SE443266B - Styrdon for en flerfasig stromriktare - Google Patents

Description

7906789-8 'z 10 20 ZS 30 35 40 grupp av andra summandingângar matade meé fasvinkelsígnaler från fasvinkelgivare och är summautgångarna förbundna med en logikkrets, vilken ur summautgångssignalerna från adderarna härleder tidspul- ser för styrbara ventiler i strömriktaren.

Med ett sådant styrdon kan redan ostörd drift av en flerfasig strömriktare realiseras med ett fast pulsmönster. Signalerna vid summautgângarna på adderarna bildar ett pulsmönster, som är härlett ur tidspulserna och kan logiskt kombineras till tändpulser. Tids- pulserna kan utvínnas med hjälp av monostabila vippor, vilka trig- gas av pulskanterna i signalerna från suzmautgångarna på adderar- na och vilka är inställda på de önskade pulstiderna. Det är dock även möjligt att använda digitala tidssteg. Ett digitalt tidssteg innehåller exempelvis en oscillator som är driven med konstant pulsfrekvens och en av oscillatorn driven räknare, vars räknar- ställning övervakas av en utvärderingskrets. Râknaren friges vid början av den önskade tidspulsen och räknar oscillatorpulserna fram till en förutbestämd räknarställning, vid vilken utvärderings- kretsen återställer räknaren och avslutar tidspulsen.

En särskild fördel med styrdonet enligt uppfinningen ligger i det enkla bildandet av~tändpulserna för en flerfasig strömrikta- re, särskilt för en trefasig strömriktare. Flerfasigheten hos tänd- pulserna realiseras enkelt med hjälp av digitala fasvinkelinmat- ningar, vilka antingen är fast inställda eller kan styras av fas- vinkelregulatorer.

Vid ett styrdon enligt uppfinningen användes digitala kompo- nenter, såsom räknare, adderare och logiska element, och dessa uppvisar inga dríftmässiga relevanta exemplarspridningar. Därför erfordras inga som helst justeringar.

En utformning av styrdonet enligt uppfinningen möjliggör snabbortkoppling av en strömriktare vid en skyddsorder, exempelvis vid kortslutning i en belastning. Vid en'snabbortkoppling spärras tändpulserna för huvudventilerna och företas en av det monentana fasläget beroende förskjutning av tändpulserna för släckventiler- na. Dessutom kan en ökning av driftfrekvensen företas, företrädes- vis till ett flerfaldigt värde av den normala driftfrekvensen, vilket påskyndar strömriktarens avstannande. Genom förskjutningen av tändpulserna för släckventilerna släcks de just strömförande huvudventilerna på optimal tid. Kopplingstekniskt kan detta rea- liseras på ett enkelt sätt därigenom, att en multiplexor är anord- nad, på vilken en första grupp av ingångar är direkt ansluten till 10 15 20 ZS §0 35 40 S 7906789-så utgångar på röknaren och på vilken en andra grupp av ingångar är ansluten till var sin utgång på räknaren som är minst en valens förskjuten, och på vilken utgångar är anslutna till adderarnas första summandingångar. En andra grupp av summandingångar är via ytterligare multiplexorer och ett till var och en av dessa höran- de mellanlagringsminne förbunden med respektive utgångar på data- minnen, vilkas adressingångar är förbundna med utgångarna på räk- naren och vilka för varje räknarställníng är programmerade för optimal tändpulsförskjutning, varvid vid en snabbortkoppling mul- tiplexorerna är omstyrda och utgàngssignalerna från dataminnena är övertagna i mellanlagríngsminnena.

Uppfinningen skall i det följande närmare förklaras i anslut- ning till ett utföringsexempel som visas på bifogade ritningar.

På dessa visar fig. 1 en koppling av en känd strömriktare, fig. 2 är tidsdiagram för att åskådliggöra ett kommuteringsförlopp hos strömriktaren enligt fig. 1. Pig. 3 är ett blockschema för ett styrdon för strömriktaren enligt fig. 1. Pig. 4 år ett blockschema över logikkretsen i styrdonet enligt fig. 3. Pig. S och É visar diagram över väsentliga sígnalförlopp i logikkretsen enligt fig. 4. Pig. 7 âr en grafisk bild över programmeringen av ett funktions- Fig. 8 är tidsdiagram för att minne i styrdonet enligt fig. 3. visa pulsförskjutníngen vid snabbortkoppling av en strömríktare. _Fig. I visar ett kopplingsschema över en känd trefasig sex- pulsig strömriktare (enligt "Aircraft electrical power seminar", 10-ll maj 1977, Technical Proceedings, S. S9-68, fíg. 14, New York, ACS IT406, reviderad mars 1978).

