DE3540113C2 - - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/505—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
- H02M7/515—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
- H02M7/525—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only with automatic control of output waveform or frequency
- H02M7/527—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only with automatic control of output waveform or frequency by pulse width modulation
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1. Ein derartiges Verfahren ist aus der "Siemens-Zeitschrift"
45 (1971) Heft 3, Seiten 154 bis 161 bekannt.
Während im unteren Frequenzbereich (d. h. zum Beispiel beim Anfahren
eines über den als Pulswechselrichter arbeitenden Stromrichter gespeisten
Motors) üblicherweise die Dreieckspannung bei festgehaltener Pulsfrequenz
"frei läuft" (sogenanntes freies Pulsen), ist bei steigender Frequenz (z. B.
ab 60% der Nennfrequenz) die Sinusspannung mit der Dreieckspannung
synchronisiert (sogenanntes synchronisiertes Pulsen). Beim Erhöhen der
Aussteuerung des Pulsmustergenerators (also dem Erhöhen der Ampli
tude der Sinusspannung) werden die abgegebenen Impulse, d. h. die Zeiten,
in denen die Dreieckspannung höher als die Sinusspannung ist, automatisch
kürzer. Der Kürze der Impulsdauer ist jedoch aufgrund der physikalischen
Gegebenheiten der Ventile des Stromrichters, die in der Regel als Halb
leiterschalter ausgebildet sind, eine Grenze gesetzt. Beim Schalten der
Ventile sind mithin Mindestzeiten einzuhalten, so daß die Impulsdauer
bei kurzen Impulsen auf die notwendige Mindestzeit ausgedehnt werden
muß. Kommt es schließlich zu bestimmten Zeiten der Halbperiode nahe
des Maximums der Sinusspannung zu keinem Impuls mehr, weil die Drei
eckspannung die Amplitude der Sinusspannung dort nicht mehr übersteigt
(was z. B. etwa bei 80% der Maximalaussteuerung auftritt), treten beim
Übergang vom Zustand mit Impulsen der Mindestzeitdauer zu dem Zustand
ohne Impulse Sprünge in der Grundschwingungsamplitude der Ausgangs
spannung des Stromrichters auf. Bei verhältnismäßig niedrigen (aber aus
anderen Gründen nicht erhöhbaren) Pulsfrequenzen der Dreieckspannung
(etwa bei einer 9er-Taktung pro Periode) ist ein solcher Spannungssprung
besonders gravierend. Die Unstetigkeiten erweisen sich als äußerst störend,
weil z. B. ein Spannungssprung von 3% eine bis zu 10 prozentige Strom
änderung zur Folge haben kann. Ein vom Stromrichter gespeister Motor
reagiert mit entsprechenden Drehmomentänderungen.
Durch die DE-AS 16 38 608 ist ein Verfahren zum Betrieb eines an einen
Verbraucher angeschlossenen Stromrichters mit steuerbaren Ventilen bekannt,
bei dem die Grundschwingungsamplitude der Ausgangsspannung durch Folgen
aus Spannungszeitflächen und dazwischenliegenden spannungslosen Pausen,
die einen angenähert sinusförmigen Stromverlauf ergeben, gesteuert wird
und bei dem die Ausgangsspannung in Abhängigkeit von der Ausgangs
frequenz geführt ist. Bei diesem Verfahren treten Schwierigkeiten auf,
wenn bei einer Erhöhung der Grundschwingungsamplitude oder bei hoher
Ausgangsfrequenz die Dauer der spannungslosen Pausen zwischen den Span
nungszeitflächen die Größenordnung der Freiwerdezeit der gesteuerten Ventile
des Stromrichters erreicht, da die spannungslosen Pausen der gelöschten
Ventile einen durch die Freiwerdezeit der Ventile bestimmten Grenzwert
nicht unterschreiten dürfen. Beim Hinauf- und Hinabsteuern der Ausgangs
frequenz des Stromrichters muß mithin, damit ein Betrieb auch bei einer
Erhöhung der Grundschwingungsamplitude oder bei höherer Frequenz des
Stromrichters möglich ist, die Dauer der spannungslosen Pausen im Hinblick
auf die Freiwerdezeit dergestalt berücksichtigt werden, daß die üblicher
weise erforderliche Bindung an die Mindestdauer der spannungslosen Pausen
entfällt. Dieses wird nach der erwähnten DE-AS 16 38 608 dadurch erreicht,
daß im Falle einer Erhöhung der Grundschwingungsamplitude oder der Aus
gangsfrequenz jeweils die spannungslosen Pausen mit einer geringeren Länge
als dem durch die Freiwerdezeit vorgegebenen Grenzwert innerhalb einer
Halbschwingung der Ausgangsspannung durch Löschverzögerung des strom
führenden Ventils überbrückt werden, und daß im Falle einer Verminderung
der beiden Größen die spannungslosen Pausen wieder eingefügt werden oder
jeweils Spannungszeitflächen mit einer geringen Breite durch Zündverzögerung
des gelöschten Ventils unterdrückt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren der ein
gangs genannten Art Spannungssprünge am Ausgang des Stromrichters in
folge des Auftretens von durch den Pulsmustergenerator erzeugten Steuer
impulsen, die aufgrund des Schnittstellen-Vergleichs der Sinusspannung
mit der Dreieckspannung gleich oder kürzer als die Mindestzeit sind, zu
minimieren.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 1 gekenn
zeichneten Merkmale gelöst.
