NO830714L - Styresett for en pulsvekselretter samt dets anvendelse paa en fremgangsmaate og en anordning til sirkulasjon av varmemediet i et varmeroersystem - Google Patents

Description

Styresett for en pulsvekselretter samt dets anvendelse på en fremgangsmåte og en anordning til sirkulasjon av varmemediet i et varmérørsystem.

Oppfinnelsen angår en styresett for en pulsvekselretter

i samsvar med hovedkravets innledning. Videre angår oppfinnelsen en fremgangsmåte til sirkulasjon av varmemediet i et varmé-rørsystem ved hjelp av en sirkulasjonspumpe samt en drivanordning til gjennomførelse av fremgangsmåten.

Fra DE-PS 28 31 589 er et slikt styresett allerede kjent som koblingsanordning til dannelse av periodiske pulsmønstre. Skal det periodiske pulsmønsters frekvens forandres, slik det

er tilfellet ved omrettere til å frembringe en utgangsvekselspenning med en ønskefrekvens som er gitt på forhånd ved en frekvensstyrespenning, og en ønskeamplitude som er gitt på forhånd ved en amplitudestyrespenning, kan frekvensstyrespenningen innføres i en frekvensstyrt binær oscilator som frembringer en sekvens av tellepulser med en pulsfrekvens som er proposjonal med frekvensstyrespenningen. Tellepulsene blir tellet av en etterkoblet teller som kan stilles tilbake hver gang etter en full periode av ønskefrekvensen. Med den respektive tellerstand hos telleren adresseres et fastverdilager som tjener som første funksjonsgiver og inneholder en lagret binær kurve som er frekvensuavhengig.

Ved denne kjente anordning inneholder den binære kurve bestemte pulser ved hvis hjelp der til enhver tid blir styrt slike koblingsprosesser i omretteren hvis fasestilling forblir konstant med hensyn til den ønskede utgangsvekselspenning ved alle påstyringstilstander av omretteren. Amplitudestyrespenningen kan tilføres en annen funksjonsgiver til å frembringe et binært signal. I den kjente kobling inneholder denne annen funksjonsgiver flere hjelpelagre. I et hjelpelager kan der f.eks. være lagret et pulsmønster hvor hver puls tilsvarer en slik koblingsoperasjon som innen en periode av utgangspenningen må foretas på et tidspunkt som er desto senere jo større den tilstrebede utgangsamplitude er. Dette hjelpelager blir adressert idet der fra tellerstanden subtraheres et tall avledet fra amplitudestyrespenningen, slik at den lagerposi sjon som inneholder de tilsvarende koblingspulser, i virkelig-heten først blir utlest senere. Et ytterligere hjelpelager kan inneholde et pulsmønster for frembringelse av de styre-kommandoer som ved tiltagende utstyring skal avgis på et tid-ligere tidspunkt. Dette ytterligere hjelpelager blir da påstyrt ved addisjon av et tall avledet fra amplitudestyrespenningen, til den respektive tellerstand. En logikkobling leverer så ved sammenknytting av det binære signal som leveres av den første funksjonsgiver, med utgangsstørrelsen fra fastverdilageret styrespenningen for manøvrering av vekselretterbryterne.

Denne kjente koblingsanordning egner seg riktignok som styresett for praktisk talt alle anvendelser i forbindelse med omrettere, men blir meget kostbar f'.eks. for pulsvekselrettere. Pulsvekselrettere tjener f .eks. til å forsyne dreie-feltmaskiner med en matespenning hvis frekvens skal endres proposjonalt med det ønskede omdreiningstall. En slik vekselretter inneholder for hver vekselspenningsutgang et vekselretterbryter som kobler denne utgang skiftevis til den positive og den negative likespenningsinngang. Blir en slik bryter hver gang påvirket bare ved begynnelsen av en halvperiode av den ønskede spenning på vedkommende vekselretterutgang,

så oppstår der en "helblokk"-spenning av spenningsblokker som har alternerende polaritet og hver strekker seg over en halvperiode. Hvis man imidlertid manøvrerer bryterne i en høyfrekvent takt og endrer varigheten av hver koblingstilstand i avhengighet av den ønskede utgangsspennings fasestilling, kan der derved også bli frembragt en pulsbredde-modulert utgangspenning med annen kurveform.

Med henblikk på å oppnå et dreiemoment fattig på høyere harmoniske og en optimal utnyttelse av omretteren og av den tilkoblede maskin, bør man for utgangsvekselspenningen ved disse drivanordninger som forekommer vanlig i handelen, til-strebe et mest mulig sinusformet forløp. Til formålet blir der for hver vekselspenningsutgang frembragt en tilsvarende sinusformet styrespenning hvis skjæringspunkter med en høy-frekvent trekantspenning leverer omkoblingspulsene for den vekselretterbryter som arbeider på den respektive vekselret terutgang, og dermed bestemmer lengden av de enkelte spennings-pulser som skal settes sammen til den modulerte utgangspenning.