Såsom styrbara ventiler kan särskilt tyristorer och såsom ostyrda ventiler särskilt dioder användas. För överskådlighets skull är inte skyddselement för ventilerna visade. Enligt det praktiska utförandet har alla ventiler parallellkopplade RC-kret- sar och magnetiska komponenter för begränsning av spännings- och strömstegringshastighet. Dessutom är kopplingsåtgärder kända för påverkan av kommuteringsförlopp (flcäurray, ovanstående publika- tion, fig. 16 och tyska utläggningsskriften 2 323 905), vilka inte återges här.

Strömríktaren är utförd som trefasig bryggväxelriktare och omformar en ingàngslikspänning från en likspänningskälla B, exem- pelvis ett batteri eller en likspänningsmellankrets, till en växel- spänning som bildar ett flerfassystem med faserna R, S och T.

Bryggsträngar för fasen R innehåller bryggrenar med de styrbara 7906789-8 4 10 20 30 40 huvudventilerna nlï och nl4. Bryggsträngen för fasen S innehåller bryggrenarna med de styrbara huvudventilerna n12 och nlS. Brygg- strängen för fasen T innehåller bryggrenarna med de styrbara huvud- ventilerna n13 och n16. De styrbara huvudventilerna nïl - nT6 är vardera försedda med antiparallellt kopplade àtergàngsdioder d11 - d16.

De styrbara huvudventilerna nTT - nlö har såsom gemensam kom- muteringskrets en seriesvängníngskrets innehållande en kommuterings- kondensator C och en kommuteringsreaktor L. Kondensatorspänníngen är betecknad uc, strömmen i seriesvängningskretsen är betecknar íLC. Den nedre anslutningen på LC-seriesvângningskretsen är via en antiparallellkrets med styrbara hjälpventíler n4, nS förbunden med fasen R, via en ytterligare antiparallellkrets med de styrbara hjälpventilerna n6, n7 förbunden med fasen S och via en ytterliga- re antiparallellkrets med de styrbara hjälpventilerna n8, n9 för- bunden med fasen T hos växelriktaren. Den övre anslutningen på 7 seriesvängningskretsen är via en styrbar släckventil nl förbunden med positiv potential och via en styrbar släckventil n2 förbunden likspänningskällan B. nedre hälften tändpulserna för de styr- Eftersom strömriktaren tillhör tekni- med negativ potential hos I fíg. 6 visas i den bara ventilerna nll - nló. kens ståndpunkt erfordras ingen utförlig beskrivning av tändpuls~ mönstret. Pörloppet av ett kommuteringsförlopp skall dock beskri- vas exempelvis för en kommutering från den styrbara huvudventilen nll till den styrbara huvudventilen nT4, för pàvisande av att styr- donet enligt uppfinningen är lämpat att även realisera förhållande- vis komplicerade tändpulsmönster på ett kopplingstekniskt enkelt sätt.

Pig. 2 visar ett kommuteringsförlopp för tändpulserna för de vid kommuteringsförloppet deltagande styrbara ventilerna och för- loppet av svängningskretsens ström iLC och av kondensatorspänning- en uc över kommuteringskondensatorn C. Konmuteringskondensatorn antages ha den i fig. 1 inom parentes angivna polaríteten. Kommu- teringen inledes efter en paustid tT efter slutet av tändpulsen för huvudventilen n1ï genom samtidig tändning av släckventilen nl och hjälpventilen n4. Längden av~tändpulserna för ventilerna nl och n4 är t3. Strömmen i huvudventilen nlï bortkommuteras. Serie- svängningskretsen svänger om via återgångsdioden d11. Kommuterings- kondensatorn C uppladdas till en spänning med motsatt polaritet.

Vid nollgenomgången av svängningskretsens ström íLC släcks ström- 10 15 20 25 S0 40 5 79os1s9-st men genom ventilerna nl, n4 och dll. fter avslutad omsvängning tänds efter en tid t2 efter början av tändpulserna för ventilerna nl, n4 den avsedda huvudventilen n14.

Fig. 3 visar ett utföringsexempel på ett styrdon enligt upp- finningen för styrning av den i fig. 1 visade trefasiga strömrik- taren. Styrdonet möjliggör en särskilt snabb avstängning och en därefter följande drift med belastningsoberoende ström. Tändpulser- na från styrdonet matas via pulsförstärkare, företrädesvis inställ- bara pulsgeneratorer, och pulstransformatorer eller via optiska eller högfrekvenstekniska överföringssträckor till styrelektroder- na på de styrbara ventilerna. För förståelse av uppfinningen är -det endast av betydelse, att styrdonet alstrar tändpulser för de styrbara ventilerna i strömriktaren.-De vid digitala kretsar er- forderliga_åtgârderna för att bilda ett klockpuls- eller taktmöns- ter är inte visade. De detaljerade uppgifterna beträffande använda komponenter och siffervärden skall endast ses såsom exempelz I Styrdonet innehåller en frisvângande oscillator I, som alst- rar en pulsföljd med konstant pulsfrekvens, exempelvis 12,8 kHz.

