DE2929262A1 - Phasensprung-detektor - Google Patents

Description

• Phasensprung-Detektor
• Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Es ist aus dem Bruch von Tietze/Schenk "Halbleiterschaltungstechnit", Springer-Verla0-, Berlin, 1978, S.689 bis 6G1 beannt, Multiplizierer zur Ermittlung der Phasendifferenz zweier vorgegebener Spannung einzusetzen.
• Bei der Hochspannungs-Gleichstrom-Üdbertragung (HGU) kann es insbesondere bei der Löschwinkelsteuerung eines die Gleichstromleitung mit einem Wechselspannungsnetz verbindenden Wechselrichters von Bedeutung sein, Phasenänderungen, die außerhalb der RGU ihren Ursprung haben, also z.E.
• bei Überlastabschaltungen eines leistungsstarken Verbrauschere oder Netzteiles, zu erfasser. Das ist notwendig, domit von Steuergerät bei Phasenäjnderungen nicht ein falschen Zündwinkel der Wechselrichtervertile vorgegeben wird, was eventuell zum Kippen des Wechselrichters führt.
• Zur Vermeidung nicht charalrteristischer Harmonischer werden in HGÜ-Anlagen vorzugsweise Steuergeräte mit selbstschwingendem phasengersgaltem Taktgeber verwendet, deren Syn chronsignal zur Erfüllung des genannten cs nur verzögert wirksam werden darf, so daß bei Phasensprüngen des synchronisierenden Betzes z.B. aus dem genannten Grund der Zündimpuis, ohne zusätzliche Information über den Steuereingang, nur mit Verzögerung in die alte Winkelstellun zurückkehren würde.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Phasensprungdete@tor anzugeben, der unter geringem Aufwand bei der Löschwinkelsteuerung eines Wechselrichters an einz Wechselspannungsnetz die erforderliche zusätzliche Information liefern kann, ohne daß ein zusätzliches Phasen-tormal benötigt wird.
• Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch das Kernzeichen des Anspruchs 1 gelöst.
• Die Einrichtung gemäß der Erfindung erhält aus der vretzwechselspannung selbst einen Normal-Zeitgeber, so daß vorteilhafterweise ein verzögerungsfreies Signal für die Größe der Änderung der Netz-Phase gewonnen wird. Dieses steht zur Beeinflussung des Zündwinkels von Wechselrichterventilen bei einer HGÜ unmittelbar zur Verfügung. Es kann damit vermieden werden, daß bei einer Löschwinlrelsteuerung infolge falscher Vorgabe des Zündwinkels der Wechselrichter mit zu kleinem Löschwinkel arbeitet, was leicht zum Kippen führt.
• Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
• Die Erfindung soll im folgenden für ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungsfigur erläutert werden: In der Figur ist das Prinzipschaltbild eines Phasensprung-Detektors gezeigt, der einen Schwingkreis aus drei Verstärkerstufen 1,2,3 aufweist. Die Operationsverstärker 15,25,35 der Verstärkerstufen 1,2,3, die über ohmsche Widerstände 14,24,34 miteinander in Reihe geschaltet sind, sind jeweils mit einem ohmschen Widerstand 11,21,31 und einer diesem parallelgeschalteten Kapazität 12,22,32 im Rückopplung zweig versehen. Jede Verstärkerstufe 1,2,3 dreht ihre Eingangaspannung bei Netz frequenz um 2400 el. Sie hat dabei z.B. eine Verstärkung von etwa 0,/.
