkel 120°

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der nächsten Periode zu leiten beginnen. Hieraus ist ersichtlich, daß die Steuereinheit 26 in Fig. 1 in der Lage sein muß, Zündsignale bei jedem beliebigen Winkel zwischen 0° und 360° zu liefern, um einen vollständigen Betrieb zu gewährleisten. Die Nulleiter-Gleichrichter der Einheit 16 können zu irgendeinem Zeitpunkt gezündet werden, indem ihre Anode positiv bezüglich der Kathode ist, und es muß möglich sein, sie während einer Zeitspanne von 360 elektrischen Graden dreimal zu zünden, d.h. dreimal während jeder Periode der Netz-Grundfrequenz und bei den folgenden Bezeichnungen und Erläuterungen wird daher davon ausgegangen, daß jeder neutrale oder Nulleiter-Gleichrichter drei O°-Punkte in den 360° des Grundzyklus hat.

Die Arbeitsweise der Einheit nach dem erfindungsgemäßen Verfahren unterscheidet sich von dem Stand der Technik darin, daß die zwei Brücken der Einheit 16 nicht in konventioneller Weise gezündet oder durchgeschaltet werden, sondern so, daß alle Gleichrichter, die mit der positiven Leiterschiene 20 (Fig. 1) verbunden sind als eine Gruppe gezündet oder durchgeschaltet werden und alle Gleichrichter, die mit der negativen Leiterschiene 22 verbunden sind, als eine zweite Gruppe gezündet oder durchgeschaltet werden. Dies wird gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht durch die Phasenverschiebung der beiden Transformator-Sekundärteile 12 und 14, welche im wesentlichen gewährleistet, daß sich etwa entstehende primäre Gleichströme aufheben und dadurch eine Sättigung der übergänge bzw. des Transformators verhindert, und durch das Vorhandensein des Zwischenphasen-Transformators 24 in der positiven Leiterschiene 20. Beim üblichen Parallelbetrieb der Brücken werden die dem Primärteil 12 zugeordneten Gleichrichter als eine Einheit und die dem Sekundärteil 14 zugeordneten Gleichrichter als zweite Einheit gezündet. In diesem Falle würde das Zünden so zu erfolgen haben, daß die beiden Einheiten oder Brücken zu-

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sammen durchgesteuert werden und beide die gleiche Ausgangsspannung liefern. Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht demgegenüber sowohl eine größere Flexibilität als auch eine Verbesserung des Leistungsfaktors durch eine Art von Reihenschaltung, die in mancher Hinsicht mit derjenigen gemäß der erwähnten Offenlegungsschrift vergleichbar ist.

Für das Zünden der Gleichrichter der Leistungswandlereinheit gibt es theoretisch verschiedene Möglichkeiten mit speziellen Ergebnissen, ein besonders vorteilhaftes Zündschema gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung ist in der folgenden Tabelle 1 angegeben.

	Ausgang (X EU_n)	Tabelle	1	P Neutral SCR NP4A	N Phase N Neutral SCR 1MB SCR NN4A	Aus
Betriebs art	1 - 40,933	P Phase SCR 1P1A	Aus	0°	Aus
1	0,933 - 0,5	0 - 30°	° kontinuier lich	0°	30° Aus
2	0,5 - 0,43	30° - 150	kontinuier lich	0 -	- 150° kontinuier lieh
3	0,43 - 0	Aus	kontinuier lich	30°	kontinuier lieh
4	0 - 0,21	Aus	60° - 90° 180° -210° 300° -330°	Aus	kontinuier
5	0,21 --0,433	<150°	Aus	Aus	> lieh 0°-30°
6	0,433 - -0,644	115°-150°	Aus	120^c	120°-150° 240°-270° '-150° Aus
7	0.644 - -0,866	150°	Aus	115^C
8	150°

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In Tabelle 1 sind acht Betriebsarten aufgeführt und die Ausgangsspannung ist als Funktion der maximal möglichen Ausgangsspannung E_no angegeben, die die Leistungswandlereinheit 16 im belastungsfreien Zustand zu liefern vermag. Die in der Tabelle aufgeführte spezielle Operationsfolge ist eine Operationsfolge, die für ein hinsichtlich des Leistungsfaktors optimales Verhalten der Leistungswandlereinheit 16 und des Gesamtsystems ausgelegt ist. Bei Betrachtung'der Tabelle 1 ist sofort ersichtlich, daß nicht alle, sondern nur spezielle Gleichrichter der Einheit 16 aufgeführt sind. Wie die Tabelle dazu verwendet werden kann, die Durchschaltperioden oder Zündwinkel der übrigen Gleichrichter zu bestimmen, wird im Anschluß an die folgende einleitende Erläuterung der Tabelle angegeben.

Wie die Tabelle zeigt, wird in der Betriebsart 1, welche den Ausgangsspannungsbereich von 1 bis +0,933 der maximalen Ausgangsspannung E umfaßt, wird die P-Phasenzelle bzw. der P-Phasengleichrichter 1P1A mit einem Zündwinkel α von 0 bis 30° gezündet. Die Nulleiterzelle bzw. der Nulleiter-Gleichrichter NP4A wird nicht gezündet, während die N-Phasenzelle bzw. der N-Phasengleichrichter 1N1B bei 0° gezündet wird, so daß dieser Gleichrichter für die Phasenspannung im wesentlichen als Diode arbeitet. Der N-Nulleitergleichrichter NN4A wird gesperrt gehalten. In der Betriebsart 2 ändert sich die Ausgangsspannung von 0,933 bis 0,5 von E , wenn die P-Phasenzelle bzw. der P-Gleichrichter 1P1A bei einem Winkel zwischen 30° und 150° gezündet wird, während der P-Nulleitergleichrichter dauernd durchgeschaltet ist. (Ein dauerndes Durchschalten oder Zünden soll hier bedeuten, daß der Nulleiter-Gleichrichter immer dann durchschaltet, wenn er in Flußrichtung vorgespannt wird, d.h. bei einem entsprechenden Nulldurchgang der zugehörigen Phasenspannung.) Der N-Phasengleichrichter 1N1B wird wieder bei 0° gezündet, während der N-NuIlleitergleichrichter gesperrt gehalten wird. Bei 0,5 E arbeitet die Brücke mit ihrer halben Kapazität oder Nennspannung und daher wird, wie die Betriebsart 3 zeigt, der P-Phasengleich-