En 8-bíträknare 2 Räknaren 2 drivs såsom framåtrâknare med binär kodning. Vid räk- fördubb- en puls- delar ned pulsfrekvensen från oscillatorn 1. narutgångarna uppträder pulsföljder med i tur och ordning lad pulsfrekvens. Vid räknarutgången ZH uppträder sålunda följd med pulsfrekvensen 50 Hz, vid utgången 2G uppträder följd med pulsfrekvensen 100 Hz, osv tills man vid utgången ZA erhåller en pulsföljd med pulsfrekvensen 6,4 kHz. Den lägsta puls- frekvensen S0 Hz vid utgången ZH utgör den önskade frekvensen på en puls- utgångsspänningen från strömriktaren, vilken i det följande skall benämnas driftfrekvensen.

Utgångarna ZA ... ZH på räknaren 2 är direkt anslutna till respektive ingång av åtta ingångar på en 2-kanalig multiplexor 3 för vardera 8 bit. En andra grupp av ingångar på multiplexorn 3 är kopplad till respektive utgång av räknarutgångarna ZA ... ZF och är sålunda förskjutna två valenser i förhållande till den första gruppen av ingångar. De båda inte utnyttjade ingángarna för den andra gruppen har ständig 0-signal. Multiplexorn Å genom- kopplar i beroende av en styrsignal vid dess styríngàng antingen *den första eller den andra gruppen av ingångar till sina utgångar.

Multiplexorn 3 styrs på sådant sätt, att vid ostörd drift räknar- ställningen hos räknaren 2 direkt överförs till utgångarna på multíplexorn 3, under det att vid en störning den med två valenser 10 20 30 40 7906789-8 6 förskjutna räknarställningen tillföres till multiplexorns 3 ut- gångar.

Det för triggningen av strömriktarna erforderliga trefasiga tändpulssystemet bildas genom addition av fasvinkelförinställning av 1200 el resp. 2400 el till en referensfas. För det ändamålet är utgângarna på multiplexorn 3 ansluten till respektive första summandingångar på adderare 10, 20, 30. En grupp av andra summand- ingångar på adderarna 10, 20, 30 är ansluten till respektive ut- gångar på ytterligare 2-kanaliga multiplexorer 13, 23, 33 för var- dera 8 bit. Summautgångarna på adderarna 10, 20, 30 är förbundna med respektive adressingångar på minnen 11, 21, 31, i vilka funk- tioner är lagrade. Vid utföringsexemplet rör det sig därvid om läsminnen om 256 x 4 bit, i vilka sågtandfunktioner är lagrade.

Ett exempel på programmering av funktionsminnena 11, 21, 31 visas i fig. 7. Vid ostörd drift är utgångarna på multíplexorerna 13, 23, 33 förbundna med de vid deras första grupp av ingångar inmata¥ de fasvinkelsignalerna från fasvinkelinmatarna 14, 24, 34. Vid en störning kan de ytterligare multiplexorerna 13, 23, 33 med hjälp av en styrsignal vid deras styringång förändras på sådant sätt, att de i stället genomsläpper signaler från mellanlagringsminnen 15, 25, 35, vilka i sin tur är anslutna till ytterligare minnen 16, 26, 36, vilka vid utföringsexemplet är läsminnen för 256 x 8 bit. _ Utgàngarna på funktionsminnena 11, 21, 31 är anslutna till första jämföraringängar på digitala komparatorer 12, 22, 32, på vilka en grupp av andra jämföraringångar är förbundna med respek- tive utgång på en analog-digital-omvandlare 6. Analogingàngen på sistnämnda analog-digitalomvandlare 6 är via en schematiskt visad omkopplare 8 vid oreglerad drift matad med en fast spänning, som exempelvis är uttagen från en potentiometer 9. Vid reglerad drift läggs omkastaren 8 om. Analogingången på analog-digitalomvandla- ren 6 blir då matad med en reglersignal UR från en regulator 5, exempelvis en strömregulator.' Utgångarna A och M med signalerna med de högsta valenserna från adderaren 10 och motsvarande utgångar B och N på adderaren 20 och utgàngarna C och 0 på adderaren 30 är anslutna till en logikkrets 4. Denna logikkrets 4 mottar dessutom vid ingångar ut- gângarna T, U och V från respektive komparatorer 12, 22, 32.

Logikkretsen 4 bildar tändpulserna för de styrda ventilerna nl - n16. Uppbyggnaden av logikkretsen 4 kommer att beskrivas närmare 10 15 20 25 30 35 40 7 7906789-8. i anslutning till fig. 4.

