DE3403058A1

DE3403058A1 - Circuit arrangement for mains-voltage synchronisation of two-pulse rectifier circuits

Info

Publication number: DE3403058A1
Application number: DE19843403058
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Ing. DDR 8045 Dresden Albrecht; Claus Dipl.-Ing. DDR 8027 Dresden Kaufmann; Reiner Dipl.-Ing. DDR 8030 Dresden Wünsche
Original assignee: VEB ELEKTROSCHALTGERAETE DRESDEN; DRESDEN ELEKTROSCHALTGERAETE; Veb Elektroschaltgeraete Dresden Ddr 8030 Dresden
Current assignee: Veb Eaw Elektronik Dresden Ddr 8060 Dresden Dd
Priority date: 1983-04-22
Filing date: 1984-01-30
Publication date: 1984-10-25
Also published as: DD215211A1

Abstract

The invention relates to a circuit arrangement for the floating synchronisation of the phase-gating control of power-electronic converter circuits to the mains AC voltage. The object of the invention is to create a simple, operationally reliable circuit, to prevent incorrect synchronisation in the event of voltage dips, to ensure rapid readiness for use and to enable the control transformer to be supplied from voltage sources which are separate from the power section. The object is achieved in that a parallel circuit comprising a two-pulse bridge-rectifier circuit, a resistor and a capacitor is connected to a further parallel circuit, comprising a zener diode, a further capacitor and a series circuit comprising a transistor, resistor and light-emitting diode of an opto-coupler on the one hand, directly, and on the other side via a diode, in that this diode is connected in reverse-parallel with respect to the base-emitter diode of the transistor, and in that the bridge-rectifier circuit is connected via a bias resistor to the synchronising AC voltage. <IMAGE>

Description

Schaltungsanordnung Circuit arrangement

zur Netzspannungssynchronisation von zweipulsigen Stromrichterschaltungen Anwendungsgebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur potentialfreien Synchronisation der Phasenanschnittssteuerung leistungselektronischer Stromrichterschaltungen mit der Netzwechselspannung.for mains voltage synchronization of two-pulse converter circuits Field of application of the invention The invention relates to a circuit arrangement for potential-free synchronization of the phase control of power electronic Converter circuits with the mains AC voltage.

Charakteristik der bekan@ten Lösungen Die Aufgabe der potentia@freien Synchronisation wird im allgemeinen mit magne@ischen oder optischen Übertragern gelöst. Die Lösu@g mit magnetischen Übertragern bietet sich dann an, wen@ zur Steuerstromversorgung des Stromrichtergerätes ein Steuertransformator eingesetzt wird, der von der gleichen etzweohselspannnng wie daß Leistungsteil gespeist wird. Die Synchronisation kann hierbei im allgemeinen von der Sekundärwicklung dieses Steuertransformators abgeleitet werden.Characteristics of the known solutions The task of the potentia @ free Synchronization is generally done with magnetic or optical transmitters solved. The solution with magnetic transformers is then the ideal choice for those who need to supply control power of the converter device a control transformer is used, which is of the same etzweohselspannnng how that power unit is fed. The synchronization can generally derived from the secondary winding of this control transformer will.

Diese einfache Lösung Versagt aber, wenn der Steuertransformator vom Leistungsteil getrennt gespeist wird.This simple solution fails, however, if the control transformer is from Power section is fed separately.

In diesem Fall muß für die Synchronisation ein getrennter magnetischer Übertrager eingesetzt werden (Bausteinsystem des VEB Elektroschaltgeräte Dresden).In this case, a separate magnetic must be used for synchronization Transformers are used (modular system of VEB Elektroschaltgeräte Dresden).

Der Einsatz von optoelektronischen Übertrager@ ist ebenfalls bekannt (DD-PS 158 600). Die Lösung benötigt getrennte Stromversorgung. Die Schaltung ist anfwendig.The use of optoelectronic transmitters @ is also known (DD-PS 158 600). The solution requires a separate power supply. The circuit is complex.

