DE4310044A1 - Circuit arrangement for generating an adjustable, controlled direct voltage for a control unit of a device which is operated by three-phase current, in particular of a three-phase asynchronous motor - Google Patents

Circuit arrangement for generating an adjustable, controlled direct voltage for a control unit of a device which is operated by three-phase current, in particular of a three-phase asynchronous motor

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DE4310044A1 DE19934310044 DE4310044A DE4310044A1 DE 4310044 A1 DE4310044 A1 DE 4310044A1 DE 19934310044 DE19934310044 DE 19934310044 DE 4310044 A DE4310044 A DE 4310044A DE 4310044 A1 DE4310044 A1 DE 4310044A1
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Abstract

The invention relates to a circuit arrangement for generating an adjustable, controlled direct voltage for a control unit of a device which is operated by three-phase current, in particular of a three-phase asynchronous motor, comprising a transformer for transforming the alternating voltage and a rectifier circuit connected downstream. To achieve a high resistance to voltage spikes and the adjustability to different voltages in the context of a structurally simple design, such a circuit arrangement is distinguished by an antiparallel arrangement of power semiconductors, such as thyristors (Th2), triacs, alternistors for phase gating control in the primary circuit of the transformer (T), a comparison circuit (V) at the output of the rectifier circuit (GL) for comparing the actual direct voltage with the desired direct voltage, and a control arrangement (ASt) for driving the arrangement of power semiconductors (Th2) in dependence on the desired value deviation of the direct voltage. <IMAGE>

Description

Die Erfindung richtet sich auf eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer einstellbaren, geregelten Gleichspannung für eine Steuer- und Re­ geleinheit eines mit Drehstrom betriebenen Gerätes, insbesondere eines Drehstrom-Asynchronmotors.The invention is directed to a circuit arrangement for generation an adjustable, regulated DC voltage for a control and re gel unit of a device operated with three-phase current, in particular one Three-phase asynchronous motor.

Bekannte derartige Schaltungsanordnungen weisen beispielsweise drei Transformatoren auf, deren Primärwicklungen zwischen je zwei Phasen des Drehstromanschlusses liegen, wobei jeder Sekundärwicklung ein Gleichrich­ ter nachgeschaltet ist und die gleichpoligen Ausgänge der Gleichrichter in Reihe geschaltet sind. Eine solche Anordnung eignet sich gut für einen Betrieb mit einer festen, bekannten Eingangsspannung. Eventuelle Span­ nungsspitzen am Netz werden durch die Streureaktanz der Transformatoren gedämpft.Known circuit arrangements of this type have, for example, three Transformers whose primary windings between two phases of the Three-phase connection, with each secondary winding a rectifier ter is connected downstream and the same-pole outputs of the rectifiers in Series are connected. Such an arrangement works well for one Operation with a fixed, known input voltage. Any chip Voltage peaks in the network are caused by the scattering reactivity of the transformers subdued.

Eine weitere bekannte Ausführungsform sieht vor, daß ein einziger Trans­ formator primärseitig zwischen zwei Phasen der Einspeisung angeordnet ist und sekundär eine Gleichrichterschaltung nachgeordnet ist. Durch Anpas­ sung der Primäranzapfung bei einer Mehrzahl grundsätzlich vorgesehener derartiger Anzapfungen ist ein Betrieb mit mehreren Netzspannungen möglich.Another known embodiment provides that a single trans Formator is arranged on the primary side between two phases of the feed and a rectifier circuit is arranged downstream. By adapting solution of the primary tapping in a plurality of fundamentally provided tapping of this type is operation with a plurality of mains voltages possible.

Eine dritte Ausführungsform ermöglicht im Gegensatz zu den beiden vor­ stehend abgehandelten, bekannten Ausführungsformen die Erzeugung unter­ schiedlicher Steuerspannung ausgehend von unterschiedlichen Eingangs­ spannungen. Eine solche Schaltungsanordnung umfaßt eine Gleichrichter­ schaltung, einen nachgeordneten sogenannten Step-Down-Wandler mit einem Chopper und ausgangsseitig einen Sperrwandler. Der Gleichrichterschal­ tung sind Vordrosseln zur Dämpfung von Spannungsspitzen am Netz vorge­ schaltet. Zur Erzeugung der unterschiedlichen Steuerspannungen dient der Sperrwandler. Aufgrund der benötigten hohen Sperrspannung der Schalt­ transistoren eines Sperrwandlers ist der Step-Down-Wandler zur Herabset­ zung der Spannung vorgeschaltet.A third embodiment allows in contrast to the two before standing, known embodiments of the generation under different control voltage based on different input tensions. Such a circuit arrangement comprises a rectifier circuit, a subordinate so-called step-down converter with a Chopper and a flyback converter on the output side. The rectifier scarf  Pre-chokes are provided for damping voltage peaks on the network switches. The is used to generate the different control voltages Flyback converter. Due to the high reverse voltage of the switching Transistors of a flyback converter is the step-down converter for reducing voltage upstream.