Vid oreglerad drift styrs den i fig. 1 visade strömriktaren med ett fast pulsmönster. Företrädesvís är íngångslikspänningen reglerad, vilket dock i detta sammanhang inte är av intresse. I motsvarighet till de åtta räknarutgångarna på räknaren 2 är varje period av utgàngsspänningen från strözriktaren indelad i 28 = 256 inkrement. Den vid potentiometern 9 uttagna spänningen har ett fast värde, som motsvarar full triggníng. Multiplexerarna styrs på sådant sätt, att multiplexeraren 3 direkt förbinder de första summandingångarna på adderarna 10, 20, 30 med sina utgångar och att multíplexerarna 13, 23, 33 förbinder fasvinkelförinmatarna 14, 24, 34 med gruppen av andra summandingângar pà adderarna 10,20, 30.

Fasvinkelförínmataren 14 är inställd på talet 00000000. Fas- vinkelförinmataren 24 är inställd pà talet 01010101 (decímalt 85), vilket med ett försumbart litet vinkelfel motsvarar fasvinkeln 1200 el. Pasvínkelförinmataren 34 är inställd på talet 10101010 en fasvinkel 2400 54 förskjuts signa- lerna vid summautgângarna på adderarna 10, 20, 30 på sådant sätt, att ett trefasigt system uppkommer, vilket sånär som pà försumbart små vinkelfel bildar ett symmetriskt trefassystem. Fasvinkelförin- mätaren 14 skulle vid en fast fasvinkelförinmatning kunna bortfal- la. Det är dock även möjligt att använda reglerad fasvinkelförin- matning, varvid inmatningsvärdena exempelvis bildas i en fasvinkel- (decimalt 170), vilket approximativt :otsvarar el. Med hjälp av fasvinkelförinmatarna 14, 24, regulator via en analog-digitalomvandlare eller i en fasvinkel- räknare.

Adderarna 10, 20, 30 bildar fortlöpande adresserna för funk- tionsminnena 11, 21, 31. Utgångarna A och M på adderaren 10, ut- gångarna B och N på adderaren 20 och utgângarna C och O på addera- 30 för signaler, vilkas förlopp är ätergivna i fig. 5 på de motsvarande bokstäver angivna raderna. Signalerna A, B, C bil- ett 1800-mönster. Signalerna M, N, O bildar ett 900-mönster. ren med dar De i funktíonsminnena 11, 21, 31 lagrade sågtandfunktionerna jäm- förs i komparatorerna 12, 22, 32 med det från analog-dígitalomvand- laren 6 hämtade talet, vilket väljes att vara 0001 (decimalt 1).

När det från vart och ett av funktionsninnena 11, 21, 31 i beroen- de av sàgtandfunktionen utmatade tale: är mindre än det från ana- log-digitalomvandlaren 6 utmatade talet, uppträder pulser på ut- gångarna T, U, V på komparatorerna 12, 22, 32, vilka i fig. 5 är betecknade med TI, UI, Vï. 7906789-8 s 10 ZS Uppbyggnaden och funktionen av logikkretsen 4 kommer att be- skrivas i anslutning till blockschemat i fig. 4 och diagrammen i fig. 5 och 6. Signalerna har beteckningar enligt de ledningar, på vilka de förekommer. Tändpulserna har beteckningar enligt de ven- tiler, som de avser.

Fíg. 4 visar uppbyggnaden av logikkretsen 4 med en separat grupp för bildande av tändpulser för släckventílerna nï och n2 tillsammans med hjälpventilerna n4 - n9 och en grupp för huvudven- tílerna nïï - n15. De till ingångar på logikkretsen 4 tillförda signalerna A, B, C, M, N, O från summautgàngarna pâ adderarna 10, 20, 30 och utstyrningssignalerna T, U, V från komparatorerna 12, 22, 32 inverteras först i icke närmare betecknade inverterare.

Av de ursprungliga och av de inverterade signalerna bildas i NOR-element 40-45 signaler D-J enligt följande logiska ekvationer: D = A v B La CE G3 'TJ [TI ll II > < Öl Pulserna D-J är vardera 600-pulser. Ur dessa pulser sammansätts en signal K såsom 600-mönster genom logisk sammankoppling i ett NOR-element 40: K = E V G v J Signalen K inverteras i en inverterare 51. Av signalerna M, N, O och Fx, ñ, ö bildas i Noa-element 46-48 signalerna P, Q, R; P = É v Ö = fi v Ö R = fi v É Signalerna P, Q, R är 300-pulser, vilka i ett NOR-element S0 lo- giskt sammankopplas till en signal S, som representerar ett 30°- mönster: S = P v Q v R 10 15 20 25 30 35 9 7906789-36 Ur signalen S bildas tidspu1serna.d, e, f med hjälp av mono- stabila vippor S2, 53, 54. Den monostabila vippan S2 har löptiden t1 och den monostabila vippan 53 har löptíden t2 och båda tríggas av varje uppàtgàende pulskant i signalen S. Utgångssignalen d från den monostabila vippan 52 triggar den monostabíla vippan 54 som har löptiden t3. Tiden tl är pausen mellan slutet av en huvud~ ventilpuls och början av nästföljande slâckventilpuls. Tiden t2 är pausen mellan slutet av en tändpuls för en huvudventil och bör~ jan av en tändpuls för motliggande huvudventil. Tiden t3 är puls- tiden för släckpulsen (se även fig. 2).