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richter gesperrt gehalten, während der P-Nulleitergleichrichter dauernd durchgeschaltet ist und die positive Gleichrichtergruppe im wesentlich kurzschließt. Der N-Phasengleichrichter wird nun bei Winkeln zwischen 0 und 30° gezündet, während der N-Nulleitergleichrichter gesperrt gehalten wird. In der Betriebsart 4, die den Ausgangsspannungsbereich von 0,43 E bis 0 V umfaßt, wird die P-Phase gesperrt gehalten und der P-Nulleitergleichrichter kontinuierlich gezündet, während der Phasenwinkel des N-Phasengleichrichters im Bereich von 30° bis 150° weiter verzögert wird und der N-Nulleitergleichrichter dauernd gezündet ist.

Die Betriebsarten 5 bis 8 liefern eine negative Spannung (d.h. eine Spannung der entgegengesetzten Polarität) an den Motor, so daß dieser im Rückwärtslauf oder im vierten Quadrant betrieben werden kann. Es dürfte nicht notwendig sein, den Rest der Tabelle Punkt für Punkt durchzugehen, da entsprechende Verhältnisse vorliegen wie bei den oben erläuterten Betriebsarten. Hinsichtlich der Betriebsart 5 sei jedoch folgendes bemerkt: Hier ist für die P-Phasenzelle 1P1A ein Zündwinkel " < 150°" angegeben. Dies ist als "kleiner als 150°" zu lesen und soll die Tatsache zum Ausdruck bringen, daß der angegebene Winkel die theoretische Grenze ist, die nur dann erreichbar ist, wenn die Kommutationszeit gleich sein soll.In der Praxis läßt sich die Kommutationszeit jedoch nicht zu 0 machen, und man muß für die Kommutation eine gewisse Zeitspanne zulassen, d.h. es müssen genügend Voltsekunden in der Rückwärtsrichtung vorhanden sein, um eine Kommutation zu ermöglichen. In der Praxis können für die Kommutation bekanntlich zwischen 15 und 30° erforderlich sein.

Ein zweiter Punkt, der ebenfalls erläutert werden soll, betrifft die drei Angaben für die Zündung der Nulleiter-Gleichrichter in den Betriebsarten 5 und 7. Es war bereits erwähnt worden, daß diese Gleichrichter oder Zellen mit einem

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120°-Zyklus arbeiten und nicht mit einem 360°-Zyklus wie die Phasengleichrichter, und die drei Angaben tragen dieser Tatsache Rechnung.

Die Zündzeiten oder Zündwinkel α der übrigen Gleichrichter der Einheit 16 können aus den Angaben aus der Tabelle 1 in Verbindung mit der Darstellung in Fig. 2 ganz leicht bestimmt werden. Die Phasenverschiebungen bezüglich des O°-Bezugspunktes, die unter den Diagrammen angegeben sind, sind die Phasenverschiebungen, die zu den in der Tabelle 1 angegebenen speziellen Zündwinkeln zu addieren sind, um die Zündwinkel der übrigen Phasengleichrichter zu bestimmen. Beispielsweise können die Zündwinkel α für die Gleichrichter 2P3B und 3N3A, gemessen von einem gemeinsamen 0°-Punkt dadurch bestimmt werden, daß beim 60° zu dem in der Tabelle für die Gleichrichter 1P1A bzw. 1N1B angegebenen Zündwinkel addiert. In entsprechender Weise erhält man die Zündwinkel α für die Gleichrichter 3P2A und 3N2B, indem man 120° zu den Zündwinkelwerten addiert, die in Tabelle 1 für die Gleichrichter 1P1A und 1N1B angegeben sind. In entsprechender Weise werden auch die übrigen Zündwinkel ermittelt. Selbstverständlich gilt die Angabe "Aus" in Tab. 1 für alle entsprechend geschalteten Gleichrichter.

Hinsichtlich der neutralen oder Nulleiter-Gleichrichter ist auch hier die Situation deswegen etwas anders, weil diese Gleichrichter mit einem 120°-Zyklus und nicht mit einem 360°- Zyklus arbeiten. Also wenn der P-Nulleitergleichrichter NP4A dauernd durchgeschaltet oder aus ist, wird der Gleichrichter NP4B in der gleichen Weise gesteuert. Wenn eine Phasensteuerung des Gleichrichters NP4A stattfindet, wie in der Betriebsart 5, wird auch die Phase des Zündwinkels des Gleichrichters NP4B gesteuert, die Zündwinkel werden sich jedoch um 60° von denjenigen unterscheiden, die in der Tabelle 1 angegeben sind. Dieselbe Beziehung gilt auch für die Gleichrichter NN4A und NN4B, wobei hier selbstverständlich die Phasensteuerung

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in der Betriebsart 7 stattfindet.