• Durch Anleger der Notzphasenspannungen UR,U's,UT, deren Phasenänderungen überwacht werden sollen, über ohmsche Woderstände 13,23,33 an die Eingänge der Operationsverstär-1rer 15,25s35 werden die Schwingkreise zum Schwingen mit Netzfrequenz und definierter Amplitude angeregt. Die Betragsgenauigkeit ist, da die Schwingkreise nur schwach gedämpft sein sollen, nicht sonderlich hoch; es werden @ie@- Jede Verstärkerstufe 1,2,3 liefert ihre Ausgangsgröße an einen ihr zugeordneten Multiplizierer 4,5,6. Im Multiplizierer 4,5,6 werden diese Größen jeweils mit den zu ihnen orthogonalen Netzgrößen, den verketteten Spannungen URS, UTR, UsU, multipliziert. Die drei Produkte werden über ohmsche Widerstände 41,51,61 addiert und einer Verstärkerstufe 7, die einen Operationsverstärker 75 aufweist, zugeführt. Im ungestörten Zustand bestehen die Produ'rte nur aus Wechselgrößen aoppelter Netzfrequenz; ihre Summe ist Null. Im Fall eines Phasensprunges 8 der Netzspannung UR, US, UT folgt der Ausgang des Schwing'Kreises der Phasenänderung nur verzögert; die Produkte erhalten ein abklingendes Gleichglied von der Größe des Sinus des Phasensprunges (sin#), das am Ausgang der Verstärkerstufe 7 abgenommen werden kann.
• Der Operationsverstärker 75 ist mit einem ohmschen Widerstand 71, einer Gleichrichterbrücke 76 sowie einem Verzöoerungsglied 72,73,74 mit gerichteter Zeitkonstante in Parallelschaltung beschaltet. Die Gleichrichterbrücke 70 ist mit ihren beiden anderen Anschlüssen über ohmsche Widerstände 77,78 an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen. Diese Schaltung bewirkt eine Verschiebung der Verstarkerkennlinie aus dem Nullpunkt. Das ist notwendig, damit oberwellenbehaftete Spannungen den Phasensprungdetektor nicht zu Fehlanzeigen veranlassen, sondern nur tatsächlich Phasenänderungen zu einem Ausgangssignal sinführen.
• Das Verzögerungsglied mit gerichteter Zeitkonstante weist die Reihenschaltung einer Diode 73 mit einem Kondensator 7 auf, wobei deren Verbindungsstelle über eine weitere Diode 74 mit Insasse verbunden ist. D3s Verzögerungsglied ist für den Einsatz des Phasensprungdetektors bei einer i;öschwin'-elsteuerung eines Wechselrichters (z.B. be' der HGÜ) vorgesehen. Der Phasensprungdetektor dient dann dazu, bei Phasena'nderung'en des Netzes eine Korrektur bei der Zündwinkelführungsgröße vorzunehmen. Das Verzögerungsglic mit der gerichteten Zeitkonstante bewirkt nämlich, daF des erhaltene Signal in # lediglich als positiver, d.h. den Zündwinkel zur sicheren Betriebaseite hin verschiebender zusätzlicher Vorgabewert bei der Steuerung des Löschwinkels berücksichtigt wird, wobei das Signal sin# langsamer abklingt, als der Winkelregler des Steuergerätes ausregelt.
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Claims (3)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Einrichtung zur Erfassung von Phasenände Wechselspannungsnetzes unter Verwendung zierern, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, - daß je Netzphase (UR, US, UT) ein schwach gedämpfter Schwingkreis (1,2,3) vorgesehen ist, der der Netzphasenlage stark verzögert folgt, - daß je Netzphase (UR, US, UT) ein Multiplizierer (4,5,6) vorgesehen ist, dem die Ausgangsspannung des jeweiligen Schwingkreises (1,2,3) und eine zu dieser Spannung im eingeschwungenen Zustand orthogonale Spannung (URS, UST, UTR) zugeführt sind und - daß die Ausgangsspannungen der Multiplizierer (4,5,) zum Abgriff der auftretenden Phasenänderungen (sin ) einem Addierverstärker (7) zugeführt sind.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung als Zusatzeinrichtung bei der Löschwinkelsteuerung von Wechselrichtern in einer Hochspannur--s-Gleichstrom-Übertragungsanlage derart, daß der un des Addierverstärkers (7) an den Steuereingang des Steuergerätes zusätzlich angeschlossen ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Addierverstärker (7) ein Verzögerungsglied mit gerichteter Zeitkonstante (71..74) enthält, das eine Verschiebung des Zündwinkels nur zur sicheren Seite hin zuläßt und dessen Abklingzeit größer als die Ausregelzeit des Gittersteuergerätes ist.