Utgångssignalen f från vippan 54 sammankopplas logiskt i icke närmare betecknade OCH-element med signalerna D-J ti11-tänd- pulser för hjälpventilerna n4 - n9, och i ytterligare OCH-element med signalerna K och K till tändpulser för släckventilerna nl, n2, varvid följande samband erhålles: n5 = D A f ' n8 = E A f n7 = F A f n4 = G ^ f n9 = H A f n6 = J ^ f nl = K A f n2 = K ^ f För bildande av tändpulser för de styrda huvudventilerna nll - n16 sammankopplas utgångssignalen e från vippan S3 logiskt med signalerna A, B, C, Ä, É, Ö i NOR-element 61-66. Utgångarna på dessa NOR-element är förbundna med triggíngångar påxar sin bistabil vippa SS-60, vilkas återställningsingångar pâverkas av signalerna A,~É, C, Ä, B resp. Ö. Av signalerna h-n vid utgàngarna på vipporna SS-60 bildas genom konjunktiv förening med inversa ut- styrningssignaler T, Ü, Ü tändpulser för huvudventilerna n11 ~ n1S: nn=i^h m6=ï1^i n1z=vAk n14=T^1 n13 = Û A m n1s=v^n Utstyrningssignalerna T, U, V bestämmer utstyrníngen av ström- ríktflren- För oreglerad drift av strömriktaren kan fast inmatade 7906789-8 10 10 20 25 30 40 utstyrningssignaler förekomma, exempelvis via monostabíla vippor, vilka tríggas med lämpliga signaler hos utgängarna på adderarna.

I fig. S visas utstyrningssignalerna T, U, V för full utstyrning: T1, U1, V1, och för minimal utstyrning: T15, U15, V15. Man ser därav, att exempelvis utstyrningssignalen T kan bildas av monosta- bila vippor, vilka triggas av den uppåtgående pulskanten i signa- len D resp- av den uppåtgående pulskanten i signalen G, varvid de- ras löptid inställes på önskad varaktighet av utstyrningssignalen.

Motsvarande gäller för utstyrningssignalerna U och V, vilka kan härledas ur signalerna E och H resp. F och J. Ändringar av utstyr- ningen är möjliga genom motsvarande ändringar av löptiderna för vipporna.

Föreliggande utföringsexempel anger en annan möjlig lösning.

Utstyrningssignalerna T, U, V bildas genom digital jämförelse mel- lan en reglersignal och utgångssignalerna hos funktionsminnen. För det ändamålet skall först programmeringen av ett funktionsminne I förklaras i anslutning till fiv. 7. 7 Fig. 7 visar grafiskt programmeríngsförloppet för funktions- minnet 11. Längs den vågräta axeln är adresser avsatta på decimalt skrivsätt och längs den lodräta axeln är det med-ifrågavarande adresser åtkomliga minnesinnehållet avsatt i binär form. Minnes- innehållen består av talen 0-15. Sålunda ger exempelvis funktions- minnet 11 vid tillförande av adressen 85 det binära talet 1101 (de- cimalt 13) eller vid tillförandet av adressen 171 det binära talet 0011 (decimalt 3). Om adresser 0-255 successivt tillföres från ad- deraren 10 uppträder vid minnesutgångarna tal, vilka i den grafis- ka framställningen bildar tvà på varandra följande sàgtänder med en av digitaliseringen betingad stegform. Därur bildas genom digi- tal jämförelse med en reglersignal UR i komparatorn 12 utstyrnings- signalen T för huvudventilerna nïl och n T4. Därvid erhålles exem- pelvis för en reglersignal UR8, som omvandlas till talet 1000 (de- cimalt 8), en utstyrningssignal Tsr Den maximala utstyrningen av strömriktare sker vid en reglersignal URI, vilken alltså är 0001 (decimalt 1), varvid genom digital jämförelse mellan UR1 och de från funktionsminnet utlästa talen utstyrningssignalen T1 bildas.