Aus der Tabelle 1 ist ohne weiteres ersichtlich, daß die überlegte und spezielle Steuerung der Zündung der Zellen oder Gleichrichter der Einheit 16 den Spannungsbereich von +E _ bis -0,866 E zu erfassen gestattet. (Eine weitere Annäherung an die Spannung -E_no ist möglich, dieser Wert kann jedoch wegen der erforderlichen endlichen Kommutierungszeit praktisch nicht erreicht werden.) Da die Einheit 16 als Ganzes eine Art von Parallelschaltung darstellt, ergibt sich außerdem im wesentlichen eine Verdoppelung des Nennstromes und damit der Nennleistung der Brücke. Durch die Möglichkeit nicht nur die Phasengleichrichter, sondern auch die Nulleitergleichrichter zu steuern, ist weiterhin eine hochgradige Kontrolle des Leistungsfaktors möglich. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die in Fig. 1 dargestellte Konfiguration für die Erfindung nicht wesentlich ist und daß eine Brücke möglich und brauchbar ist, die genauso geschaltet ist wie Fig. 1 zeigt, mit der Ausnahme, daß die Nulleiter-Gleichrichter fehlen. Das Vorhandensein der Nulleiter-Gleichrichter erhöht die Flexibilität der Kontrolle des Leistungsfaktors jedoch, wie erwähnt, erheblich, was auch aus der Tabelle 1 ersichtlich ist.

In den Fig. 3a bis 3h ist eine vorteilhafte Möglichkeit für die Erzeugung von Zündsignalen für die Gleichrichter der oben beschriebenen Einheit 16 dargestellt, also eine Möglichkeit für die Realisierung der in Fig. 1 in Blockform dargestellten Gleichrichter-Zündsteuerung 26. Die Zündsteuerung gemäß Fig.3a bis 3h ist für das Grundprinzip der Erfindung nicht wesentlich, sie stellt jedoch eine vorteilhafte Ausgestaltung einer Einrichtung gemäß der Erfindung dar. Der in Fig. 3a dargestellte Schaltungsteil enthält eine Phasenregel- oder Phasenstabilisierungsschleife 32, die mehrere Ausgangssignale liefert, die in einer bestirnten Phasen- oder Zeit-Beziehung bezüglich

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einer Netz- oder Eingangsreferenzspannung stehen. Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel für eine solche Schaltung wird später noch erläutert. Es genügt im Augenblick festzustellen, daß die phasenstabilisierte Schaltungsanordnung 32 durch zwei Eingangssignale gesteuert wird, die ihr über die Leitungen 28 und 30 von den Klemmen X1 bzw. X5 zugeführt werden, und daß sie eine Reihe von AusgangsSignalen liefert, die Phasenverschiebungen oder Phasenabstände von 15/16 Grad haben und die Phasen- oder Zeitverhältnisse zwischen 0 und 360 elektrischen Graden definieren. Diese Signale werden einer Phasenleitung 34 zugeführt, die eine entsprechende Anzahl von Adern hat und bilden ein Eingangssignal in Form eines "A-Wortes" für eine Anzahl von Vergleichern 35 bis 50 (Fig. 3a bis 3h). Die Vergleicher 35 bis 50 sind den 16 Gleichrichtern der Leistungswandlereinheit 16 entsprechend zugeordnet. Den Vergleichern 35 bis 50 wird ferner jeweils ein zweites Eingangssignal von einem entsprechenden Festwertspeicher (ROM) 55 bis 70 zugeführt. Die Festwertspeicher 55 bis 70 sind wie die Vergleicher jeweils einem entsprechenden Gleichrichter der Brücken zugeordnet und enthalten in individuell adressierbaren Plätzen Angaben über die Zündwinkel. Wie aus den Fig. 3a bis 3h ersichtlich ist, werden die Ausgangssignale der verschiedenen Festwertspeicher den entsprechenden Vergleichern in Form eines "B-Wortes" zugeführt. Wie noch näher erläutert werden wird, liefert ein Vergleicher ein Vergleich-Ausgangs signal, das das Zünden des zugehörigen Gleichrichters bewirkt, wenn das Α-Wort von der Phasenleitung gleich dem B-Wort vom Festwertspeicher ist.

Den Festwertspeichern 55 bis 70 werden EingangsSignaIe über eine mehradrige Referenz- oder Adressenleitung 72 zugeführt. Bei dem dargestellten speziellen Auführungsbeispiel ist die Adressenleitung 72 eine 9-Bit-Leitung, so daß in hexadezimaler Zahlendarstellung Adressen oder Angaben von 0 0 0

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bis 1FF möglich sind. Die den Festwertspeichern 55 bis 70 über die Adressenleitung 72 tatsächlich zugeführte Adresse kann von einer Vielzahl von Systemen geliefert werden. Zur Vereinfachung dieser Darstellung soll angenommen werden, daß die Adressen durch eine Anzahl (neun) Kippschalter 74 erzeugt werden, deren bewegliches Kontaktstück entweder mit einer Masseleitung 76 oder mit einer an eine positive Spannung von z.B. +5V angeschlossene Leitung 78 verbunden werden kann. Der Einfachheit halber kann ferner angenommen werden, daß die Kippschalter von Hand einstellbar sind, so daß sich eine gewünschte Betriebsart durch entsprechendes Einstellen der Kippschalter wählen läßt. Die Adressen können offensichtlich und v/erden im allgemeinen in der Praxis auch die Funktion irgendwelcher System-Betriebsparameter sein. Die Einstellung kann beispielsweise durch einen Rückführungsparameter erfolgen, wie die Ist-Drehzahl eines als Verbraucher angeschlossenen Motors.

