DE3919114C1

DE3919114C1 - RL load effective and/or fundamental mode reactive power determn. - where mains voltage is passed via filter to zero voltage detector, load current is passed via rectifying absolute value generator, etc.

Info

Publication number: DE3919114C1
Application number: DE19893919114
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dipl.-Ing. Hoffmann; Reinhard Dipl.-Ing. 1000 Berlin De Schwarzenau
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Alstom Anlagen und Automatisierungstechnik GmbH
Priority date: 1989-06-08
Filing date: 1989-06-08
Publication date: 1990-03-29
Anticipated expiration: 2009-06-09

Abstract

In an arrangement for determination of effective and/or fundamental mode reactive power of an Rl load, e.g. resistance welding machine, mains voltage is passed via a filter to a zero voltage detector for determination of auxiliary parameter voltage zero crossing and a peak value detector. Load current is passed via a verifying absolute value generator to a peak value detector and first and second counters. In combination with output of the zero voltage detector, the phase angle of the start of current flow is determined with the first counter and the phase angle of the peak value with the second counter. The parameters determined art fed to a microprocessor which determines reactive power with the aid of stored tables. ADVANTAGE - Rapid determination where compensation is necessary.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Bestimmung der Wirk- und/ oder Grundschwingungs-Blindleistung einer mittels eines Wechselstromstellers gestellten RL-Last, wie sie im Oberbegriff des Anspruches 1 näher definiert ist.The invention relates to an arrangement for determining the active and / or fundamental vibration reactive power using an AC power controller posed RL load, as in The preamble of claim 1 is defined in more detail.

Es findet dabei ein Verfahren Anwendung, wie es zur Bestimmung der Grundschwingungs- Blindleistung, z. B. durch die DE-OS 37 26 745, bekanntgeworden ist und modifiziert für Wirkleistungsbestimmung bereits vorgeschlagen wurde.A method is used, as it is used to determine the fundamental vibration Reactive power, e.g. B. by DE-OS 37 26 745, become known is and modified for active power determination has already been proposed.

Es werden dabei über meßbare Hilfsparameter wie Stromscheitelwert _L, Spannungsscheitelwert , Spannungsnulldurchgang α ₀, Steuerwinkel α des Wechselstromstellers und Phasenlage α _S des Stromscheitelwertes _L sowie verschiedene vorab für verschiedene RL-Lasten berechnete und gespeicherte Kennlinienscharen Relativleistungen ermittelt, die bei Multiplikation mit einer vorgegebenen Bezugsleistung einen Leistungswert ergeben, der als Vorhersage beim nächsten Stromflußbeginn in der Last abrufbar ist.There are measurable auxiliary parameters such as current peak value _L, Voltage peak , Voltage zero crossingα ₀, steering angleα of AC controller and phase positionα _S the current peak value _L such as Various previously calculated and saved for different RL loads Relative powers determined by multiplying by a predetermined reference power result in a power value, which is used as a prediction can be called up in the load at the next start of current flow.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Verfahren für schnelle, verzögerungsfreie Wirk- und Blindleistungsbestimmungen, wie sie z. B. bei der Blindleistungskompensation von RL-Lasten, z. B. Widerstandsschweißmaschinen, benötigt werden, in einer entsprechenden Anordnung anwendbar zu machen.The object of the invention is to provide these methods for fast, delay-free Active and reactive power determinations, as they are e.g. B. in reactive power compensation of RL loads, e.g. B. resistance welding machines needed become applicable in an appropriate arrangement.

Diese Aufgabe wird gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.This object is achieved in accordance with the characterizing features of claim 1 solved. Advantageous refinements can be found in the subclaims.