Vid minimal utstyrning bildas genom digital jämförelse mellan reg- lersignalen URI5 = 1111 (decimalt 15) en utstyrningssignal T15 Pâ det sättet uppstår åter de redan i fig. 5 visade utstyrnings- signalerna T1, UI, V1 för full utstyrning och utstyrningssignaler- na T15, U15, VIS för minimal utstyrning, vilken dock kan ändras i 10 20 b: u- 11 7906789-8 mellanliggande steg genom den beskrivna digitala jämförelsen med en reglersígnal. ° Den kopplingstekniska realiseringen av det beskrivna bildan- det av utstyrningssignalerna visas i fig. 3. En regulator 5 alst- rar en reglersignal UR, som av en analog-digitalomvandlare 6 om- vandlas till ett tal mellan 0001 (decimalt 1) och 1111 (decimalt15).

Den digitaliserade reglersignalen jämföres i komparatorerna 12, ZZ, 32 med tal, vilka utläses ur funktionsminnena I1, 21 resp. 31.

Utstyrningssignalerna T, U, V ligger högt, när den digitaliserade reglersignalen är större än det utlästa talet.

Vid programmeringen av funktionsminnena kan även andra funk- tioner inmatas, exempelvis rampfunktioner med olika stigningar.

Särskilt kan även icke-linjära samband mellan reglersignalen och den önskade utstyrningen pà enkelt sätt beaktas genom lämplig pro- grammering.

Pig. 3 visar även en omkopplingsmöjlighet mellan reglerad och oreglerad drift. Analogingången på analog-digitalomvandlaren 6 är via omkopplaren 8 förbunden antingen med utgången på regulatorn 5 eller med det inställbara uttaget på potentiometern 9. Vid oregle~ rad drift befinner sig omkopplaren 8 i det på figuren visade läget.

Pâ potentiometern 9 inställes en spänning, vid vilken från analog- -digitalomvandlaren 6 ett mot den önskade utstyrningen svarande tal avges, exempelvis talet 000l för maximal utstyrning med ut- styrningssignalerna TT, UT, V1.

Den i fig. 1 visade växelriktaren har som nämnts en LC-serie- svängningskrets som kommuteríngskrets för samtliga huvudventiler.

Vid snabbortkoppling av växelriktaren på grund av en skyddsorder kan därvid inte alla strömförande huvudventiler släckas samtidigt genom en lämplig tändpuls. I stället föreligger risk för att vid kortslutning i en ansluten belastning kortslutningsströmmen stiger till värden, vid vilka kommuteringsförmàgan hos växelriktaren över- skrids. Därför är de i det följande beskrivna åtgärderna företagna, för att vid en skyddsorder snabbt kunna avstänga växelriktaren.

För att bilda en skyddsorder avkännes exempelvis utgangsström- men I från växelriktaren och tillföres till en gränsvärdesgivare W g 28 (fig. 3). Overstiger utgångsströmmen från växelriktaren ett gi- 40 vet gränsvärde, ändrar grânsvärdesgivaren 28 sin utgångssígnal och triggar en monostabil vippa 7, som alstrar en puls Z (se även fig.8) av förutbestämd längd, exempelvis 6,7 ms. Med pulsen Z från den monostabila vippan 7 inledes en snabbortkoppling av växelriktaren. 7906789-8 12 10 IS 20 25 30 35 40 För det ändamålet spärras tändpulserna för de styrda huvudventi- lerna nl - n16 i växelriktaren. Vidare höjs drí tlrekvensen, före- trädesvis till flera gånger den normala driftfrekvensen, och för- ändras fasläget hos systemet med förhöjd driftfrekvens i förhållan- de till systemet med normal driftfrekvens. Den ökade driftfrekven- sen väljes så, att de för de i växelriktaren använda ventíltyperna föreskrivna minimitiderna iakttages. Dessa minimitider erhålles ur dímensioneringen av komponenterna i kommuteringskretsen, ur den ström som maximalt skall kommuteras och ur tändfördröjníngstíden för ventilerna. Väljer man som ökad driftfrekvens en sådan som är 2” gånger den normala driftfrekvensen, kan frekvenshöjningen genom- föras mycket enkelt genom en förskjutning av räknarutgångarna med n valenser med hjälp av multiplexeraren 3. I utföringsexemplet enligt fig. 3 är den andra gruppen av ingångar pà multiplexorn 3 ansluten till räknarutgångarna ZA - ZF, alltså förskjuten tvâ va- lenser i förhållande till den första gruppen av ingångar på multi- plexorn. Genom den som styrsignal använda pulsen É från den mono- stabila vippan 7 omställes multiplexorn 3, så att den med två va- lenser förskjutna räknarställníngen kommer att uppträda vid dess utgångar och kommer att tillföras till de första.sunmandingångarna pâ adderarna 10, 20, 30. Samtidigt omställes även de ytterligare multiplexorerna 13, 23, 33 och avger en övertagningspuls till min- nena 15, 25 och 35. Sistnämnda minnen övertar de vid utgângarna på de ytterligare minnena 16, 26, 36 momentant förekommande talen, vilka därvid via multiplexerarna T3, 23, 33 i stället för fasvín- kelförinmatarna T4, 24, 34 kommer att vara anslutna till gruppen av andra summandingångar på adderarna TO, 20, 30. Adderarna 10, 20, 30 adderar då den med två valenser förskjutna räknarställning- en till de från minnena T6, 26, 36 vid störningsögonblícket utläs- ta talen. Förskjutningen av räknarställningen med två valenser motsvarar en fyrdubbling av driftfrekvensen. De ytterligare minne- na 16, 26, 36 är så programmerade, att en pulsförskjutning uppträ- der för samtliga tändpulser, vilka är beroende av räknarställning- en vid störningstillfället och därmed även av det momentana värdet på fasspänningarna hos strömriktaren. Detta skall i det följande närmare förklaras i anslutning till fig. 8: Pig. 8 visar i överensstämmelse med fíg. 6 tändpulserna för huvudventilerna n11 - nló vid maximal utstyrning och även tändpul- serna för släckventilerna nl, n2 och för hjälpventilerna n4 - n9 vid normal driftfrekvens. Signalen Z från vippan F styr avstäng- I0 UI UI 13 7906789-8 ningsförloppetl Vid den uppåtgående kanten i pulsen Z spärras tänd- pulserna för huvudventílerna, företas en förskjutning av tândpul- serna för släckventilerna och hjälpventilerna och ökas driftfrek- vensen. Vid den nedåtgående pulskanten spärras dessutom även tänd- pulserna för släckventílerna och hjälpventilerna. Strömriktaren blir därvid avstängd.