Die Arbeitsweise der Einheit 16 in Fig. 1 wird unabhängig davon, woher die Adressensignale stammen, entsprechend den Adressensignalen auf der Leitung 72 gesteuert. Die Festwertspeicher werden jeweils entsprechend der auf der Adressenleitung 72 liegenden Adresse ein Ausgangssignal an den zugehörigen Vergleicher liefern. Dieses Ausgangssignal ist das bereits erwähnte B-Wort. Das Ausgangssignal eines speziellen Festwertspeichers hängt selbstverständlich vom Inhalt des adressierten Speicherplatzes ab.

Um die in Tabelle 1 angegebene Arbeitsweise zu erreichen, können beispielsweise in den 16 Speicherplätzen 0 0 0 bis 1 F F der 16 Festwertspeicher die im Anhang A aufgeführten Werte gespeichert werden. Die Tabelle 1 und der Anhang A dürften in Verbindung mit den Fig. 3a bis 3h im Prinzip keiner Erläuterung bedürfen, ein paar erklärende Worte können jedoch

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trotzdem nützlich sein. Da jede Phasenzelle, d.h. jeder Phasengleichrichter im Bereich zwischen 0 und 360° zünden können muß, müssen die im zugeordneten Festwertspeicher diesen Bereich erfassen. Bei dem vorliegenden Beispiel, bei dem die 360°-Periode in Abschnitte von 15/16 Graden unterteilt ist, genügen hierfür neun Bits, wie die folgende Tabelle 2 zeigt.

	Tabelle 2	0	0
Hexadezimalzahl		15°	15/16°
0	0	30°	1 14/16°
1	240°	45°	2 13/16°
2	Sperrung	60°	3 3/4°
3	Sperrung	75°	4 11/16°
4	nicht	90°	5 5/8°
5	verfügbar	105°	6 9/16°
6		120°	7 1/2°
7		135°	8 7/16°
8		150°	9 3/8°
9		165°	10 5/16°
A		180°	11 1/4°
B		195°	12 3/16°
C		210°	13 1/8°
D		225°	14 1/16°
E
F









r

Aus den Fig. 3a bis 3f ist ersichtlich, daß obwohl die einem Phasengleichrichter zugeordneten Festwertspeicher durch eine Adresse von nur neun Bits adressiert werden, die Festwertspeicher selbst keiner solchen Beschränkung unterliegen und an den zugehörigen Vergleicher ein aus zehn Bits bestehendes Ausgangssignal liefern. Das zehnte Bit ist mit "Sperrung" bezeichnet und dient dazu, wenn es den Wert 1 hat, den zugehörigen Gleichrichter zu sperren (im Zustand "Aus"

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zu halten). Dies geht auch aus dem Anhang A hervor, der entweder eine 2 oder eine 3 in der am meisten signifikanten Hexadezimalzahl vorkommt, die in einem speziellen Speicherplatz gespeichert ist.

Aus den Fig. 3g und 3h ist ersichtlich, daß den Festwertspeichern, die einem Nulleiter-Gleichrichter zugeordnet sind, nur die Bits der sieben niedrigsten Stellen von der Phasenleitung 34 zugeführt werden. Dies hat seinen Grund darin, daß die Nulleitergleichrichter während jedes Grundzyklus von 360° dreimal gezündet werden müssen, wie oben erwähnt wurde. Die Adressierung der hier in Frage kommenden Festwertspeicher muß dann also alle 120° wiederholt werden, und dies geschieht dadurch, daß nur die Bits der sieben niedrigeren Stellen verwendet werden. In diesem Falle liefert der Festwertspeicher (ROM) wieder ein B-Wort als Eingangssignal für den zugehörigen Festwertspeicher, dieses Wort hat hier jedoch nur acht Bits. In hexadezimaler Zahlendarstellung wird jeder Inhalt eines Festwertspeicherplatzes, der größer als 7F ist, ein Sperrsignal, das ein Zünden des zugehörigen Gleichrichters verhindert.

Aufgrund der obigen Erläuterungen sollte nun die Arbeitsweise der Brücke klar sein. Kurz gesagt wird, wenn man beispielsweise den Gleichrichter 1P1A zur Erläuterung heranzieht, ein gewünschter Zündwinkel dadurch bestimmt, daß man die Kippschalter 74 derart einstellt, daß der Festwertspeicher 55 auf seinen zum Vergleicher 35 führenden Ausgangsleitungen eine Mehrzahl entsprechender Bits liefert, d.h. das B-Wort. Wenn der Wert von der Phasenregelschleife, der als A-Wort auf der Phasenleitung 34 liegt, mit dem B-Wort übereinstimmt, liefert der Vergleicher ein Ausgangssignal, das den zugehörigen Gleichrichter veranlaßt zu zünden bzw. durchzuschalten. In Fig. 3a ist dies einfach durch eine Ausgangsleitung 80 dargestellt, die zur Basis eines Transistors 82 führt. Der Transistor 82 ist mit seinem Kollektor über eine Transformatorwicklung 84 mit einer positiven Spannungsquelle von z.B. +28 V

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verbunden, während der Emitter an Masse liegt. Wenn der Basis des Transistors 82 (oder Thyristors) über die Leitung 80 ein Signal zugeführt wird, leitet der Transistor und der die Primärwicklung 84 durchfließende Strom induziert eine Spannung in einer Sekundärwicklung 86, die zwischen die Kathode und die Steuerelektrode des Gleichrichters 1P1A geschaltet ist, so daß dieser Gleichrichter durchschaltet. Entsprechende Zündschaltungen sind für jeden der 16 Gleichrichter der Einheit 16 dargestellt, so daß die Arbeitsweise dieser Gleichrichter entsprechend dem gewünschten Ausgang gesteuert wird, der durch die Einstellung der Schalter 74 und damit den Inhalt des zugehörigen Festwertspeichers bestimmt ist. Da die Arbeitsweise im Prinzip gleichbleibt und die Fig. 3a bis 3h in Verbindung mit dem Anhang A ohne weiteres verständlich sind, dürfte sich eine ins Einzel gehende Beschreibung erübrigen.