Infolge des synchronisierten Verlaufs von Sinusspannung und Dreieckspan
nung ist es bei Kenntnis der über die Aussteuerung des Pulsmustergene
rators vorgegebenen Spannungsamplitude der Sinusspannung und der Höhe
der Dreieckspannung ohne Mühe feststellbar, wann die Impulse die Min
detsschaltzeit der Ventile in ihrer Dauer erreichen bzw. unterschreiten.
Diese Impulse werden dann gezielt ausgeblendet. Die ebenfalls ohne wei
teres ermittelbare Spannungszeitfläche der ausgeblendeten Impulse wird
verbliebenen Impulsen zugegeben, so daß die sonst auftretenden Span
nungssprünge gemindert, wenn nicht gar beseitigt werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung ist
im Unteranspruch gekennzeichnet.
Das Verfahren nach der Erfindung soll im folgenden für ein Beispiel anhand
der Zeichnung erläutert werden.
Es zeigt
Fig. 1a den zeitlichen Verlauf von Sinus- und Dreieckspannung in einem
Pulsmustergenerator,
Fig. 1b den zeitlichen Verlauf der daraus erzeugten Steuerimpulse nach
dem Stande der Technik und
Fig. 2 ein Prinzipschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Durchführung
des Verfahrens nach der Erfindung.
In Fig. 1a ist für eine Viertelperiode über der Zeit t der Verlauf einer
sinusförmigen Spannung U S gezeigt, durch deren Amplitude die Höhe der
Aussteuerung eines Pulsmustergenerators bestimmt ist. Ferner steht dem
Pulsmustergenerator zur Bereitstellung von Steuerimpulsen für die Ventile
eines steuerbaren Stromrichters eine mit der sinusförmigen Spannung syn
chronisierte, symmetrische Dreieckspannung U D zur Verfügung. Durch
analogen Schnittstellen-Vergleich der beiden Spannungen durch den als
Komparator ausgebildeten Pulsmustergenerator entstehen die in Fig. 1b
gezeigten Steuersignale U 10.
Bei einer für den Stromrichter geforderten Aussteuerung von zum
Beispiel < 80%, wie in Fig. 1a gezeigt, ist die sinusförmige Spannung U S
so weit in ihrer Amplitude angehoben, daß nahe des Spannungsmaximums
bei π/2 der Kurvenzug der Dreieckspannung U D den Kurvenug der Sinus
spannung U S nicht mehr schneidet, d. h. es treten keine Impulse mehr
auf. Bevor dieses der Fall ist, werden die Impulse so schmal, daß sie eine
bei den Ventilen des Stromrichters einzuhaltende Mindestzeit t min unter
schreiten. Um zu verhindern daß die Ventile in derartigen Fällen Schaden
nehmen, werden von einer dem Pulsmustergenerator nachgeschalteten Ein
richtung der unterhalb der Dauer der Mindestzeit liegenden Impulse auf
die Mindestzeit t min verlängert, wie es gestrichelt in Fig. 1b beim Impuls a
angedeutet ist.
Der Übergang bei den Steuersignalen zwischen dem Zustand, in dem
diese, auf die Mindestzeit verlängerten Impulse vorliegen und dem
Zustand, in dem infolge der mangelnden Schnittstelle (Fig. 1a) der zu
vergleichenden beiden Spannungen keine Impulse auftreten, führt zu un
erwünschten Sprüngen der Grundschwingung der Spannung am Ausgang des
Stromrichters. Um diese Sprünge möglichst klein zu halten, werden Impulse,
die kürzer als die Mindestzeit t min sind, gezielt aus dem Verlauf der
Steuerspannung U 10 ausgeblendet (z. B. Impuls a), während die Spannungs
zeitfläche dieses ausgeblendeten Impulses den verbliebenen Impulsen (z. B.
dem Impuls b) zugeschlagen wird, was zu einer entsprechenden Verbrei
terung der Nachbarimpulse führt.
In Fig. 2 ist dieses Prinzip verdeutlicht: Dem Pulsmustergenerator PMG
wird eine für die Aussteuerung des Stromrichters notwendige Steuer
spannung U zugeführt, die die Amplitude der im Pulsmustergenerator PMG
vorliegenden (hier nicht gezeigten) sinusförmigen Spannung U S zum Ver
gleich mit der (ebenfalls hier nicht gezeigten) synchronisierten Dreieck
spannung U D bestimmt. Ferner erhält der Pulsmustergenerator PMG die
gewünschte Frequenz f vorgegeben, die die Ausgangsspannung des vom
Pulsmustergenerator PMG gesteuerten Stromrichters aufweisen soll.