Vekselretteren får påtrykt en tilnærmet konstant inngangs-likespenning, f.eks. idet vekselretterens inngang via en spenningsmellomkrets er forbundet med likespenningsutgangen fra en likeretter tilsluttet en forsyningsvekselspenning. Ved anvendelse av en asynkronmaskin behøves i alminnelighet en matespenningsamplitude som avtar proposjonalt med avtagende omdreiningstall, idet den bare ned mot laveste omdreiningstall sørger for en underproposjonal minskning av spenningsamplitu-den. Den tilsvarende amplitudestyring av utgangsvekselspenningen kan oppnås ved at forholdet mellom sinusamplitude og amplitude av den som samplingsspenning anvendte trekantspenning forandres. Frekvensforholdet mellom trekantspenning og utgangspenning bestemmer antall omkoblingsoperasjoner for hver bryter innen en spenningsperiode og dermed tilnærmelsen til sinusformen. Trekantfrekvensen kan imidlertid ikke velges vilkårlig høy, idet det ville føre til for mange koblingsprosesser med store tap og en termisk ødeleggelse av omretter-bryterne. Som omretterbrytere anvendes vanligvis tyristorer, hvor der dessuten må overholdes en viss minimumsvarighet for hver omkoblingsprosess, så samplingsfrekvensen i praksis ikke vesentlig kan overskride 400 Hz.

Ved de fleste anvendelser blir en trefaset last matet

via vekselretteren med en symmetrisk system av tre pulsede fasespenninger som praktisk talt er sinusformede ved høy modulasjonsfrekvens. Genereringen av sinusspenningssystemet ved hjelp av en pulsvekselretter er imidlertid forholdsvis kostbar, da der i vekselretterstyringen må frembringes tre styrespenninger som er innbyrdes forskjøvet 120° el. I den forbindelse må man ha for øye at vekselretteren blir å dimensjonere for full belastning (nominell drift) av drivanordningen, men grunnsvingningsamplituden ved vanlige styremetoder til å frembringe sinusformede utgangspenninger ikke når ver-dier som er mulige ved en full spenningsutnyttelse av omretteren. Ofte blir der derfor i det øvre spenningsområder skif-tet til en styring hvor der skifter fra sinusform av utgangspenningen til en pulsbreddemodulert helblokkstyring eller en

form som tilnærmet tilsvarer en helblokkstyring, f.eks. en trapesform. Det er da ikke til å unngå at drivanordningens dreiemoment oppviser desto mer av høyere harmoniske og tapene vokser, jo sterkere der avvikes fra sinusform av mate-spenningene.

Til grunn for oppfinnelsen ligger den oppgave å gi anvis-ning på et styresett for pulsvekselrettere hvormed det uten stor påkostning blir mulig å avgi en pulsbreddemodulert utgangsvekselspenning hvis kurveform, som avviker fra en helblokkstyring, i et best<i>emt, større frekvensområde kan opti-meres med hensyn til forskjellige krav (f.eks. høyspenningsut-nyttelse, svake overharmoniske) og forhåndsbestemmes uavhengig av frekvensen.

Det blir ifølge oppfinnelsen oppnådd med et styresett

med særtrekk som angitt i patentkrav 1.

Varmeanlegg for bygninger inneholder vanligvis et sluttet rørsystem hvor et varmebærende medium, f.eks. varmtvann blir ledet gjennom en første varmeveksler (f.eks. en fyrkjele eller en solfanger) og herunder opptar varme som den så ved gjennom-strømning av en annen varmeveksler (radiator) avgir til om-givelsene. Transporten av det oppvarmede vann til radiatorene skjer ved hjelp av sirkulasjonspumper, og varmeavgivelsen til systemets omgivelser (varmeeffekt) blir regulert med ventiler som sitter på radiatorene og mer eller mindre struper gjennom-strømningen. Sirkulasjonspumpen blir å dimensjonere slik at den ved lave omgivelsestemperaturer hvor alle radiatorventi-lene må være helt åpne, ennu muliggjør et tilstrekkelig transporttrykk resp. en tilstrekkelig gjennomstrømning av varmt-vannet. Slike ekstreme omgivelsestemperaturer foreligger imidlertid bare få dager i året. Under resten av varmeanleggets driftstid er radiatorene helt eller delvis stengt, og en uregu-lert eller ikke styrt sirkulasjonspumpe transporterer for meget. Der oppstår forstyrrende strømningsstøy, og dessuten arbeider pumpene med en ugunstig virkningsgrad, da pumpenes karakteristikk ikke er tilpasset anleggets karakteristikk for disse varierende belastninger. Det blir dermed forbrukt for meget energi.