Anhand der Fig. 4 und 5 soll nun eine vorteilhafte Ausführungsform für die phasenstabilisierte Schaltungsanordnung erläutert werden, die die verschiedenen Phasensignale liefert. Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform der Schaltungsanordnung 32 gemäß Fig. 1 führen die von den Klemmen X1 und X5 kommenden Leitungen 28 bzw. 30 über jeweils einen Eingangswiderstand 102 bzw. 104 zu den Eingängen eines Operationsverstärkers 100. Das Signal von der Klemme X5 wird über den Eingangswiderstand 104 dem invertierenden Eingang des Verstärkers 100 zugeführt, während das Signal von der Klemme X1 über den Eingangswiderstand 102 dem nicht invertierenden Eingang zugeführt wird, der außerdem über einen Widerstand 106 mit Masse verbunden ist. Zwischen den Ausgang des Operationsverstärkers 100 und den invertierenden Eingang ist ein Rückführungs- oder Gegenkopplungswiderstand 108 geschaltet. Der Verstärker 100 arbeitet als Differenzverstärker, sein Ausgangssignal ist durch das Diagramm B in Fig. 5 dargestellt. Das Diagramm A in Fig. 5 zeigt den Verlauf der Spannungen an den

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drei Phasenklemmen X1 , X3 bzw. X5 bezüglich des Nulleiters. Wie das Diagramm B in Fig. 5 zeigt, ist das Ausgangssignal des Verstärkers 100 eine Sinusschwingung, welche im wesentlichen ein gegebenenfalls im Maßstab geändertes Abbild der Phasenspannungen an den Klemmen X1 und X5 darstellt.

Das Ausgangssignal des Verstärkers 100 wird einer Filter- und 90°-Phasenschieberschaltung 110 zugeführt, die in erster Linie den Zweck hat, das Ausgangssignal des Verstärkers 100 zu filtern und die im vorliegenden speziellen Falle nebenbei außerdem eine Phasenverschiebung von 90° bewirkt. Das Ausgangssignal C der Filterschaltung 110 stimmt mit der Sinusschwingung B mit der Ausnahme der 90"-Phasenverschiebung überein. Die Ausgangsspannung der Filterschaltung 110 wird einem nicht invertierenden Eingang eines Vergleichers 112, z.B. eines Differenzverstärkers, zugeführt, dessen invertierender Eingang mit Masse verbunden ist. Das Ausgangssignal des Vergleichers 112 ist eine Art von binärem Niveau-Signal D, das ansteigt, wenn das Signal C die Nullachse in der einen Richtung überschreitet und wieder abfällt, wenn das Signal C die Nullachse wieder überschreitet. Das von Null verschiedene Ausgangssignal des Vergleichers 112 hat also eine Dauer von 180 elektrischen Graden, wie das Diagramm D in Fig. 5 zeigt.

Das Ausgangssignal des Vergleichers 112 dient als Eingangssignal für ein tastbares oder D-Flipflop 114. Flipflops dieses Typs haben gewöhnlich eine Tastklemme, die durch einen Pfeil dargestellt wird, sowie eine D-Eingangsklemme und sie können eine Rückstellklemme C haben, brauchen es jedoch nicht. Als Ausgang sind die üblichen 1- und/oder 0-Klemmen vorgesehen. Bei einem solchen Flipflop ist das Signal am 1-Ausgang gleich dem Eingangssignal an der D-Klemme, wenn an der Tastklemme ein Tast- oder Taktsignal auftritt. Im vorliegenden Falle wird das Ausgangssignal des Vergleichers (Fig. 5D) dem Tasteingang des Flipflops 114 zugeführt, und die D-Klemme wird mit einer

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positiven Spannung +V verbunden. Das von der 1-Ausgangsklemme des Flipflops abgenommene und in Fig. 5 dargestellte Signal E ist in diesem Falle eine kleine Spannungsspitze. Der Rückstell- oder Löschklemme C des Flipflops 114 wird ein Eingangssignal von einem UND-Glied 116 zugeführt, dessen einem Eingang das Signal E vom Flipflop 114 zugeführt wird. Das zweite Eingangssignal des UND-Gliedes 116 kommt von einem zweiten Flipflop 118, dessen D-Klemme mit der positiven Spannung +V verbunden ist und dessenTastklemme ein Signal F (Fig.5) zugeführt wird, welches ein 180° dauernder Impuls oder Gleichspannungswert ist. Auf die Erzeugung des Signals F wird später noch eingegangen. Der Ausgang des UND-Gliedes 116 ist mit den Rückstellklemmen C der Flipflops 114 und 118 verbunden, so daß diese Flipflops zu einem gewünschten Zeitpunkt zurückgestellt werden. Das Ausgangssignal des Flipflops 118 ist in Fig. 5 im Diagramm G dargestellt und es ist beim ersten Auftreten, wie dargestellt, ein Impuls, der eine verhältnismäßig kurze Dauer hat.