Pörskjutningen av tändpulserna för släckventílerna bygger på den insikten, att man vid snabbortkoppling inte bör vänta, tills följande släckpuls bildas med normal rytm, utan att nästa släck- puls skall bildas redan omedelbart efter avstängníngsorder. Om avstängningsordern inträffar under en släckpuls kommer denna släck- puls att upprepas, vilket avser att säkerställa att tillhörande huvudventil verkligen släcks. Infaller däremot avstängningsordern mellan släckpulserna förskjuts pulsmönstret i tiden på sådant sätt, att omedelbart följande släckpuls uppträder.

För varje tidpunkt kan en förskjutning av tändpulserna_för -släckventilerna anges, vilken möjliggör en tidsoptimal avstängning av strömriktaren. För att förskjutningen av pulsrastret skall kunna realíseras kopplingstekniskt enkelt vid snabbortkoppling är det lämpligt att indela en period av utgångsspänningen hos strömrikta-s ren i ett antal områden och att bestämma förskjutningen i beroende av det område, under vilket snabbortkopplingen äger rum.

Den dessutom företagna ökningen av driftfrekvensen påskyndar avstängningen ytterligare och säkerställer vid den beskrivna spe- ciella växelríktaren synkronism mellan tändpulserna för släckven- tilerna och tändpulserna för hjälpventilerna.

I fíg. 8 är vid den uppåtgående pulskanten för avstängnings- ordern Z huvudventílerna nlï, nïó, nI5 strömförande och skall släc- kas tidsoptimalt. Pulsmönstret för tändpulserna för släckventilerna och för hjälpventílerna förskjuts framåt i tiden så mycket, att omedelbart tändpulser för ventilerna n2 och n7 erhålles, följda av tändpulser för ventilerna nT och n4, dessutom följda av tändpulser för ventilerna n2 och n9. Huvudventilerna nlš, nll och n16 släcks i nämnd ordningsföljd. Strömriktaren kommer därigenom att avstängas.

Av säkerhetsskäl kvarstår avstängningsordern Z ännu något längre.

Den kopplíngstekníska realíseríngen av detta visas i fig. 3.

Gruppen av andra sumandingångar på adderarna 10, 20, 50 ansluts vid snabbortkoppling via multiplexorerna T3, 23, 35 och mellanlag- ringsminnena TS, 25, 35 till läsminnena T6, 26, 36. Adressingångar- na på läsminnena 16, 26, 36 är anslutna till utgàngarna på räknaren 7906789-8 14 10 15 20 25 30 35 7. Lâsminnena 16, 26, 36 är så programmerade, att ett tal utläses för varje räknarställning,'vilket vid addition med räknarställning- _en resp. med den en eller flera valenser förskjutna räknarställ- ningen avger signaler vid utgångarna på adderarna, vilka via logik- kretsen 4 åstadkommer lämpliga tändpulser för släck:entilerna och för hjâlpventilerna, för att strömriktaren skall arstängas tids- optinalt. Vid en snabbortkoppling omställes multiplexerarna 3, 13, 23, 33 och avges en övertagningsorder till mellanlagringsminnena 15, inte närmare visad, men kan exempelvis företas med lâmliga spärr- 25, 35. Spärrningen av tändpulserna för huvudventílerna är element. Inte heller visas den senare följande spärrningen av tänd- pulserna för släckventilerna och för hjälpventilerna.