I betraktning av stigende energipriser er man i tilta gende grad innstilt på å ta tilleggsomkostningene for varrae-effektavhengig variasjon av pumpeeffekt med på kjøpet. Pumpen kunne da drives med en omdreiningstall-styrt likestrømmotor, men med oppfinnelsen skal der skaffes mulighet for en økonomisk anvendelse av trefasemaskiner som forekommer vanlig i handelen. I den forbindelse kommer drivanordninger med flere gangers polomkobling og trinnvis innstilling av pumpens omdreiningstall ikke i betraktning, siden de nødvendige relékoblin-ger faller relativt kostbare og er ømfintlige for forstyrrel-ser. For andre formål er der allerede utviklet omdreiningstall-variable drivanordninger som ikke arbeider etter prinsippet med polomkobling. En slik drivanordning inneholder en dreiefeltmaskin hvis matespenning leveres av en vekselretter, f.eks. den nevnte pulsvekselretter, og endres proposjonalt med det ønskede omdreiningstall.

For den innledningsvis omtalte drift av en sirkulasjonspumpe egner seg i og for seg en trefaset asynkronmaskin som mates med et symmetrisk system av tre pulsede fasespenninger, som ved høy modulasjonsfrekvens praktisk talt er sinusformet. Generering av sinusspenningsystemet ved hjelp av en pulsvekselretter er imidlertid av de omtalte grunner forholdsvis kostbar. En innsparing av energi ved hjelp av varmeeffekt-avhengig omdreiningstallstyring av sirkulasjonspumpen måtte derfor skje på bekostning av en høyere produksjonspris.

Videre må man være oppmerksom på at drivanordningens dreiemoment oppviser desto mer overharmoniske jo sterkere der avvikes fra sinusform av matespenningen. Dermed tiltar imidlertid faren for at der i varmerørsystemet opptrer lydsvingninger som kan føre til en utålelig støybelastning av miljøet.

Styresettet ifølge oppfinnelsen muliggjør nu økonomisk anvendelse av en asynkronmaskin, samtidig som også den økede støybelastning blir unngått. Omkostningene kan i den forbindelse holdes så lave at de tilleggskostnader som behøves for pumpedriften, sammenholdt med sirkulasjonspumper som vanlig forekommer i markedet, blir kompensert ved innsparing av energi som f.eks. ved temperert klima blir oppnådd ved en bygningsoppvarming i tre oppvarmingsperioder.

Det blir ifølge oppfinnelsen oppnådd med en fremgangsmåte som har særtrekk som angitt i patentkrav 1.

I samsvar med dette blir sirkulasjonspumpen drevet av

en asynkronmaskin som mates fra et vekselspenningsnett via en omretter med pulsvekselretter og likespenningsmellomkrets. Frekvensen av vekselretterens utgangsspenning blir forhåndsbestemt proposjonalt med et ønsket omdreiningstall, og også spenningens amplitude er i det minste i øvre omdreiningstallområde likeledes proposjonal med det ønskede omdreiningstall.

For hver vekselretterutgang er der forhåndsbestemt en ønskespenning med en kurveform som er den samme for alle frekvenser og fortrinnsvis også for alle vekselretterutganger. For denne ønskespenning tillates bare to spenningsverdier, f.eks. "positiv" og "negativ" ("binærkurver"). Sammenholdt med en helblokkstyring hvor der i første halvperiode (altså mellom fase 0° og 180° av grunnsvingningen ved vedkommende vekselretterutgang) blir frembragt en positiv spenning og under annen halvperiode (mellom 180° og 360°) en negativ spenning, er der for bestemte fasestillinger som forhåndsbestemmes uavhengig av omdreiningstallet, innlagt intervaller da spenningen oppviser den respektive motsatte binære tilstand. Disse intervaller kan f.eks. ligge i nærheten av nullgjennomgangene av utgangsspenningens grunnsvingning og være anordnet med en kvartperiodesymmetri, altså ligge symmetrisk med hensyn på nullgjennomganger og maksima av grunnsvingningen. Er summen av intervallbreddene innen en halvperiode vesentlig mindre enn bredden av pulsen i det midtre område av hver halvperiode, så foreligger der allerede en praktisk talt pulsbreddemodulert trapesformet referansespenning hvor riktignok bredde og avstand av vedkommende intervaller resp. pulser (altså samplingsforholdet for denne "første" jpulsbreddemodulasjon)

og dermed også amplituden av denne trapesformede referansespenning er forhåndsbestemt uavhengig av ønskeverdiene av frekvens og amplitude. Kurveformen av referansespenningen så vel som antall og anordning av de intervaller som er innlagt for "første" modulasjon av denne referansespenning, blir slikt valgt og registrert i et fastverdilager at der for det ønskede vide frekvensområde blir oppnådd et optimum med hensyn til

innhold av overharmoniske, spenningsutnyttelse og andre be-lastningsbestemté kriterier.