Die Ausgangssignale der beiden Flipflops 114 und 118 werden den Eingängen eines Operationsverstärkers 120 zugeführt, der mit einer zugehörigen Schaltung als Tiefpaßfilter arbeitet, der ein begrenztes Integrationsvermogen hat. Das Signal E vom Flipflop 114 wird dem nicht invertierenden Eingang des Verstärkers 120 über einen Widerstand 122 zugeführt und der nicht invertierende Eingang ist außerdem über eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 124 und eines Kondensators 126 mit Masse verbunden. Das Ausgangssignal G des Flipflops 118 wird dem invertierenden Eingang des Verstärkers 120 über einen Widerstand 128 zugeführt und der invertierende Eingang ist außerdem mit dem Ausgang des Verstärkers 120 über eine Reihen-Rückführungsschaltung, die einen Widerstand 130 in Reihe mit einem Kondensator 132 enthält, gekoppelt. Das Ausgangssignal des Verstärkers 120 kann als Fehlersignal angesehen werden, und es dient, wie aus dem Diagramm H der Fig. 5 ersichtlich ist

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und noch erläutert werden wird, zur Kompensation kleinerer Abwanderungen der Frequenz der Speisespannung.

Wie Fig. 4 zeigt, wird das Ausgangssignal H des Operationsverstärkers 120 einem spannungsgesteuerten Oszillator 134 zugeführt, der ein Ausgangssignal mit gesteuerter Frequenz liefert, die ein Vielfaches der momentanen Eingangs- oder Netzfrequenz ist. Das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators 134 ist also eine Funktion des Eingangssignals H und aus Fig. ist ersichtlich, daß das Signal H bei kleinen Netzfrequenzschwankungen momentan von einem Gleichgewichtswert abweichen kann, so daß sich das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators ebenfalls ändern wird. Bei dem hier erläuterten speziellen Ausführungsbeispiel liefert der spannungsgesteuerte Oszillator 134 eine Ausgangsspannung, deren Frequenz das 768-fache der Netzfrequenz ist. Die Frequenz, mit der man in der Praxis tatsächlich arbeitet, kann bis zu einem gewissen Grade willkürlich gewählt werden, sie soll jedoch groß genug sein, um die Netzfrequenzperiode von 360° in eine ausreichende Anzahl von Teilen unterteilen zu können, damit eine gute Auflösung gewährleistet ist. Wie die folgende Erläuterung gleich zeigen wird, teilt die bei dem vorliegenden Beispiel gewählte spezielle Frequenz die 360°-Periode der Netzfrequenz in Abschnitte von 15/16 Graden.

Das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators 134 wird der Tastklemme eines digitalen Zählers, z.B. eines Binärzählers 136 zugeführt. Der Binärzähler 136 ist mit neun Aus-

Ω 8 gangen dargestellt, welche mit den Zahlenwerten 2 bis 2 bezeichnet sind. An den Ausgängen ist ferner jeweils der Gradwert angegeben, der gleich dem Produkt aus der entsprechenden Zweierpotenz und 15/16 Grad ergibt. Der Ausgang geht also von 15/16 Grad bis 240 Grad. In Wirklichkeit ist der

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Binärzähler 136 vorzugsweise ein 1O-Bit-Zähler, bei dem das Bit der niedrigsten Stelle blindgeschaltet ist, so daß an dem dargestellten Ausgang für die niedrigste Stelle ein Impuls auftritt, der jeweils für die Dauer von 15/16 Graden in einem seiner Zustände bleibt. Der 240"-Ausgang und der 120°-Ausgang des Binärzählers 136 sind mit den beiden Eingängen eines UND-Gliedes 138 verbunden, dessen Ausgang mit einer Rückstellklemme R des Binärzählers gekoppelt ist, so daß der Binärzähler nach jeweils 360° der Eingangs- oder Netzfrequenz zurückgestellt und die Zählung mit dem Auftreten der Impulse vom spannungsgesteuerten Oszillator 134 neu begonnen wird.

Wie weiterhin aus Fig. 4 ersichtlich ist, sind die Ausgänge für 30°, 60°, 120° und 240° zwei in Blockform dargestellten Schaltnetzen 140 und 142 zugeführt, die mit "90°" bzw. "270°" bezeichnet sind. Diese Blöcke stellen einfache logische Schaltnetzbäume dar, die ein Signal abgeben, wenn der Zählwert des Zählers dem angegebenen Phasenwinkel entspricht. Wenn also die Signale auf den Leitungen für 60° und 30° einen hohen Wert haben und die auf den Leitungen für 120° und 240° einen niedrigen Wert, erzeugt das Schaltnetz in dem mit "90°" bezeichneten Block ein Ausgangssignal. In entsprechender Weise liefert der mit 270° bezeichnete Block 142 ein Ausgangssignal, wenn die Signale auf den Leitungen für 240° und 30° einen hohen Wert und die auf den Leitungen für 120° und 60° einen niedrigen Wert haben. Die Signale vom 90"-Schaltnetz 140 und 270°-Schaltnetz 142 werden der Setzklemme S bzw. Lösch- oder Rücksetzklemme C eines Flipflops 144 zugeführt, an dessen Ausgang das bereits erwähnte Signal F auftritt. Das Signal F hat also eine Dauer von 180° bzw. während dieser Zeitspanne einen vorgegebenen Logikwert.

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Es läßt sich nun im einzelnen erkennen, wie das bereits kurz erwähnte Fehlersignal erzeugt wird. Bei den Diagrammen in Fig. 5 war, wie das Signal F zeigt, angenommen worden, daß eine kleine Frequenzverschiebung in der Speisespannung aufgetreten war, so daß der spannungsgesteuerte Oszillator in dem dem dargestellten Zyklus vorangegangenen Zyklus etwas schneller lief als es in Fig. 5 dargestellt ist. Das Signal F tritt daher kurz vor dem Nulldurchgang des Signales C auf, so daß das Signal G für eine kurze Zeitspanne erzeugt wird. Gleichzeitig mit dem Nulldurchgang des Signales C war das Signal D dem Flipflop 114 zugeführt worden und das UND-Glied 116 setzt die Flipflops 114 und 118 in der erläuterten Weise zurück. Die Erzeugung des auf diese Weise entstehenden Signals G bewirkt seinerseits die Erzeugung des Fehlersignals H. Auf der rechten Seite der Diagramme in Fig. 5 ist die Wirkung einer Verringerung der Ausgangsfrequenz des Oszillators 134 dargestellt, für die entsprechende Überlegungen gelten. Die Darstellungen in Fig. 5 sind selbstverständlich zu Erläuterung szwecken stark übertrieben, in Wirklichkeit wird die Frequenzdrift normalerweise sehr klein sein und dementsprechend auch das Ausmaß der Korrektur.