Anhand der Zeichnungsfiguren wird die Erfindung im nachstehenden näher erläutert. The invention is explained in more detail below with reference to the drawing figures.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 eine schematische Anordnung zur Vorausbestimmung der Wirk- und Grundschwingungs- Blindleistung einer gestellten RL-Last in Blockbilddarstellung Fig. 1 is a schematic arrangement for predicting the active and fundamental oscillation reactive power of a set RL load in block diagram representation

Fig. 2 Darstellung der relativen Grundschwingungs- Blindleistung als Funktion von Steuerwinkel α und Lastwinkel ϕ Fig. 2 representation of the relative fundamental oscillation reactive power as a function of control angle α and load angle ϕ

Fig. 3 Darstellung der relativen Wirkleistung als Funktion von Steuerwinkel α und Lastwinkel d _L Fig. 3 representation of the relative active power as a function of the control angle α and load angle d _L

Fig. 4 Darstellung des Lastwinkels ϕ _L als Funktion von Steuerwinkel α und der Phasenlage a _S Fig. 4 representation of the load angle ϕ _L as a function of the control angle α and the phase position a _S

Fig. 5 Darstellung des relativen Stromscheitelwertes k _i als Funktion von Steuerwinkel α und Lastwinkel ϕ _L Fig. 5 representation of the relative current peak value k _i as a function of control angle α and load angle ϕ _L

Nach Fig. 1 wird eine einphasige RL-Last 1, z. B. eine Widerstandsschweißmaschine, über einen in Reihe geschalteten Halbleitersteller S (Thyristoren, Transistoren) an einem Ein- oder Mehrphasen-Spannungsnetz N betrieben. Mit Erfassungseinrichtungen 2 und 3 werden die Strom- und Spannungszeitverläufe i _L und u der Last 1 gemessen. Der Spannungszeitverlauf u wird mit einem Filter 4 - einem auf Netzfrequenz abgestimmten Bandpaß bzw. mit einem Tiefpaß - gefiltert, mit einem Nullspannungsdetektor 5 jeweils der Spannungsnulldurchgang (Phasenlage α₀) sowie mit einem Spitzenwertdetektor 6 der Spannungsscheitelwert festgestellt.ToFig. 1 becomes a single-phase RL load1, e.g. B. a resistance welding machine, via a series connected semiconductor actuatorS (Thyristors, Transistors) on a single or multi-phase voltage networkN operated. With Detection facilities2nd and3rd the current and voltage time profiles i _L andu the burden1 measured. The voltage-time curveu will with a filter4th - A bandpass tuned to the network frequency or with a low pass - filtered, with a zero voltage detector5 each the Voltage zero crossing (phase positionα₀) as well as with a peak value detector 6 the voltage peak detected.

Der Stromzeitverlauf i _L wird über einen gleichrichtenden Betragsbildner 7 geführt und anschließend mit einem ersten Zähler 8 die Phasenlage des Stromflußbeginns (relativ zu α₀) und mit einem zweiten Zähler 9 die Phasenlage α _S (relativ zu α₀) des Stromscheitelwertes _L wird mit einem Spitzenwertdetektor 10 festgestellt und gespeichert. Die Werte für α, α _S, _L und sind nur Hilfsgrößen oder -parameter und werden mit einem in der Figur nicht näher dargestellten Mikroprozessor verwaltet. Die eigentlichen hier interessierenden und zu bestimmten Größen sind jedoch die Grundschwingungs-Blindleistung Q₅₀ und die Wirkleistung P. Diese Größen liegen bereits in Tabellen 11 und 12 normiert - auf eine Bezugsleistung S _BEZ bezogen - abrufbereit vor und sind in einem Speicher (ROM) des Mikroprozessors entsprechend abgelegt.The current time coursei _L is via a rectifying amount generator 7 led and then with a first counter8th the phase position the start of current flow (relative toα₀) and with a second counter9 the Phase positionα _S (in relation toα₀) of the current peak value _L comes with a peak detector10th detected and saved. The values forα,α _S, _L and are only auxiliary variables or parameters and are with a not shown in the figure Microprocessor managed. The actual ones interested here and too However, certain quantities are the fundamental vibration reactive powerQ₅₀ and the active powerP. These sizes are already in tables11 and12th standardized - to a reference benefitS _BEZ related - ready for call and are stored accordingly in a memory (ROM) of the microprocessor.