Den nevnte ønskespenning som tilsvarer en pulsbreddemodulert trapeskurve, representerer f.eks. på grunn av pulsbred-den i det vesentlige en helblokkstyring som bare har intervaller innlagt ved blokkflankene. Dette muliggjør nesten den ved helblokkstyring oppnåelige maksimale spenningsutnyttelse av omretteren. Ulempen ved en helblokkstyring er riktignok et stort innhold av høyere harmoniske i utgangsstrømmene, noe som kunne føre til energitap i omretter og maskin. Derfor har man innlagt intervallene, som representerer en viss tilnær-melse av helblokkstyringen til sinusformen. Riktignok vil intervallene kunne forsterke eksisterende overharmoniske i overstyringsspekteret ved helblokkstyring, og dessuten forandrer de overharmoniske frekvenser seg i den grad hvori grunn-frekvensen forskyves med det ønskede omdreiningstall. Men ved valg av intervallene lar det seg oppnå at de overharmoniske ved alle lasttilstander ligger i et område hvor de ikke vir-ker forstyrrende på lasten.

Ut fra den respektive binære ønskespenning for vedkommende vekselretterutgang blir der ved hjelp av en ytterligere binær spenning som stilles parat av en annen funksjonsgenerator og består av pulsbreddemodulerte pulser, dannet et pulsbreddemodulert styresignal for omkobling av den vekselretterbryter som arbeider på vedkommende vekselretterutgang, og denne ytterligere binære spennings pulsbreddeforhold er gitt på forhånd svarende til den ønskede amplitude. Således kan f.eks. den binære ønskespenning sammenlignes med en høyfrek-vent trekantspenning hvis amplitude er forhåndsbestemt ved hjelp av amplitudespenningen for ut fra skjæringspunktene å danne omkoblingskommandoen for vekselretterbryteren. Men man kan også fordelaktig sammenligne en periodisk spenning med konstant amplitude og rampformet forløp (f.eks. en trekantspenning) med en amplitudespenning og levere sammenligningsresulta-tet, som representerer et binært likespenningssignal pulsbreddemodulert svarende til ønsket amplitude, sammen med den binære ønskespenning til en EKSKLUSIV-ELLER-port, ved hvis utgang en pulsbreddemodulert ønskespenning da vil opptre som styrespenning til påstyring av vekselretterbryterne.

Også pulsbreddemodulasjon kan likedan som den binære ønskespenningskurve føre til eksitering av lydfrekvenser i rørsystemet. Dette blir imidlertid unngått hvis samplingsfrekvensen til stadighet er høyere enn 5 kHz.

Styringen av pulsvekselretteren blir særlig enkel dersom samplingsspenningen forhåndsbestemmes uavhengig av omdreiningstallet, f.eks. over ca. 1 kHz. Pulsvekselretteren kan uten vanskeligheter drives med slike høye samplingsfrekvenser hvis der som vekselretter benyttes en vekselretter med brytere bestående av effekttransistorer. En slik transistorvekselret-ter er allerede beskrevet f.eks. i tysk patentsøknad P 30 30 485.9.

Etter denne metode kan sirkulasjonspumpen drives med

en omdreiningstall som er forhåndsbestemt i avhengighet av varmerørsystemets varmeeffekt. Omdreiningstallet kan f.eks. styres eller reguleres i avhengighet av temperaturdifferansen ved varmeforbrukerens inngang og utgang, altså i fremløp og tilbakeløp av varmemediet, men spesielt kan omdreiningstallet også endres i avhengighet av sirkulasjonspumpens transport-mengde og/eller transporttrykk.

I det følgende vil oppfinnelsen bli belyst ved et utfø-relseseksempel under henvisning til tegningen. Fig. 1 viser et varmerørsystem med en sirkulasjonspumpe forsynt med en drivanordning ifølge oppfinnelsen.

Fig. 2 viser en drivanordning for sirkulasjonspumpen

og tjener til å tydeliggjøre et foretrukket utførelseseksem-pel.

Fig. 3 viser forskjellige pulsmønstre for vekselretterens styrespenning. Fig. 4 anskueliggjør sampling av den i samsvar med puls-mønsteret forhåndsbestemte styrespenning til å frembringe den pulsbreddemodulerte utgangsspenning, og Fig. 5 viser den tilsvarende styring av pulsvekselretteren .

På fig. 1 er der i fremløpsrøret fra en blandeventil

i et sluttet varmerørsystem vist anordnet en sirkulasjonpumpe 3 hvormed det oppvarmede varmemedium transporteres til inn-løpsventilene 4 til flere varmevekslere 5 (radiatorer i et rom-oppvarmingsanlegg). Fra varmevekslerne 5 fører et tilbakeløps-system 6 tilbake til blandeventilen 1, som er utført som fire-veisventil og gjør det mulig å lede en del av det i varmevekslerne 5 avkjølte varmemedium inn i en annen varmeveksler H (fyrkjele) og bytte det ut mot oppvarmet vann. 8 betegner

en utjevningsbeholder for varmerørsystemet.

Sirkulasjonspumpen 3 drives av en asynkronmaskin 10 som mates med utgangspenningen fra en pulsvekselretter 11. Vekselretteren inngår i en omretter, idet den via en likespenningsmellomkrets 12 er tilkoblet en likeretter 14 som mates av et forsyningsnett 13.