Der Pulsmustergenerator PMG stellt entsprechend dem zu Fig. 1a er
läuterten Schnittstellen-Vergleich an seinem Ausgang Steuerimpulse
(U 10 in Fig. 1b) mit einer Frequenz f p zur Verfügung. Diese Steuer
impulse werden einem Decoder DEC zugeführt. Dem Decoder DEC wird
außerdem die Spannung U als Maß für die Spannungsamplitude der sinus
förmigen Spannung eingegeben. Da die Frequenz f p der Steuersignale vor
liegt, die Dreieckspannung mit der sinusförmigen Spannung synchronisiert
ist und auch deren Höhe bekannt ist, bestimmt der Decoder DEC ohne
Mühe die Zeitpunkte, zu denen Steuerimpulse so kurz werden müssen, daß
sie die Mindestzeit der Ventile unterschreiten würden. In diesen Fällen
blendet der Decoder DEC diese Impulse aus, so daß am Ausgang Steuer
impulse der Frequenz f′ p vorliegen. Tritt eine Impulsausblendung auf, so
gibt der Decoder DEC eine Spannung Δ U heraus, die entsprechend dem
ausgeblendeten Impuls bewertet ist. Bis zur Ausblendung des nächsten
Impulses wird dieses Δ U wieder zurückgenommen, um dann, entsprechend
bewertet, wieder zur Verfügung zu stehen. Die Spannung Δ U wird an
einem Summierungspunkt vor dem Eingang des Pulsmustergenerators PMG
der Steuerspannung U angezogen, so daß die Amplitude der sinusförmigen
Spannung U S in diesem Bereich entsprechend gesenkt wird. Demzufolge
werden die verbliebenen Impulse um die zu ergänzende Spannungszeit
fläche breiter.
Im gleichen Sinne ist es auch vorteilhaft, durch den Decoder DEC auf
die Dreieckspannung beim Pulsmustergenerator PMG einzuwirken und diese
in Bereichen, in denen ein auszublendender Impuls auftritt, zu erhöhen.
Claims (2)
1. Verfahren zum Betrieb eines die Ventile eines Stromrichters nach dem
Unterschwingungsverfahren steuernden Pulsmustergenerators, der Impulse
durch Schnittstellen-Vergleich einer Sinusspannung mit einer Synchroni
sierten Dreieckspannungs erzeugt,
dadurch gekennzeichnet,
daß dann, wenn beim Vergleich der Sinusspannung mit der Dreieck
spannung ein Impuls entstehen würde, der gleich der oder kürzer als die
bei den Ventilen einzuhaltende Mindestschaltzeit ist, dieser Impuls ausge
blendet wird und seine Spannungszeitfläche einem oder mehreren zeit
lich benachbarten Impulsen zugeschlagen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß für den Bereich des Auftretens des oder der verbliebenen Impulse
die Amplitude der Dreieckspannung angehoben und/oder die Amplitude
der Sinusspannung gesenkt wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853540113 DE3540113A1 (de) | 1985-11-09 | 1985-11-09 | Verfahren zum betrieb eines pulsmustergenerators |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853540113 DE3540113A1 (de) | 1985-11-09 | 1985-11-09 | Verfahren zum betrieb eines pulsmustergenerators |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3540113A1 DE3540113A1 (de) | 1987-06-04 |
DE3540113C2 true DE3540113C2 (de) | 1987-09-10 |
Family
ID=6285774
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19853540113 Granted DE3540113A1 (de) | 1985-11-09 | 1985-11-09 | Verfahren zum betrieb eines pulsmustergenerators |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3540113A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4206263A1 (de) * | 1991-02-28 | 1992-09-10 | Toshiba Kawasaki Kk | Steuergeraet fuer stern- oder nullpunkt-angeklammerten leistungs- oder stromumformer |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19544410A1 (de) * | 1995-07-06 | 1997-01-09 | Abb Patent Gmbh | Verfahren zur Echtzeitberechnung des Pulsmusters von dreiphasigen Zweipunkt-Wechselrichtern |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1638608C3 (de) * | 1967-09-22 | 1973-12-06 | Siemens Ag, 1000 Berlin U. 8000 Muenchen | Verfahren zum Betrieb eines Strom nchters |
-
1985
- 1985-11-09 DE DE19853540113 patent/DE3540113A1/de active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4206263A1 (de) * | 1991-02-28 | 1992-09-10 | Toshiba Kawasaki Kk | Steuergeraet fuer stern- oder nullpunkt-angeklammerten leistungs- oder stromumformer |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3540113A1 (de) | 1987-06-04 |
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