Die Ausgangssignale des Binärzählers 136 sind selbstverständlich die Signale, die die phasengeregelte Schaltung 32 in Fig. 3a abgibt und die den verschiedenen Vergleichern über die Phasenleitung 34 zugeführt werden. Es ergibt sich also offensichtlich ein relativ einfacher Weg für die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung als Ganzes und wenn man die Zündverhältnisse der verschiedenen Gleichrichter der Brücke ändern will, braucht man im vorliegenden Falle nur die Inhalte der Festwertspeicher zu ändern, oder falls diese nicht neu programmierbar sind, anders programmierte Festwertspeicher einzusetzen.

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ANHANG A

Betriebs- Adresse
„art.

1 000

ODF OEO

Festwertspeicher

Nr.3 Nr.4 Nr.5 Nr.6 Nr.7 Nr.8 (3P?A)(6Ν2Λ)(5P3A)(2N3A)(4P1S)(INlB)

000 GCO 080 140 100 040 OCO 000

Nr.1 Nr.2 (IPlA) K

OAO

2AO

OCO

2AO 080

080

07B

OEO

160 360

0Λ0

> r

OAO

160

OAO

I J

360 0Λ0 140

140 13B

if

120

140

160

17F 000

060 260

260 040

040 03B

060

4
060

02

020 220

040

060

220 000

OEO 2EO

000 17B

000 020

020 020

OEO

1 Γ

160

360

2EO

OCO

020 OCO - OBB

ι >

160

020 OCO ΟΛΟ 140 120 040 OEO 000

000

020

360

140 OAO

1 2AO

140 13Β

2AO 080

3CO 160

080 07Β

OAO

OEO 160 OAO

909839/095?

BAD ORIGINAL

Betriebs- Adresse
art

Anhang A (Fortsetzung)

Festwertspeicher

Nr. 9 Nr.10 Nr.11 Nr.12 Nr.13 Nr.14 Nr.15 Nr. 16 (6P2B) (3N_2B) (2P3B) (5NJJB) (NP4Λ) (NN4A) (NP4B) (NKMB)

000

OAO ·

ODF
OEO

140

030

040

4-144

160

17" 000

f 060

260

080

060

080

OEO 2EO

0ΛΟ

260 040

J I

120 320

2EO OCO

040 03B

OCO OBB

060

320 100

OEO

100 OFB

060

120

100

120

17F 000

020 220

220 000

I I \

OEO	000
	17B
	4
	17F
	000
	4
	020
	4
	020


OEO
4
OEO

Al

21

21
41

61
El

El

El
61

61
01

21
Al

Al

El

El
61

61
01

Al

Al 21

21 41

61 El

El

909839/0957 BAD ORIGINAL

L e e r s e i t e

Claims

PATENTAiiWAirK
DR. DIETER V. BEZOLD 2911520

DIPL. ING. PETER SCHÜTZ DIPL. ING. WOLFGANG HEUSLER

MARIA-THERESIA.-STRASSK 22

POSTFACH 88Ü0 68
D-8000 MUENCHEN 86

TELEION 0SU/47Ö0 0U •176810

GE Docket 21-DSH-2483-Jarvinen telex na203s

TELKGItAMiM SOMBEZ

US Serial Nr. 889,964

Filed March 24, 1978

10524

Dr.ν.B./hl

GENERAL ELECTRIC COMPANY Schenectady, N.Y., V.St.A.

Verfahren und Einrichtung zur Speisung eines Verbrauchers aus einer mehrphasigen elektrischen Leistungsquelle

Patentansprüche

/ 1. "Einrichtung zur Speisung eines Verbrauchers mit elektrischer V_-^-⁷Le istung aus einer mehrphasigen elektrischen Wechselstrom-Leistungsquelle mit zwei Gleichrichterbrücken, die für jede Phase der Wechselstromquelle ein Paar in Reihe geschalteter steuerbarer Gleichrichter enthalten, einer Schaltungsanordnung zum Zuführen von Speisespannungen zu den jeweiligen Gleichrichterpaaren, einer ersten Leiterschienenanordnung, die entsprechende Gleichrichter der Gleichrichterpaare mit einer ersten, bezüglich einer zweiten Lastklemme positiven Lastklemme, eine zweite Leiterschienenanordnung zum Verbinden der anderen Gleichrichter der Paare mit einer bezüglich der ersten Lastklemme negativen Lastklemme und einer Steuerschaltung zum wahlweisen Durchschalten der Gleichrichter zu bestimmten Zeiten bezüglich der an ihnen liegenden Spannung, dadurch gekennzeichnet , daß die den Gleichrichtern (4P1B, 6P2B, 2P3B; 1N1B, 3N2B, 5N3B)