Vekselretterbryterne hos vekselretteren 11 blir via styre-ledninger 15y, 15y, 15w påstyrt med tilsvarende omkoblings-pulser levert av vekselretter-styreenheten 16. Som førings-størrelse kan vekselretterstyreenheten få tilført varmemediets strømningsmengde JMsom avføles med en strømningsmengde måler 17 i fremløpssystemet 2. I tillegg eller som alternativ kan sirkulasjonspumpens transporttrykk avføles ved hjelp av en differansetrykkmåler 18 anordnet i en shunt.

Drivanordningen for sirkulasjonspumpen inneholder fortrinnsvis asynkronmaskinen 10, en fra vekselspenningsnettet 13 matet omretter med pulsvekselretteren 20 som via spennings-mellomkretsen 21 er forbundet med likeretteren 22, en omdreiningstallgiver 23 og omretterstyreenheten 24 som vist på fig. 2.

Likeretteren 22 er utført som ikke-styrt likeretterbro som via sikringer 25 og omretterbrytere 26 er tilkoblet fasene R, S, T i nettet 13. En strømforsyningsdel 27 leverer forsy-ningspenningen for styringen. Mellomkretsen 21 inneholder en mellomkretskondensator 28 som lades opp over en seriemot-stand 29 som kan kortsluttes etter en forsinkelse. Videre finnes to måleshunter til ved hjelp av en kontaktor 31' å kortslutte seriemotstanden 29 og foreta inn- og utkobling av vekselretteren 20. Derved er det mulig å frakoble vekselretteren i forbindelse med en styring.

Vekselspennings-utgangene U, V, W fra vekselretteren

20 er til enhver "tid over en vekselretterbryter skiftevis tilkoblet likespenningsutgangene fra mellomkretsen 21. Hver vekselretterbryter påstyres via et binært påstyringssignal (ledninger 15y, 15y, 15w) og inneholder to effekt-felteffekt-transistorer som dem der markedsføres under Siemens' varemer-ket SIPMOS. Således er vekselretterutgang U f.eks. forbundet med den positive likespenningspol over felteffekttransistoren 31, som påstyres med "l"-tilstand av signalledninger 15y, og forbundet med den negative likespenningspol over felteffekttransistoren 32, som påstyres med "0"-tilstanden. En slik ef-fekt-felteffekttransistor har motsatt sin strømføringsretning en diodekarakteristikk som den der er vist ved den tilsvarende pil i koblingssymbolet. Med en slik transistorbryter kan der i motsetning til tilfellet av tyristorer også frakobles en innko-blet strøm. Verken antiparallelle dioder eller avlastningsnett-verk er nødvendige. Påstyringen er enkel og tapsfattig. I

forbindelse med en ikke styrt inngangslikeretter fås dermed en prisgunstig løsning med liten påkostning.til effektførende komponenter og montasje så vel som en høy effektfaktor for nettstrømmen.