Obwohl durch eine solche Schaltungsanordnung ein Betrieb innerhalb eines relativ großen Spannungsbereiches möglich ist, weist diese doch den er­ heblichen Nachteil auf, daß der Aufwand an elektronischen Bauelementen sehr groß ist.Although such a circuit arrangement allows operation within a relatively large voltage range is possible, but he has the major disadvantage that the expense of electronic components is very large.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schal­ tungsanordnung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß bei geringem Aufwand an Bauelementen unterschiedlich hohe Steuerspannungen erzeugt werden können, wobei die Schaltung geeignet sein soll, Span­ nungsspitzen bis zu 1,2 kV bei einem Betrieb mit 400 V Eingangsspannung abzufangen, wie dies insbesondere beim Einsatz in Verbindung mit einem Steuergerät auf Thyristorbasis gefordert wird.Proceeding from this, the object of the invention is a scarf arrangement of the type mentioned in such a way that at low cost of components different control voltages can be generated, the circuit should be suitable, Span voltage peaks of up to 1.2 kV when operated with 400 V input voltage intercept, as is particularly the case in connection with a Control unit based on a thyristor is required.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine antiparallele An­ ordnung von Leistungshalbleitern, wie Thyristoren, Triacs, Alternistoren, zur Phasenanschnittsteuerung im Primärkreis des Transformators, eine Vergleichsschaltung am Ausgang der Gleichrichterschaltung zum Vergleich der Ist-Gleichspannung mit der Soll-Gleichspannung und eine Steueranord­ nung zum Ansteuern der Anordnung von Leistungshalbleitern in Abhängig­ keit von der Sollwertabweichung der Gleichspannung.This object is achieved according to the invention by an anti-parallel order of power semiconductors, such as thyristors, triacs, alternistors, for phase control in the primary circuit of the transformer, one Comparison circuit at the output of the rectifier circuit for comparison the actual DC voltage with the target DC voltage and a control arrangement for controlling the arrangement of power semiconductors in dependence speed from the setpoint deviation of the DC voltage.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die Vergleichsschaltung eine Zenerdiode umfaßt, und daß zur Kopplung von Vergleichsschaltung und Steueranord­ nung ein Optokoppler vorgesehen ist.It is preferably provided that the comparison circuit is a zener diode includes, and that for coupling the comparison circuit and control arrangement an optocoupler is provided.

Die Kombination der Vorteile der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung kommt besonders dann zum Tragen, wenn die Primärgleichspannung am Eingang einer Phasenanschnittsteuerung mit Leistungshalbleiterbauelemen­ ten eines Drehstromasynchronmotors mit Sanftanlaufsteuerung abgegriffen wird. The combination of the advantages of the circuit arrangement according to the invention comes into play especially when the primary DC voltage on Input of a phase control with power semiconductor components tapped from a three-phase asynchronous motor with soft start control becomes.  

Eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zeichnet sich im letztgenann­ ten, bevorzugten Anwendungsfall insbesondere durch ihre hohe Festigkeit gegenüber Spannungsspitzen aus, wobei eine solche Schaltungsanordnung den generellen Vorteil aufweist, daß sie für unterschiedliche Eingangs- und Ausgangsspannungen geeignet ist und sich gleichwohl kostengünstig, mit geringem baulichem Aufwand realisieren läßt.A circuit arrangement according to the invention is distinguished in the latter th, preferred application in particular due to its high strength against voltage peaks, such a circuit arrangement has the general advantage that it can be used for different and output voltages is suitable and is nevertheless inexpensive, can be realized with little structural effort.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbei­ spiels in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Dabei zeigenIn the following the invention is illustrated by a preferred embodiment game described in connection with the drawing. Show

Fig. 1 eine blockschaltbildartige Darstellung einer Sanftanlaufsteuerung für einen Drehstrom-Asynchronmotor und Fig. 1 is a block diagram representation of a soft start control for a three-phase asynchronous motor and

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Gleichspannung, wie sie in der Schaltung nach Fig. 1 vorteilhaft eingesetzt werden kann. Fig. 2 shows a circuit arrangement according to the invention for generating a DC voltage, as it can be used advantageously in the circuit of FIG. 1.