Ziel der Erfindung Ziel der Erfindung ist es, eine einfache und betriebssichere Schaltung zu entwickeln, die eine potentialfreie Synchronisation auf die Netzwechselspannu@g des Leistungskreises mit ausreichender Genauigkeit ermöglicht.OBJECT OF THE INVENTION The aim of the invention is to provide a simple and reliable To develop a circuit, which a potential-free synchronization to the Netzwechselspannu @ g of the power circuit with sufficient accuracy.

Darlegung des Wesens der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Feh@synchronisationen bei kurzzeitigen Spannungseinbrüchen der Netzwechselspannung zu vermeiden, eine rasche Betriebsbereitschaft der Schaltung nach dem Einschalten herustellen, eine Speisung des Steuertransformators aus vom Leistungsteil getrennten Spannungsquellen zu ermöglichen und die Betriebsfähigkeit der Schaltung bei 50 - 6O Hz abzusichern, wobei die Anpassung an unterschiedliche Netzwechselspannungen (220 V, 380 V, 500 V) in bekannter Weise zu gewährleisten ist.Statement of the essence of the invention The object of the invention is to be found based on faulty synchronization in the event of brief voltage drops in the AC mains voltage to avoid a rapid operational readiness of the circuit after switching on establish a supply of the control transformer from the power section separated To enable voltage sources and the operability of the circuit at 50 - 6O Hz to secure, with the adaptation to different mains AC voltages (220 V, 380 V, 500 V) must be ensured in a known manner.

Die Anfgabe wird gelöst, isdem eine Parallelschaltung einer zweipulsigen Brü@kengleichrichterschaltung, eines Viderstandes und eines Kondensators mit einer weiteren @arallelschaltung einer Z-Diode, einem weiteren Kondens@tor und einer Reihenschaltung ven Transistor, Widerstand und Lumineszenzdiede eines Optokopplers einseitig direkt und au2 der anderen Seite über eine Diode ver @unden ist, daß diese Diede antiparallel zur Basis-Emitt@r-Diede des Transistors liegt und daß die Brückengleichrichterschaltung über einen Vorwiderstand an der Syichronisierwechselspannang liegt. Vorzugsweise ist feine@ der auf der Sekundärseite des Optokopplers befiniliche Fototransistor zwichen Basis und Emitter ein@ npn-Transistors ang@erdnet, wobei die Emitter der bei@en Transistoren am negativen Pol einer Dualstromvers@rgung liegen. Der Kollektor des npn-Transistors ist @ber zwei Widerstände in Reihe mit dem positiven Pel der Dualstromversorgung verbunden. Der Verbindungspunkt der zwei in Reihe liegenden Kollektorwiderstände des npn-Transistors ist mit einem Kondensator verbunden, dessen anderer Pol mit der Nullschiene der Dualstromversorgung verbanden ist, wobei der nicht «it; der Dualstromversorgung verbundene Pol des Kondensators mit der Basis eines weiteren npn-Transistors verbunden ist, dessen @mitter mit der Nullschiene der Dualstromversorgung verbunden ist.The problem is solved, is a parallel connection of a two-pulse Bridge rectifier circuit, a resistor and a capacitor with a further parallel connection of a Zener diode, another capacitor and a series connection ven transistor, resistor and Lumineszenzdiede of an optocoupler on one side directly and on the other side it is connected by a diode that this part is antiparallel to the base-Emitt @ r-Diede of the transistor and that the bridge rectifier circuit via a series resistor to the synchronizing alternating voltage. Preferably is fine @ the phototransistor located on the secondary side of the optocoupler between base and emitter an @ npn transistor ang @ grounded, with the emitter of the with transistors at the negative pole of a dual power supply. The collector of the npn transistor is @ through two resistors in series with the positive Pel Dual power supply connected. The connection point of the two in a row Collector resistances of the npn transistor is connected to a capacitor, whose other pole is connected to the neutral rail of the dual power supply, whereby the not «it; the pole of the capacitor connected to the dual power supply to the base Another npn transistor is connected, whose @mitter is connected to the zero rail connected to the dual power supply.