Som omdreiningstallgiver til å frembringe en av varmeeffekten avhengig omdreiningstall-ønskeverdi, kan der f.eks. benyttes en regulator 23 som får tilført reguleringsavviket mellom differansetrykk-måleverdien Ap og differansetrykk-ønske-verdienAp<*>på sirkulasjonspumpen. Likeledes kan der finnes en gjennomstrømningsregulator som erstatning for eller over-lagret på differansetrykkregulatoren 23. ;Pulsvekselretteren frembringer ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen en matespenning for asynkronmaskinen med kurve-• forløp som fig. 3 viser forskjellige muligheter for. ;I øverste linje på fig. 3 betegner Uq en grunnsvingning av utgangspenningen med et nullpunkt som alle de følgende faseangivelser refererer seg til. Mens denne kurve Uq ved den innledningsvis nevnte vanlige pulsvekselstyring allerede representerer ønskekurven som samples med en høyere samplingsfrekvens for å gi en tilnærmet sinusformet utgangsspenning, representerer kurveformene U, til på fig. 3 i grunnen alle rede en pulset spenning og blir ved en styring i samsvar med oppfinnelsen som 'ønskekurve for utgangspenningen i sin tur også pulsbreddemodulert med den høye samplingsfrekvens. For forløpet av spenningen f.eks. ved utgangen U fra pulsvekselretteren foreskrives en av ønskekurvene U, til som for r<f>= 0 ... 180° i det vesentlige er positiv og for ;<<P>= 180° ... 360° i det vesentlige er negativ. Symmetrisk;om Cp = 0°, 90°, 180° og 270° er der på hvert sted innlagt pulsintervaller med bredde .3° eller 6°. Ved kurvene U, og begynner hver halvperiode med et slikt intervall, og summen av intervallbreddene i hver kvartperiode (dvs. mellom 0° og 90°) utgjør 6°. Kurveformer med fler enn tre intervaller og en sammenlagt intervallbredde over 12° pr. kvartperiode er mulige, men anses som mindre gunstige. Med henblikk på en god spenningsutnyttelse og svake høyere harmoniske av strømmen og svak lydresonanseksitering har kurvene U^, \3- og U.. vist seg velskikket. Pulsbredder på 3° eller 6° resulterer av at det for ønskekurven er nok med en kronologisk oppløsningsevne svarende til en oppdeling av en ønskeperiode i 120 tidsskritt. ;Fig. 4 anskueliggjør hvorledes det ved hjelp av en sampling av en ønskespenning f.eks. U, med den høyfrekvente samplingspenning UT ved likhet av de to spenninger å danne omkoblingspulsene for vekselretterbryteren. Ved utgangen fra en tilsvarende sammenligner oppstår derved en modulert binær ;ønskespenning U , som i det viste tilfelle tjener som på-;J mod Jcstyringspenning for vekselretterbryteren 31, 32 (fig. 2) og som legger vekselretterutgangen U under tidsrommene AT^ på den positive og under tidsrommene A på den negative likespenningsinngang. Denne modulerte ønskespenning U , representerer ;3 mod ^;altså på en måte en "dobbeltmodulert" spenning med en første modulasjonsfrekvens svarende til 2At^ og en annen, høyere modulasjonsfrekvens UT (svarende til A T. + AT2). Denne "annen" modulasjon er nødvendig for å stille inn utgangspennin-gens amplitude proposjonalt med det modulasjonsforhold (A T^<-At>2)/(Ati+At2) som er gitt ved amplitudeforholdet mellom samplingspenning og ønskespenning. ;Formen av ønskekurven U, er foreskrevet uavhengig av omdreiningstallet, mens dens periode er bestemt ved den forlangte grunnsvingningsperiode av utgangspenningen og dermed varierer med det forlangte omdreiningstall. Ved en maskin som når full utstyring (nominelt omdreiningstall 2850 omdr./min.) ved en matefrekvens på 50 Hz, svarer en intervallvarighet på ;6° til en første modulasjonsfrekvens på ca. 1,5 kHz. I dellast-området fås på grunn av den omdreiningstallavhengige variasjon av grunnsvingningsperioden tilsvarende lengre intervaller med lavere frekvenser. I dette frekvensområde ligger imidlertid også resonansfrekvensene hos varmerørsystemet, som f.eks. ;viser sterk resonans ved omtrent 1,8 kHz. Således har det f.eks. vist seg at der ved en rent sinusformet ønskekurve eller en ønskekurve svarende til helblokkstyring pulsfrekvens-modulert med en omdreiningstall-proposjonal samplingsfrekvens, ikke bare ved 1,8 kHz, men alltid når samplingsfrekvensen synker under 5 kHz, opptrer en betraktelig støybelastning, som føles så meget mer sjenerende som det av varmeeffekten avhengige ønskeomdreiningstall stadig forandrer seg med hensyn til sitt frekvensspektrum. ;Det har imidlertid vist seg at der på grunn av den omtalte form av ønskespenningen i forbindelse med den for am-plitudestyringen benyttede pulsbreddemodulasjon ved modula-sjonsf rekvenser over 5 kHz bare opptrer en tolererbar støy-belastning. De frekvenser som alt i alt opptrer i den modulerte ønskespennings spektrum av høyere harmoniske, og de derved fremkalte høyere harmoniske av strømmen ligger tvert imot i et område hvor de ikke lenger vesentlig kan anspore varmerørsystemt til svingning. F.eks. ved kurvformene U2og U-. ;blir f.eks. 5., 7. og 11. høyere harmonikse mindre sterkt eksitert enn ved den nevnte helblokkstyring, mens høyere frekvenser (f.eks. av 17. og 19. orden) trer vesentlig sterkere frem uten dog å anspore varmerørsystemet til lydsvingninger. ;For å sikre at samplingsfrekvensen i sin tur i hele last-området er ute av stand til å eksitere varmerørsystemet, er det sørget for at samplingsfrekvensen stadig ligger over en minimalverdi på f.eks. 5 kHz. Det kan lett oppnås ved at samplingsfrekvensen forhåndsbestemmes uavhengig av omdreiningstallet, f.eks. til omtrent 6 kHz. ;Den vekselretter-styreenhet 24 som benyttes ifølge fig.2, er med hensyn til sin vesentlige oppbygning vist på fig. 5. Omdreiningstall-ønskeverdien n<*>blir som første omdreiningstall-styrespenning innført i en første funksjonsgiver 50 som frembringer den mellom to binære spenningsverdier skiftende ønskespenning med en frekvens svarende til omdreiningstall-øn-skeverdien og med en frekvensavhengig kurveform.