Styrdonet enligt uppfinningen möjliggör sålunda flera utbygg- naíssteg och dríftsätt: Den enklaste uppbyggnaden för oreglerad drift ned fast puls- mönster innehåller oscillatorn 1 och räknaren 2,_ad¿eraren 30 med fasvinkelförinmataren 24, adderaren 30 med fasvinkelförinmataren 33 o:h logikkretsen 4. De båda räknarutgángarna ZG, ZH tillföres so: kanaler A och M till logikkretsen 4 vid ingångar pà denna.

Motsvarande utgångar pà addererna 20 och 30 tillföres såsom kana- ler B, N och C, 0 även till logikkretsen 4 vid ingångar på denna.

Utstyrningssignalerna T, U, V är fasta, exempelvis alstrade på det tidigare beskrivna sättet. ' För oreglerad drift erfordras dessutom funktionsminnena 11, 21, 31 och de efterföljande komparatorerna T2, 22, EZ och åtgärder för att bilda en digitaliserad reglersignal, exempelvis med hjälp av en analog-dígitalomvandlare 6 och en förkopplad regulator 5.

Om en omkopplingsmöjlighet mellan reglerad och oreglerad drift er- *fordras, kan detta ske med en omkopplare 8 vid analcgingàngen på analog-digitalomvandlaren 6, varigenom dennas ingàngsspänning kan växla mellan en reglersignal och en fast inmatad spänning.

On en snabbortkoppling av den av styrdonet styrda strömríkta- ren erfordras, utvidgas styrddnet med multiplexorerna 3, 13, 23, 33, läsminnena'I6, 26, 36 och mellanlagringsminnena IS, 25, 55.

Avstängning av strömriktaren sker tídsoptimalt geno: förskjutning av tändpulserna för släckventilerna och för hjälpventilerna. En ök- ning av driftfrekvensen kan dessutom företas. Vid en snabbcrtkopp- ling kan reglerad drift med belastníngsoberoende ström användas för att selektivt bringa säkringar att utlösa.

Claims (4)

7906789-si 16 Patentkrav

1. Styrdon för en flerfasig strömriktare, vid vilket en bi- nârt kodad räknare (2) är driven av en oscillator (1), k ä n n e- t e c k n a t av att räknarens (Z) utgångar (ZA - ZH) är förbundna med var sin första summandíngàng på ett antal adderare (10, 20, 30), på vilka en grupp av andra summandingångar är matade med fasvinkel- signaler från fasvinkelgivare (14, 24, 34) och vilkas summautgàngar är förbundna med en logikkrets (4), vilken ur summautgångssignaler- na från adderarna härleder tidspulser för styrbara ventiler i ström- riktaren.

2. Z. Styrdon enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a t av att vid en snabbortkoppling tändpulserna för styrbara huvudventiler i strömriktaren är anordnade att spärras och att en av det momentana fasläget hos utgángsspänningen för strömriktaren beroende förskjut- ning av tändpulserna för släckventiler i strömriktaren är företa- gen i styrdonet.

3. Styrdon enligt kravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att vid en snabbortkoppling strömríktarens driftfrekvens är an- ordnad att höjas. _

4. Styrdon enligt kravet 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a t av att en multiplexor (3) är anordnad, på vilken en första grupp av ingångar är direkt ansluten till respektive utgångar (ZA - ZH) på räknaren (2) och på vilken en andra grupp av ingångar är anslu- ten till var sin utgång (ZA - ZF) på räknaren (2) som är minst en valens förskjuten och på vilken utgångar är anslutna till addera- rens (10, 20, 30) första summandingàngar, under det att en andra grupp av summandingàngar via ytterligare multiplexorer (13, 23, 33) och ett till var och en av dessa hörande mellanlagríngsminne (15, 25, 35) är förbunden med respektive utgångar på ytterligare minnen (16, 26, 36), vilkas adressingångar är förbundna med de minst en valens förskjutna utgångarna (ZA - ZF) på räknaren (2) och vilka för varje räknarställning är programmerade för optimal tändpulsförskjutning, varvid vid en snabbortkoppling multiplexo- -rerna (3, 13, 23, 33) är omstyrda och utgångssígnalerna från data- minnena (16, 26, 36) är övertagna i mellanlagríngsminnena (15, 25, 35).