In den Fig. 2 und 3 sind diese Tabellenwerte graphisch dargestellt. Fig. 2 gibt dabei den Verlauf der relativen Grundschwingungs-Blindleistung Q₅₀/S _BEZ in Abhängigkeit vom Steuerwinkel α des Stellers und des Lastwinkelparameters ϕ _L wieder.These table values are shown graphically in FIGS. 2 and 3. Fig. 2 is here the course of the relative fundamental reactive power Q ₅₀ / S _BEZ in response to the control angle α of the actuator and the load angle parameter φ _L again.

Fig. 3 zeigt den Verlauf der relativen Wirkleistung P/S _BEZ in Abhängigkeit vom Steuerwinkel α des Stellers und des Lastwinkelparameters ϕ _L. Fig. 3 shows the course of the relative active power P / S _BEZ in response to the control angle α of the actuator and the load angle parameter φ _L.

Der Lastwinkelparameter ϕ _L wird einer dritten Tabelle 13 entnommen, deren Werte in Fig. 4 graphisch dargestellt sind. Diese Fig. 4 zeigt die Abhängigkeit des Lastwinkelparameters ϕ _L vom Steuerwinkel α des Stellers und der Phasenlage α _S des Stromscheitelwertes _L als weiteren Parameter. Die Bezugsleistung S _BEZ als Parameter ist dann noch bestimmbar, indem eine Hilfsgröße k _i (relativer Stromscheitelwert) anhand einer vierten Tabelle 14 (entsprechende graphische Darstellung Fig. 5) ermittelt und diese Hilfsgröße dann in einem Rechenwerk 15 mit den Scheitelwerten von und zu (i · )/k _i verknüpft wird. Die Fig. 5 zeigt den Verlauf des relativen Stromscheitelwertes k _i in Abhängigkeit vom Steuerwinkel α des Stellers und dem Lastwinkel ϕ _L als Parameter.The load angle parameterϕ _L becomes a third table13 taken from their Values inFig. 4 are shown graphically. TheseFig. 4 shows the dependency of the load angle parameterϕ _L from the head angleα of the controller and the Phase positionα _S the current peak value _L as another parameter. The reference benefit S _BEZ a parameter can then still be determined by using an auxiliary variable k _i (relative current peak value) using a fourth table14 (corresponding graphical representationFig. 5) determined and this auxiliary variable then in an arithmetic unit15 with the peak values of and to (i ·) / k _i is linked. TheFig. 5 shows the course of the relative Current peak valuek _i depending on the head angleα the controller and the load angleϕ _L as a parameter.

Mit weiteren Multiplizierern 16 und 17 werden dann die relativen Blind- und Wirkleistungstabellenwerte mit der Bezugsleistung S _BEZ bewertet. Die Grundschwingungs-Blindleistung Q₅₀ und die Wirkleistung P werden dann auf einen Port 18 ausgegeben und können dort abgelesen oder anderwertig verwertet werden. The relative reactive and active power table values are then rated with the reference power S _BEZ using further multipliers 16 and 17 . The fundamental oscillation reactive power Q ₅₀ and the active power P are then output to a port 18 and can be read there or used in some other way.