En annen frekvensgiver 51 frembringer den høyfrekvente samplingspenning U^. Omdreiningstall-styrespenningen er en videre innført i en karakteristikkgiver 52 som i samsvar med den sammenheng mellom spenningsfrekvens og amplitude som skal overholdes ved asynkronmaskiner, frembringer en referansespenning (amplitudestyrespenning) som ved høyere omdreiningstall er proposjonal med omdreiningstallet og som avtar underpropo-sjonalt mot lavere omdreiningstall.

Samplingspenning og referansespenning tilføres en terskel-verdigiver med et binært utgangsignal som angir om trekant-spenningens momentanverdi er høyere eller lavere enn referansespenningen. Karakteristikkgiver og terskelverdidetektor utgjør et modulasjonstrinn som ved sammenligning av samplingspen-ningen med den av omdreiningstallets ønskeverdi avhengige amplitudestyrespenning frembringer pulsbreddemodulerte pulser hvormed en logikkobling 54 ut fra den i første funksjonsgiver 50 frembragte styrespenning for en vekselretterbryter (påsty-ringsleder 15y) danner en pulsbreddemodulert styrespenning hvormed vedkommende vekselretterbryter omkobles. De andre påstyringsledninger (15v, 15w) får styrespenninger som er forskjøvet en og en elektrisk vinkel på 120° i forhold til styrespenningen på påstyringsledningen 15y

Fordelaktig består funksjonsgeneratoren 50 av en spennings-frekvensomformer 55 som er forbundet med telleinngangen C til en teller 56, f.eks. en tilbakestillbar 7bits-teller. Med tellerstanden adresseres et fastverdilager 57 hvor kurveformen er lagret. I det foreliggende tilfelle er hver periode inndelt i 120 tellerskritt, så tidsavstandene mellom de av frekvensomformeren 55 frembragte tellepulser hver tilsvarer en med tre elektriske grader fremadskridende faser i styrespenningen og der i lageret 57 hver gang etter 3 grader blir påstyrt en ny lagerposisjon hvor den respektive verdi av den binære styrespenning tilhørende vedkommende fase er lagret. Styrespenningens oppløsning utgjør altså 3°. For hvert 120. tellerskritt hos telleren 56 er en periode avsluttet, og i den tilsvarende lagerposisjon er der lagret en tilbakestil-lingspuls som via ledningen 58 leveres til tilbakestillings-inngangen til telleren 56 og dermed innleder en ny syklus for neste periode. Fordelaktig er der i fastverdilageret 57 for hver av vekselretterbryterne deponert en egen, tilsvarende faseforskjøvet ønskespenning, og fastverdilageret leverer ved hver påstyring fra telleren 56 via separate utganger disse ønskespenninger til logikkoblingen 54. Denne logikkobling 54 kan fordelaktig for hver av vekselretterbryterne inneholde en EKSKLUSIV-ELLER-port som bare behøver å få tilført den tilsvarende styrespenning fra fastverdilageret 57 og de pulsbreddemodulerte pulser fra terskelverdidetektoren 53.

Oppbygningen av denne styreenhet er særlig enkel, da den klarer seg med bare et eneste fastverdilager og en eneste, enkel analog/digital omformer (spennings-frekvensomformer 55) .

Således står der til rådighet en omdreiningstallreguler-bar sirkulasjonspumpe som både med hensyn til anskaffelses-kostnader og til energiinnsparing og støyutvikling samt ved-likeholdsfrihet oppfyller alle krav til en bruksartikkel for utstrakt anvendelse ved varmeanlegg.

Claims (9)

1. Styresett for en pulsvekselretter til å frembringe en utgangsvekselspenning med en ønskefrekvens som kan foreskrives ved hjelp av en frekvensstyrespenning, og en ønskeamplitude som kan foreskrives med en amplitudestyrespenning, med følgende trekk: a) Frekvensstyrespenningen er innført i en frekvensstyrt binær oscillator (55) som frembringer en sekvens av tellepulser med en pulsfrekvens proposjonal med frekvensstyrespenningen, b) tellepulsene telles av en etterkoblet teller som stilles tilbake etter hver periode av ønskefrekvensen, c) med den respektive tellerstand hos telleren adresseres et fastverdilager som tjener som første funksjonsgiver, og hvori der er lagret en frekvensuavhengig binær kurve, d) amplitudestyrespenningen tilføres en annen funksjonsgiver til å frembringe et binært signal, og e) en logikkobling leverer ved sammenknytning av det binære signal med utgangstørrelsen fra fastverdilageret omkoblingspulsene for vekselretterbryterne, karakterisert ved følgende ytterligere trekk: f) i fastverdilageret er der som kurve lagret en binær ønskespenning som innen hver halvperiode endrer sin binære verdi flere ganger, g) annen funksjonsgenerator leverer som binært signal en sekvens av pulsbreddemodulerte pulser med høyere samplingsfrekvens og med et samplingsforhold som er gitt på forhånd ved amplitudestyrespenningen, og h) logikkoblingen danner en med de pulsbreddemodulerte pulser modulert ønskespenning som styrespenning til påstyring av vekselretterbryterne.