Ausführungsbeispiel Die Darlegung des Wesens der Erfindung erfolgt am Ausführungsbeispiel nach Figur 1. Die quasikomplementäre Ausführung nach Figur 2 ist auch möglich. Die Netzwechselspannung UN wird in der Gleichrichterbrücke V1 gleichgerichtet. Über die Widerstände R1 und R2 erfolgt eine Spannungsteilung der gleichgerichteten Spannung und damit eine einfache Anpassung an unterschiedliche Netzwechselspannungen.Exemplary embodiment The essence of the invention is presented using the embodiment according to FIG. 1. The quasi-complementary embodiment according to FIG 2 is also possible. The AC mains voltage UN is in the rectifier bridge V1 rectified. The voltage is divided by the resistors R1 and R2 rectified voltage and thus easy adaptation to different AC line voltages.

Solange diese Spannung größer als die Z-Spannung V4 ist, ist die Diode Y2 leitfähig und der Transistor t3 gesperrt.' Ber parallel zur Z-Diode V4 liegende Kondensator C2 speichert eine gewisse Energie. Sobald die Spann@ng über dem Widerstand R2 kleiner als die Z-Spannung V4 wird, wird der Transistor V3 über den Widerstand R2 aufgestenert, wobei der Kollektorstrom, fieber den Widerstand R3 durch die Luminessenzdiode des Optokopplers V5 fließt.As long as this voltage is greater than the Z-voltage V4, the diode is Y2 conductive and transistor t3 blocked. ' About lying parallel to the Zener diode V4 Capacitor C2 stores a certain amount of energy. As soon as the tension is above the resistance R2 becomes smaller than the Z-voltage V4, the transistor V3 becomes via the resistor R2 starved up, with the collector current, fever the resistor R3 through the luminescence diode of the optocoupler V5 flows.

Die im Kondensator C2 gespeicherte Energie wird wälrend dieser Zeit teilweise ab6ebaut'. Der Optokoppler V5 wird während dieser Zeit aufgesteuert, der integrierte F@totransistor sperrt den sonst über den Widerstand R4 aufgesteuerten Transistor V6. Der Kondensator C1 verhindert mögliche Unsymmetrien der Schaltung. Die Schaltung ist bereits nach ein bis zwei Netzspannunge-Halbwellen betriebsbereit. Besonders vorteilha@t ist, daß der Energiebedarf zum Betreiben des Optokopplerz von der Synchronisierschaltung selbst aufgeb@acht wird, so daß kei-De getrennte Stromversorgung erforderlich ist.The energy stored in capacitor C2 increases during this time partially dismantled '. The optocoupler V5 is controlled during this time, the integrated F @ totransistor blocks the otherwise controlled via the resistor R4 Transistor V6. The capacitor C1 prevents possible asymmetries in the circuit. The circuit is ready for operation after one or two mains voltage half-waves. It is particularly advantageous that the energy required to operate the optocoupler is abandoned by the synchronization circuit itself, so that no separate Power supply is required.

Duroh die Sperrung des Transistors V6 zum Synohronisierzeitpunkt wird der Transistor V8 iber den Widerstand R6 Diode V7 aufgesteuert und der Kondensator C4 entladen.Duroh the blocking of the transistor V6 at Synohronisierzeitpunkt the transistor V8 via the resistor R6 diode V7 and the capacitor Discharge C4.

Nach Beendigung des Synchronisiervorganges sperren Optokoppler V5 und Transistor V8, so daß sich der Kondensator C4 über den Widerstand @9 langsam anfladen kann.After the synchronization process is complete, optocouplers V5 and transistor V8 so that capacitor C4 slowly moves through resistor @ 9 can charge.