Die in Fig. 1 dargestellte Schaltung dient zur Ansteuerung eines Dreh­ strom-Asynchronmotors M mit Motorwicklungen T1, T2 und T3, welche über jeweils ein Paar antiparallel geschalteter Thyristoren Th mit den Klemmen L1, L2 und L3 für die drei eingangsseitigen Phasen verbunden sind.The circuit shown in Fig. 1 is used to control a three-phase asynchronous motor M with motor windings T1, T2 and T3, which are connected via a pair of antiparallel thyristors Th to terminals L1, L2 and L3 for the three input-side phases.

Die durch die Thyristoren Th1 gebildete Phasenanschnittsteuerung wird durch einen Steuersatz Ss angesteuert, der seinerseits wieder angesteuert wird von der Steuerung ST und dem Hochlaufgeber HG. Die Steuerung ST weist Steuereingänge BH und BF auf. Der Hochlaufgeber HG ist mit einem Steuereingang SW versehen. Außerdem sind dem Hochlaufgeber HG schema­ tisch dargestellte Einstellpotentiometer M und H zugeordnet. Vom Hochlauf­ geber zweigen Steuerausgänge MH und ME ab.The phase gating control formed by the thyristors Th1 is controlled by a tax rate Ss, which in turn is controlled again is controlled by the ST control and the ramp generator HG. The control ST has control inputs BH and BF. The ramp generator HG is with one Control input SW provided. In addition, the ramp generator HG are schematic assigned table potentiometers M and H assigned. From run-up sensors branch control outputs MH and ME.

Der Steuersatz Ss wird angesteuert und synchronisiert durch eine Schal­ tungsanordnung Sy, die mit den Klemmen für die Phasen L1, L2 und L3 verbunden ist. Mit den Klemmen für die Phasen L1, L2 und L3 ist weiter­ hin auch eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung SG verbunden, wel­ che dazu dient, aus der eingespeisten Wechselspannung an den Ausgängen PNO eine Gleichspannung für die Steuerung ST zur Verfügung zu stellen. The headset Ss is controlled and synchronized by a scarf Sy arrangement with the terminals for phases L1, L2 and L3 connected is. The terminals for phases L1, L2 and L3 continue down also connected a circuit arrangement SG according to the invention, wel che serves from the fed alternating voltage at the outputs PNO to provide a DC voltage for the control ST.  

Die Schaltung ST ist in Fig. 2 im einzelnen dargestellt. Sie umfaßt einen Transformator T, dessen Primärkreis, der mit den Klemmen L1 und L2 verbunden ist, eine antiparallele Anordnung von Thyristoren Th2 auf­ weist. Diese bilden zusammen mit einer Ansteuerschaltung ASt eine Pha­ senanschnittsteuerung.The circuit ST is shown in detail in FIG. 2. It comprises a transformer T, the primary circuit, which is connected to the terminals L1 and L2, has an anti-parallel arrangement of thyristors Th2. Together with a control circuit ASt, these form a phase control.

Im Sekundärkreis des Transformators T ist eine Gleichrichterschaltung GL angeordnet, die die Ausgänge P (positiver Pol) und N (negativer Pol) aufweist.In the secondary circuit of the transformer T is a rectifier circuit GL arranged which the outputs P (positive pole) and N (negative pole) having.

Ein weiterer Ausgang 0 liegt einerseits über Elektrolytkondensatoren EL1 und EL2 an P bzw. N und andererseits am Mittelabgriff der Sekundärspule des Transformators T.Another output 0 is on the one hand via electrolytic capacitors EL1 and EL2 at P or N and on the other hand at the center tap of the secondary coil of the transformer T.

Über den Ausgängen P und N liegt eine Vergleichsschaltung V, welche eine Zenerdiode Z mit Vorschaltwiderstand R umfaßt. Dieser Vergleichs­ schaltung V ist ein Optokoppler OP zur Übertragung des Ausgangssignals der Vergleichsschaltung V an die Ansteuerschaltung ASt nachgeordnet. Der Optokoppler OP umfaßt eine Leuchtdiode LD, welche in Reihe mit der Zenerdiode Z geschaltet ist und einen Phototransistor PT, der mit der Ansteuerschaltung verbunden ist.A comparison circuit V is located above the outputs P and N. a Zener diode Z with series resistor R comprises. This comparison circuit V is an optocoupler OP for transmitting the output signal the comparison circuit V downstream of the control circuit ASt. Of the Optocoupler OP comprises a light emitting diode LD, which is in series with the Zener diode Z is connected and a phototransistor PT, which with the Control circuit is connected.