2. Styresett som angitt i krav 1, for en vekselretter med flere vekselretterbrytere som hver arbeider på en annen vekselretterutgang, karakterisert ved at der i fastverdilageret for hver vekselretterutgang er lagret en ønskespenning med frekvensavhengig kurveform, at der ved hver påstyring fra telleren skjer utlesning av den tilsvarende verdi av alle ønskespenningene, og at der hver gang ut fra verdien av den ønskespenning som er tilordnet den respektive utgang, dannes en med de pulsbreddemodulerte pulser pulsbredde-modulert styrespenning til omkobling av den tilordnede vekselretterbryter •

3. Styresett som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at annen funksjonsgiver inneholder en generator til å frembringe en høyfrekvent periodisk rampefunk-sjon, en karakteristikkgiver som pådras av amplitudestyrespenningen, og en sammenligner som er etterkoblet generatoren og karakteristikkgiveren, og hvis utgangsstørrelse sammen med ønskespenningen tilføres en EKSKLUSIV-ELLER-port på hvilken den pulsbreddemodulerte styrespenning til påstyring av vekselretterbryteren tas ut.

4. Styresett som angitt i krav 3, karakterisert ved at generatoren har en konstant frekvens som ligger vesentlig over den maksimale ønskefrekvens.

5. Anvendelse av et styresett som angitt i et av kravene 1-4, for en vekselretter som mater en dreiefeltmaskin, samtidig som en av en omdreiningstallgiver foreskreven førings-størrelse leveres styresettet både som frekvensstyrespenning og som amplitudestyrespenning.

6. Anvendelse av et styresett som angitt i et av kravene 1-4, for en vekselretter med transistorbrytere, hvorunder gene-ratorens frekvens utgjør over 1 kHz.

7. Fremgangsmåte til sirkulasjon av varmemediet i et varme-rørsystem ved hjelp av en sirkulasjonspumpe, særlig under anvendelse av et styresett som angitt i et av kravene 1-4, karakterisert ved følgende trekk: a) sirkulasjonspumpen drives av en asynkronmaskin med et omdreiningstall som avhenger av varmerørsystemets varmebelast-ning, b) asynkronmaskinen blir fra et vekselspenningsnett via en spenningsmellomkrets-omretter med pulsvekselretter matet med en pulset vekselspenning hvis frekvens er proposjonal med det ønskede omdreiningstall, og hvis amplitude i det minste i det øvre omdreiningstallområde likeledes er proposjonal med det ønskede omdreiningstall. c) for hver vekselrettutgang er der dannet en ønskespenning med binærkurveform som er felles for alle utgangene og er fast foreskrevet for alle omdreiningstall, og som fra intervaller i nærheten av grunnsvingningens nullgjennomganger i første halvperiode oppviser den ene og i den annen halvperiode den annen binære tilstand, samtidig som bredden av den for slike intervaller frie puls i det midtre område av hver halvperiode er vesentlig større enn summen av intervallbreddene, og intervallene er innlagt symmetrisk om midten av halvperio-den, og d) ut fra den respektive ønskespenning og en høyfrekvent samplingspenning på over 5 kHz blir der dannet et pulsbreddemodulert styresignal til omkobling av den vekselretterbryter som arbeider på den tilsvarende vekselretterutgang, samtidig som pulsbreddeforholdet er forhåndsbestemt svarende til den ønskede amplitude.

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 7, karakterisert ved at omdreiningstallet styres eller reguleres avhengig av transportmengden og/eller transporttrykket.

9. Drivanordning for en sirkulasjonspumpe til gjennomføring av en fremgangsmåte som angitt i krav 7 eller 8, karakterisert ved a) en asynkronmaskin (10) og en omretter som er tilkoblet et vekselspenningsnett (13) og har en spenningsmellomkrets (21) og en pulsvekselretter (20) og tjener til matning av asynkronmaskinen, og hvis vekselretterbrytere består av effekttransistorer (31,32), b) en omdreiningstallgiver (23) til å frembringe en omdreiningstallønskeverdi i avhengighet av varmeeffekten, c) en vekselretter-styreenhet (24) som er etterkoblet omdrei-ningstallgiveren og omfatter - en første funksjonsgiver til å frembringe en binær ønskespenning med en frekvens svarende til omdreiningstallets ønskeverdi og med en frekvensuavhengig kurveform, - en annen funksjonsgiver (51) til å frembringe en høyfrekvent samplingsspenning, - et modulasjonstrinn (52,53) som ved å sammenlignes samplingsspenningen med en av omdreiningstallets ønskeverdi avhengig amplitudestyrespenning frembringer pulsbreddemodulerte pulser , - en logikkobling som ut fra den binære ønskespenning og de pulsbreddemodulerte pulser leverer pulsbreddemodulerte styrespenninger til omkobling av en vekselretterbryter, - samt anordninger til å danne faseforskjøvne pulsbreddemodulerte styrespenninger for omkobling av de øvrige vekselretterbrytere.