DE2917380A1

DE2917380A1 - Synchronisierschaltung, insbesondere von wechselrichtern

Info

Publication number: DE2917380A1
Application number: DE19792917380
Authority: DE
Inventors: Leonhard Feldmair
Original assignee: KLEIN KG ELEKTRO GERAETE G
Current assignee: KLEIN KG ELEKTRO GERAETE G
Priority date: 1979-04-28
Filing date: 1979-04-28
Publication date: 1980-10-30
Also published as: DE2917380C2

Description

Synchronisierschaltung, insbesondere von Wechsel-
richtern Die Erfindung betrifft eine Synchronisierschaltung, insbesondere von Wechselrichtern.
Wechselrichtergeräte werden in der Regel vom Netz synchronisiert. Dies dient zur Vermeidung von Schwebungen der Ausgangs spannung des Wechselrichters gegenüber dem öffentlichen Netz. Die Synchronisierung muß in dies:em Fall nur auf gleiche Frequenz erfolgen.
Ist am Wechselrichterausgang eine elektronische Umschaltung vorgesehen, muß die Syrichronisignung so durchgeführt werden, daß die Ausgangsspannung phasengleich mit dem Umgehungsnetz liegt.
Eine starre Phasenlageneinstellung über ein Synchronisiergerät der Ausgangsspannung vom Wechselrichter zum Umgehungsnetz ist in vielen Fällen nicht ausreichend, da die Phasenlage innerhalb des Wechselri dtersystems zum Teil lastabhängig, versorgungsabhängig und auch frequenzabhängig ist (bedingt z.B.
durch die Ausgangsfilter im Wechselrichter).
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine phasengeregelte Synchronisierschaltung, insbesondere für Wechselrichter mit nachgeschalteten elektronischen Schaltern zu schaffen.
Die Synchronisierschaltung nach der Erfindung ermöglicht eine phasengeregelte Synchronisierung des Wechselrichters. Die Ausgangs-Synchronisierspannung kann um + 800 el verstellt werden, wobei die Mittenlage zusätzlich im Bereich von 0 - 3600 ei vorgewählt werden kann. Diese beiden Kriterien sind ein wesentlicher Vorteil gegenüber herkömmlichen Schaltungen (z.B. R-C-Phasenschiebern). Ohne Voreinstellung des Synchronisierbereiches geht ein großer Teil des Verschiebebereiches verloren, da innerhalb des Wechselrichters vom Synchronisiereingang des Taktgebers zur Geräteausgangsspannung eine systemabhängige Verschiebung vorliegt.
Anhand der Ausführungsbeispiele nach den Figuren 1 und 2 sowie des Diagramms nach Figur 3 wird die Erfindung näher erläutert.
Es zeigen: Figur 1 ein Prinzipschaltbild eines phasengeregelten Wechselrichters Figur 2 ein Blockschaltbild des Synchronisiergerätes Figur 3 ein Impulsdiagramm für das Synchronisiergerät.
Entsprechend Figur 1 wird der Taktgeber 2 des Wechselrichters 1 von einem Führungsnetz über ein Synchrontsiergerät 3 mitgezogen. Diese Beeinflussung des Taktgebers kann über eingeprägten Strom oder eingeorägte Spannung erfolgen. Im Synchronisiergerät 3 wird ein Phasenvergleich zwischen Wechselrichter-Ausgangsspan nung und Umgehungsnetz durchgeführt. Die synchronisisrte Ausgangsspannung wird so beeinflußt, daß diese beiden Netze phasengleich liegen. Anstelle des Netzes kann für die Synchronisierung die Spannung von einem zweiten Wechselrichter herangezogen werden.
Die Synchronisierungsschaltung iS entsprechend Figur 2 aufgebaut. Zur Funktionserklärung dient das Impulsdiagramm nach Figur 3.
Dem Synchronisiergerät 3 wird die Spannung vom Umgehungsnetz über den Transformator ml und die Wechselrichter-Ausgangsspannung über den Transformator m2 zugeführt. Entsprechend diesen beiden Spannungen werden über die Verstärker p1, p2 phasenstarre Rechteckspannungen (Spannung A/B) erzeugt. Uber einen monostabilen Multivibrator p3 wird an der negativen Flanke der Spannung B vom Wechselrichterausgang ein schmaler Spannungsimpuls C erzeugt. Dieser Spannungsimpuls wird mit der Spannung A auf eine Impuls-Vergleichsschaltung p4 gegeben. Liegen an beiden Eingängen positive Spannungsimpulse an, ist auch ein Ausgangsimpuls über die Uberlappungszeit vorhanden. Sind nicht beide Eingänge gleichzeitig vorhanden, löscht der Ausgangsimpuls. Dieser Ausgangsspannungs-Impuls wird über den Kondensator k1 integriert. Durch die nachfolgende Regelschaltung wird die Wechselrichter-Ausgangsspannung so in der Phasenlage zum Führungsnetz verschoben, daß der Spannungsimpuis C auf die Grenzfläche a vom Spannungsimpuls A geregelt wird. Steigt die Spannung am Kondensator k1 an, wird die Wechselrichter-Ausgangsspannung voreilend verschoben, so daß der Ausgangsimpuls der Vergleichsschaltung p4 löscht, und die Kondensatorspannung fällt, was im geschlossenen Regelkreis ein stabiles Verhalten ergibt. Bei Phasengleichheit der beiden Netze entsteht am Kondensator annähernd Spannung Null.
Diese Spannung am Kondensator k1 iEt ein Maß für die Phasenlage vom Führungsnetz zur Wechs.elrichter-Ausgangsspannung. Die Synchronisierspannung wird wie folgt erzeugt: Über den monostabilen Multivibrator p5 wird an der negativen Spannungsflanke A ein Nachimpuls D erzeugt. Dieser Impuls D kann von 0 - 3600 el verschoben werden.
Mit der negativen Spannungsflanke von Impuls D wird ein zweiter monostabiler Multivibrator p6 ausgelöst, dessen Impulsbreite über den Phasenregel-Transistor p7 mit Verstärker p1 gesteuert werden kann. Die Steuerung ist so ausgelegt, daß der Ausgangsimpuls E über den Phasenregel-Transistor p7 um O - 3600 el., d.h. + 1800, bezogen auf die Wechselspannung, verschoben werden kann.
Durch die Vorschaltung des monostabilen Multivibrators p5 ist es möglich, den Winkel-Regelbereich des Ausgangsimpulses E in der Phasenlage zum Führungsnetz beliebig um O - 3600 el zu verschieben. Der Ausgangsimpuls E, welcher in der Breite vom Winkel-Regel-Transistor p7 gesteuert wird, steuert mit seiner negativen Spannungsflanke einen monostabilen Multivibrator p8 an. Dieser monostabile Multivibrator gibt konstant breite Ausgangsimpulse im Tastverhältnis 1:1 ab. Durch die Triggerung dieses Multivibrators von der negativen Spannungsflanke von Impuls E können die Ausgangsimpulse F in der Phasenlage zum Netz (Impuls A) um + 1800 über den Transistor p7 verschoben werden, wobei die Null-Einstellung über den Multivibrator p5 festgelegt werden kann. Die Ausgangsimpulse F im Tastverhältnis 1:1 werden in einem RC-Filter in annähernd sinusförmige Spannung umgewandelt.
Diese Spannung wird über den Verstärker p9 verstärkt und über den Transformator m3 als Synchronisierspannung für den Wechselrichter-Taktgeber nach außen geführt.
Weicht die Netzfrequenz geringfügig von der Nennfrequenz ab, so wird die Tastung des Impulses F entsprechend unsymmetrisch. Da in der Regel die Synchronisierung bei 1 - 2 °g0 Frequenzabweichung abgeschaltet wird, ist diese Unsymmetrie unbedeutend; sie wird zudem durch das nachgeschaltete Filter ausgeglichen, und durch den Kondensator k2 wird ein Gleichstromanteil auf den Transformator m3 nicht übertragen.
Zur Vermeidung von starken Ausgleichsschwingungen bei der Aufschaltung der Synchronisierspannung auf den Taktgeber, erfolgt die Durchschaltung der Synchronisierspannung über das Relais d nur dann, wenn die Synchronisierspannung G phasengleich mit der Wechselrichter-Ausgangsspannung liegt. Die Phasengleichheit wird mit der Vergleichsschaltung p10 überwacht. Anstelle der Phasengleichheit mit der Wechselrichter-Ausgangsspannung kann als Vergleichskriterium auch Phasengleichheit mit der Taktgeberspannung selbst verglichen werden (Brücke XY oder zY).
1 Patentanspruch 3 Figuren