In der Fig. 1 ist - strichpunktiert umrahmt - der digital arbeitende Teil der Anordnung dargestellt. Die Wirkungslinien dort deuten lediglich den Einfluß einer Größe auf die eigentliche Meßgröße an. Zum Beispiel wird aus den Hilfsgrößen α (Stromflußbeginn) und α _S (Phasenlage des Stromscheitelwertes) mit dem Mikroprozessor die entsprechende Tabellenadresse von Tabelle 13 errechnet. Der zugeordnete Tabellenwert ist dann wieder der Tabellen- Offset für Tabelle 14 und 11 bzw. 12. Denkbar sind auch Anordnungsvarianten, in denen alle oder einige der Funktionsgruppen 4 bis 10 ebenfalls digital arbeitend realisiert sind.In Fig. 1 - framed by dash-dotted lines - the digitally working part of the arrangement is shown. The lines of action there only indicate the influence of a variable on the actual measured variable. For example, the corresponding table address from Table 13 is calculated from the auxiliary variables α (start of current flow) and α _S (phase position of the current peak value) with the microprocessor. The assigned table value is again the table offset for tables 14 and 11 or 12 . Arrangement variants are also conceivable in which all or some of the function groups 4 to 10 are also implemented digitally.

Claims

1. Arrangement for determining the active and / or fundamental vibration reactive power an RL load provided by an AC power controller, using a method in which measurable auxiliary parameters, such as peak values of current and voltage, voltage zero crossing, Control angle of the AC power controller and phase position of the current peak value as well as those calculated in advance for various RL loads and stored families of characteristic curves can determine a relative performance is that when multiplied by a predetermined reference power gives a power value that predicts the next time current begins to flow is available in the load, characterized,
that the mains voltage via a filter (4th) to a zero voltage detector (5) to determine the auxiliary parameter voltage zero crossing (phase positionα₀) and a peak detector (6) to determine the auxiliary parameter voltage peak value is led
that the load current via a rectifying amount generator (7) at one Peak detector (10th) to determine the current peak value _L such as to a first counter (8th) and a second counter (9) is guided, whereby each in connection with the output of the zero voltage detector (5) over the first counter (8th) the phase positionα the start of current flow and via the second counter (9) the phase positiona _S the current peak value i _L are determined as further auxiliary parameters, and that these auxiliary parameters (α₀,α,a _S, _L,) are managed by a microprocessor, each with relative and fundamental vibration reactive powers from standardized stored tables (11, 12) and after multiplication in multipliers (16, 17) with one in an arithmetic unit (15) determined reference benefit S _BEZ as active power and fundamental vibration reactive power on one Port (18th) issues.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in
that the first table ( 11 ) for the relative fundamental oscillation reactive power and the second table ( 12 ) for the relative active power each with the first counter ( 8 ) and the output of a third table ( 13 ) for the determination of a load angle parameter ϕ _L in operative connection stands,
that this third table ( 13 ), which in turn is connected to the outputs of the two counters ( 8, 9 ), together with the output of the first counter ( 8 ) influences a fourth table ( 14 ) for determining a relative current peak value k _i ,
and that the arithmetic unit ( 15 ) for determining the reference power is operatively connected to the outputs of the fourth table ( 14 ) and the peak value detectors for voltage and current ( 6, 10 ).

3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the multipliers ( 16, 17 ) for determining the fundamental oscillation reactive power Q ₅₀ and the active power P each at the output of the arithmetic unit ( 15 ) and assigned to the outputs of the first table ( 11 ) or second table ( 12 ) are connected.

4. Arrangement according to claims 1 to 3, characterized in that in the first table ( 11 ) the course of the relative fundamental oscillation reactive power Q ₅₀ / S _BEZ is stored as a function of the control angle α of the actuator and the load angle parameter ϕ _L ( Fig. 2).

5. Arrangement according to claims 1 to 3, characterized in that in the second table ( 12 ) the course of the relative active power P / S _BEZ is stored as a function of the control angle α of the actuator and the load angle parameter ϕ _L ( Fig. 3).

6. Arrangement according to claims 1 to 3, characterized, that in the third table (13) the dependence of the load angle parameter ϕ _L from the head angleα of the actuator and the phase positionα _S the current peak value _L is saved as a further parameter (Fig. 4).

7. Arrangement according to claims 1 to 3, characterized in that in the fourth table ( 14 ) the relative current peak values are stored as a function of the control angle α of the actuator and the load angle ϕ _L ( FIG. 5).