Die Schaltung funktioniert so, daß beim Überschreiten der Sollspannung an den Ausgängen P, N die Zündspannung der Zenerdiode Z überschritten wird und dementsprechend von der Leuchtdiode I-D ein Signal an den Pho­ totransistor PT abgegeben wird, so daß die Ansteuerschaltung ASt die durch die Thyristoren Th2 gebildete Phasenanschnittsteuerung, d. h. deren Steuerwinkel, so verstellt, daß die Primärspannung des Transformators T entsprechend der Sollwertabweichung der Gleichspannung am Ausgang P, N verändert wird.The circuit works so that when the target voltage is exceeded at the outputs P, N the ignition voltage of the Zener diode Z is exceeded is and accordingly from the LED I-D a signal to the Pho dead transistor PT is output, so that the control circuit ASt the phase control formed by the thyristors Th2, d. H. their Control angle, adjusted so that the primary voltage of the transformer T according to the setpoint deviation of the DC voltage at output P, N is changed.

Die beschriebene Schaltungsanordnung weist eine hohe Unempfindlichkeit gegenüber Spannungsspitzen am Netz aufgrund der Streureaktanz des Transformators und durch die galvanische Trennung aufgrund des Opto­ kopplers OP auf.The circuit arrangement described is highly insensitive against voltage peaks on the network due to the scattering reactivity of the Transformer and by galvanic isolation due to the opto coupler OP on.

Claims (4)

1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer einstellbaren, geregelten Gleichspannung für eine Steuer- und Regeleinheit eines mit Drehstrom betriebenen Gerätes, insbesondere eines Drehstrom-Asynchronmotors, um­ fassend einen Transformator zum Transformieren der Wechselspannung und eine nachgeschaltete Gleichrichterschaltung gekennzeichnet durch,
antiparallele Anordnung von Leistungshalbleitern wie Thyristoren (Th2), Triacs, Alternistoren zur Phasenanschnittsteuerung im Primärkreis des Transformators (T),
eine Vergleichsschaltung (V) am Ausgang der Gleichrichterschaltung (GL) zum Vergleich der Ist-Gleichspannung mit der Soll-Gleichspannung und
einer Steueranordnung (ASt) zum Ansteuern der Anordnung von Leistungs­ halbleitern (Th2) in Abhängigkeit von der Sollwertabweichung der Gleich­ spannung.1. A circuit arrangement for generating an adjustable, regulated DC voltage for a control and regulating unit of a powered with three-phase device, in particular a three-phase asynchronous motor to collectively a transformer for transforming the AC voltage and a downstream rectifier circuit characterized by,
anti-parallel arrangement of power semiconductors such as thyristors (Th2), triacs, alternistors for phase control in the primary circuit of the transformer (T),
a comparison circuit (V) at the output of the rectifier circuit (GL) for comparing the actual DC voltage with the target DC voltage and
a control arrangement (ASt) for controlling the arrangement of power semiconductors (Th2) as a function of the setpoint deviation of the DC voltage. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsschaltung (V) eine Zenerdiode (Z) umfaßt.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the comparison circuit (V) comprises a zener diode (Z). 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kopplung von Vergleichsschaltung (V) und Ansteueranordnung (ASt) ein Optokoppler (OP) vorgesehen ist.3. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that for coupling comparison circuit (V) and control arrangement (ASt) an optocoupler (OP) is provided. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärgleichspannung an den Klemmen (L1, L2, L3) bzw. am Eingang einer Phasenanschnittsteuerung (Th1) eines Drehstrom-Asynchronmotors (M) mit Sanftanlaufsteuerung (ST, HG) abgegriffen wird.4. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the primary DC voltage at the terminals (L1, L2, L3) or at the input a phase control (Th1) of a three-phase asynchronous motor (M) with soft start control (ST, HG).
DE19934310044 1993-03-27 1993-03-27 Circuit arrangement for generating an adjustable, controlled direct voltage for a control unit of a device which is operated by three-phase current, in particular of a three-phase asynchronous motor Withdrawn DE4310044A1 (en)

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