Claims

Patentanspruch Synchronisierschaltung, insbesondere von Wechselrichtern, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß einem ersten, an seinem Ausgang eine rechteckige Spannung liefernden Verstärker (pl) eine erste Spannung und einem zweiten ebenfalls an seinem Ausgang rechteckige Spannung liefernden Verstärker (p2) eine auf die erste Spannung zu synchronisierende zweite Spannung zugeführt ist, daß dem Ausgang des zweiten Verstärkers (p2) eine erste monostabile Kippstufe (p3), die auf der negativen Flanke der Verstärkerausgangsspannung getriggert wird, nachgeschaltet ist und daß der Ausgang dieser ersten monostabilen Kippstufe (p3) und der Ausgang des ersten Verstärkers (pi) mit den beiden Eingängen einer ersten Impulsvergleichsschaltung (p4) verbunden sind, daß der Ausgang der ersten Impulsvergleichsschaltung (p4) ueber ein Integrierglied (r1, k1) mittelbar oder unmittelbar mit der Steuerelektrode eines Stelltransistors (p7) verbunden ist, der seinerseits auf einen zweiten monostabilen Multivibrator (p6) im Sinne einer Kippzeitveränderung einwirkt, daß zwischen Ausgang des ersten Verstärkers (p1) und dem zweiten monostabilen Multivibrator (p6) ein dritter monostabiler MultivibratDr (p5) der von der negativen Flanke der Ausgangsspannung des ersten Verstärkers (p1) getriggert wird, geschaltet ist, daß dem zweiten monostabilen Multivibrator (p6) ein vierter monostabiler Multivibrator (p8) nachgeschaltet ist, der eine konstante Impulsspannung mit dem Basisverhältnis 1:1 abgibt und daß dem vierten Multivibrator (p8) ein Filter (Fi) nachgeschaltet ist, an dessen Ausgang die Synchronisationsspannung abnehmbar ist.