Am Ausgang A entsteht die ben@tigt@ netzsynchrone Sägezahnspannung.The required mains-synchronous sawtooth voltage is generated at output A.

Zwecks Vermeiden von Fehlsynchronisationen bei kurzzeitigen Netzspannungseinbrüchen kann die Aufsteuerung des Transistors V8 mittels des Kondensators C3 verzögert werden.To avoid incorrect synchronization in the event of brief mains voltage drops the activation of the transistor V8 can be delayed by means of the capacitor C3.

Nach Aufsteuerung des Optokopplers V5 und sofortiger Sperrung des Transistors V6 muB sich der nahezu auf die @@gative Versorgungsspannung - UB aufgeladene Kondensater C3 zunächst über den Widerstand R6 umladen, be vor der Transistor V8 leitfähig wird. Der Widerstand R7 ist gegenüber dem Widerstand R6 klein, er schützt nur den Transistor V6.After the optocoupler V5 has been activated and the The transistor V6 must be almost charged to the @@ gative supply voltage - UB First reload capacitor C3 through resistor R6, before transistor V8 becomes conductive. The resistor R7 is small compared to the resistor R6, it protects only the transistor V6.

Zur Realisierung der Synchronisation im Wechselspannungs-N@lldurchgang und des Schutzes gegen Fehlsynchronisation bei kurzzeitigen Netzspannungseinbrüchen mittels verzö-@erter Rü@ksetzung der Sägezahnspannung ist es erforderich, die Ansteuerung des Optokopplera V5 mindestens um den Wert der Verzögerung gegenüber dem Netzwechselspan-@ungs-Nulldurchgang vorzu erlegen. Das erfolgt durch geeignete Spannungsteilung mittels der Widerstände R1 und 12 im Zusammenhang mit der Höhe der Z-Spannung V4. Die Widerstände 15 und R8 erfüllen von der Sohaltungstechnik her bekannte Aufgaben.For the implementation of the synchronization in the alternating voltage low pass and protection against incorrect synchronization in the event of brief mains voltage drops by means of a delayed resetting of the sawtooth voltage it is necessary to activate the of the optocoupler V5 by at least the value of the delay compared to the mains alternating voltage zero crossing to kill. This is done by dividing the voltage appropriately using the resistors R1 and 12 in connection with the level of the Z-voltage V4. The resistors 15 and R8 perform well-known tasks from the maintenance technology.

Claims

Invention claim: 1. Circuit arrangement for mains voltage synchronization of two-pulse converter circuits with potential separation by optocouplers using a parallel connection of a two-pulse bridge rectifier circuit, a resistor and a capacitor and one upstream of this parallel connection Series resistor, characterized in that this parallel connection with a second Parallel connection of a Zener diode (V4), a capacitor (C2) and a series connection of transistor (V3), resistor (R3) and luminescent diode of an optocoupler (V5) connected on one side directly and on the other side via a diode (V2) and that this diode (V2) is antiparallel to the base emitter diode of the transistor V3.

2. Circuit arrangement according to item 1, wherein the one on the secondary side of the optocoupler (V5) located between the base and emitter of a phototransistor npn transistor (V6) is arranged, the emitters of the two transistors at the negative Pole (- U3) of a dual power supply lie, and the collector of the npn transistor (V6) through one or two resistors (R6, R7) in series with the positive pole of Dual power supply is connected, characterized in that the collector of the npn tranisstors (V6) or the connection point of the two collector resistors in series of the npn transistor (V6) is connected to a capacitor (C3), the other of which Pole is connected to the neutral rail of the dual power supply (D). and that he doesn't Pole of the capacitor (C3) connected to the dual power supply directly or via a diode (V7) is connected to the base of another npa transistor (V8), its emitter directly or approximately with the neutral line (O) of the dual power supply connected is.