909839/G957

POSTSCHECK MÜNCHEN NH. 0 91 18 800 - BANKKONTO HYPOBANK MÜNCHEN (BLZ 7OO20040) KTO. 0000257378

der zweiten Brücke zugeführten Spannungen bezüglich den den Gleichrichtern (1P1A, 3P2A, 5P3A; 4N1A, 6N2A, 2N3A) der ersten Brücke zugeführten Spannungen phasenverschoben sind; daß mindestens einer der Leiterschienenanordnungen (20) ein Zwischenphasen-Transformator (24) zugeordnet ist und daß die Steuerschaltung (26) die mit der einen Leiterschienenanordnung (20) verbundenen Gleichrichter (1P1A, 3P2A, 5P3A, 4P1B, 6P2B, 2P3B) als erste Gruppe und.die mit der zweiten Leiterschienenanordnung (22) verbundenen Gleichrichter (4N1A, 6N2A, 2N3A, 1N1B, 3N2B, 5N3B) als zweite Gruppe steuert.
2. Einrichtung nach Anspruch 1 für ein Dreiphasensystem, dadurch gekennzeichnet, daß die die Gleichrichterpaare speisende Anordnung (10, 12, 14) eine Phasenverschiebung von 60 elektrischen Graden zwischen den Spannungen, die den Gleichrichtern der zweiten Brücke zugeführt sind und den Spannungen, die den Gleichrichtern der ersten Brücke zugeführt sind, bewirkt.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung eine Transformator-Primärwicklung in Dreieckschaltung und zwei Transformator-Sekundärwicklungen in Sternschaltung, die mit jeweils einer der Gleichrichterbrücken verbunden sind, enthält.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung eine Speicheranordnung (55 bis 70) mit adressierbaren Plätzen, die jeweils eine Darstellung eines gewünschten Zündzeitpunktes für einen zugehörigen Gleichrichter der Brücke enthalten, und eine Anordnung (72, 74) zur Adressierung der Speicheranordnung in Abhängigkeit von einer gewünschten Betriebsart enthalten,

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um den Inhalt eines entsprechend adressierten Speicherplatzes abzufragen und für die Steuerung des Durchschaltens des zugehörigen Gleichrichters zu verwenden.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Gleichrichterpaare mit Spannung versorgende Anordnung einen neutralen oder Nullpunkt (N) enthält und
daß jeder Brücke ein zusätzliches Paar in Reihe geschalteter steuerbarer Gleichrichter (NP4A, NN4A; NP4B, NN4B) zugeordnet ist, durch die der Nullpunkt (N) mit den
beiden Leiterschienenanordnungen (20, 22) gekoppelt ist.
6. Verfahren zur Speisung eines Verbrauchers aus einer mehrphasigen elektrischen Leistungsquelle, bei welchem zur
Steuerung der den Verbraucher zugeführten elektrischen
Leistung die Phase zweier Gleichrichterbrücken gesteuert wird, die jeweils einen ersten und einen zweiten Satz
steuerbarer Gleichrichter enthalten und durch einen Zwischenphasentransformator verbunden sind, so daß die mehrphasige Leistungsquelle mit zwei Lastklemmen gekoppelt
sind, die in Bezug aufeinander positiv bzw. negativ sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichter des ersten Satzes jeder Brücke mit der positiven Lastklemme verbunden werden; daß die Gleichrichter des zweiten Satzes der Brücken mit der negativen Lastklemme verbunden werden;
daß den Gleichrichtern derart phasenverschobene Spannungen zugeführt werden, daß die' Spannungen an den Gleichrichtern der einen Brücke bezüglich der Spannungen an den Gleichrichtern der anderen Brücke phasenverschoben sind und daß die Steuerung des Zündens der Gleichrichter der ersten Sätze der Brücken als erste Gruppe und der zweiten Gruppen der Brücken als zweite Gruppe selektiv bewirkt wird, so daß die dem Verbraucher zugeführte Leistung in einem bestimmten Bereich gesteuert wird.

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7. Verfahren nach Anspruch 6 für eine Einrichtung, bei denen jeder Brücke ein zwischen einen der Leistungsquelle zugeordneten Nullpunkt und jede Lastklemme geschalteter zusätzlicher Gleichrichter vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das gesteuerte Zünden der zusätzlichen Gleichrichter als zusätzliche Gruppe bewirkt wird, um die dem Verbraucher zugeführte Leistung zu steuern.
8. Verfahren nach Anspruch 6 für eine Einrichtung, bei der jeder Phase ein Paar in Reihe geschalteter steuerbarer Phasengleichrichter zugeordnet ist und ein zusätzliches Paar in Reihe geschalteter steuerbarer Nulleitungsgleichrichter zum Verbinden des Verbrauchers mit einem Nullpunkt vorgesehen ist und bei der eine den verschiedenen Phasen der Leistungsquelle zugeordnete Spannung den verschiedenen Gleichrichterpaaren der Brücke derart zugeführt wird, daß die den Gleichrichtern der zweiten Brücke zugeführten Spannungen bezüglich den der ersten Brücke zugeführten Spannungen phasenverschoben sind, dadurch gekennzeichnet, daß alle Phasengleichrichter bei der Brückenkammer die mit einer ersten Seite des Verbrauchers verbunden sind, als erste Betriebsgruppe gesteuert leitend gemacht werden; daß alle Phasengleichrichter beider Brücken, die mit einer zweiten Seite des Verbrauchers verbunden sind, als zweite Betriebsgruppe gesteuert leitend gemacht werden und daß die Nulleitergleichrichter unabhängig von den Phasengleichrichtern gesteuert leitend gemacht werden, so daß die dem Verbraucher zugeführte Spannung durch gesteuertes Durchschalten aller Gleichrichter der Einrichtung in einem vorgegebenen Bereich steuerbar ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsquelle eine Drehstromquelle ist und daß den verschiedenen Gleichrichterpaaren Spannungen zugeführt werden, die um 60 elektrische Grade in Bezug aufeinander verschoben sind.

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