Verfahren zur Aufladung eines Gleichstromzwischenkreises Method for charging a DC link
Die Erfindung offenbart ein Verfahren zur Aufladung eines Gleichstromzwischenkreises gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention discloses a method for charging a DC intermediate circuit according to the preamble of claim 1.
10 Gleichstromzwischenkreise von Antriebsreglern, Stromrichtern , oder Frequenzumrichtern beinhalten eine Glättungskapazität, welche vor der Inbetriebnahme in der Regel keine Ladun oder nur eine Teilladung enthält. Daher muss vor der Zuschaltung einer Last gewährleistet sein, dass die Kapazität auf die gewünschte10 DC intermediate circuits of drive controllers, power converters or frequency inverters contain a smoothing capacity which usually does not contain any charge or only a partial charge before commissioning. Therefore, before connecting a load, it must be ensured that the capacity is at the desired level
15 Zwischenkreisspannung vorgeladen wird, um zum Beispiel einem Kurzschluss oder einem evtl. f r Bauteile schädlichen und übermäßigen Stromanstieg beim Zuschalten der Netzspannung vorzubeugen. Übliche Werte für die Zwischenkreisspannung liegen bei 560 Volt (- 15%) bis 800Volt (+ 10 %), wobei eine Funktion sowohl bei 50 Herz (EUROPA) als auch bei 60 Hz (USA) Netzfrequenz gewährleistet sein muss.15 DC link voltage is precharged, for example to prevent a short circuit or an excessive current increase that may be harmful to components when the mains voltage is switched on. Typical values for the intermediate circuit voltage are 560 volts (- 15%) to 800 volts (+ 10%), whereby a function must be guaranteed both at 50 heart (EUROPA) and at 60 Hz (USA) mains frequency.
20. , • Die DE 197 10 371 Cl zeigt eine Ladeeinrichtung für den Zwischenkreiskondensator eines mit einer halbgesteuerten Drehstrornbrückenschaltung verbundenen Zwischenkreises, welche mittels eines Ladewiderstandes R ade) und mittels der Dioden (D1-D3) arbeitet, die Thyristoren (Thl-Th3) werden nach Abschluss des20., • DE 197 10 371 Cl shows a charging device for the intermediate circuit capacitor of an intermediate circuit connected to a semi-controlled three-phase bridge circuit, which operates by means of a charging resistor R ade) and by means of the diodes (D1-D3) which become thyristors (Thl-Th3) after completing the
25 Ladevorganges gezündet. Der hier verwendete Norladewiderstand R de hat in der Regel relativ zu den restlichen Bauteilen gesehen sehr große Abmessungen (10-30 cm), wird schnell sehr heiß, erzeugt damit Verlustleistung und erhöht die Brandgefahr.25 charging process ignited. The Norladesistor R de used here, as a rule, has very large dimensions (10-30 cm) relative to the other components, quickly becomes very hot, generates power loss and increases the risk of fire.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren für die schonende Aufladung 30 der Kapazität eines Gleichstromzwischerikreises anzugeben, dabei soll der Bauteileaufwand möglichst gering gehalten werden sowie ein weitestgehend abgesicherter Betrieb gewährleistet sein.The invention is based on the object of specifying a method for the gentle charging 30 of the capacitance of a DC intermediate circuit, the component expenditure should be kept as low as possible and operation which is largely secured should be ensured.
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BESTÄTIGUΝGSKOPIE
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass eine Ablaufsteuerung während einer Vorladestufe ein Laden der Kapazität mittels eines Aktiv- Ventils bewirkt und die Ablaufsteuerung die Zwischenkreisspannung überwacht und nach Maßgabe eines Vergleichs zwischen wenigstens einem Soll- und einem Istwert Aktiv- Ventile frei gibt oder sperrt. Dies hat den Vorteil, dass mittels des Vorladens die schonende Aufladung der Kapazität erreicht wird, wobei kein Vorladewiderstand erforderlich ist und damit der Bauteileaufwand möglichst gering gehalten wird. Der Forderung nach vermindertem Bauteileaufwand wird die Erfindung in erster Linie durch das elektrisch gesteuerte Vorladen ohne der Erfordernis von Zusatzbauteile gerecht, daraus resultiert weiter eine verringerte Leiterplattenfläche.BESTÄTIGUΝGSKOPIE This object is achieved in that a sequence control causes the capacity to be charged by means of an active valve during a precharging stage, and the sequence control monitors the intermediate circuit voltage and enables or blocks active valves in accordance with a comparison between at least one setpoint and one actual value. This has the advantage that the precharging gently charges the capacitance, with no precharging resistance being required and thus the component expenditure being kept as low as possible. The requirement for reduced component expenditure is primarily met by the electrically controlled precharging without the need for additional components, which further results in a reduced printed circuit board area.
Die Überwachung der Zwischenkreisspannung bewirkt einen weitestgehend abgesicherten Betrieb und ermöglicht ein Abschalten der Vorrichtung im Fehlerfall, was den Zwischenkreis praktisch kurzschlussfest macht, eine schonende Behandlung der Bauteile bewirkt, und die Abbrandgefahr im Fehlerfalle minimiert. Alles in Allem schützt das Verfahren die Bauteile der Schaltung vor einer. Zerstörung. Der Vergleich von Soll- und Istwerten kann auch zeitliche Vorgänge mit umfassen, so dass sich innerhalb eines bestimmten Zeitraumes ein bestimmter Wert eingestellt haben muss. ' Dieser Zeitraum wird dann bei der Überwachung berücksichtigt.Monitoring the DC link voltage ensures largely safe operation and enables the device to be switched off in the event of a fault, which makes the DC link practically short-circuit proof, causes gentle handling of the components, and minimizes the risk of burn-up in the event of a fault. All in all, the process protects the components of the circuit from one. Destruction. The comparison of target and actual values can also include temporal processes, so that a certain value must have occurred within a certain period. ' This period is then taken into account in the monitoring.
Zweckmäßig wird als Entscheidüngskriterium für das Zu- oder Abschalten von Ventilen ein Istwert aus der Zwischenkreisspannung abgeleitetet und ein Sollwert aus der Netzspannung abgeleitetet. Für eine Freigabe der Aktiv- Ventile könnte beispielsweise die Übereinstimmung der Gleichspannung im Zwischenkreis mit einem aus der Netzspannung abgeleiteten Sollwert maßgebend sein, wobei dieser Sollwert vorzugsweise dem Gleichrichtwert der Netzspannung entspricht. Der Gleichrichtwert ist der Mittelwert aller Funktionswerte, die bei einer gleichgerichteten, periodischen Größe innerhalb einer Periode auftreten. Bei Verwendung des Gleichrichtwertes der Netzspannung erhält man einen guten Orientierungswert zur Messung der geforderten Ladung, die in die Kapazität einzubringen ist. Zur Realisierung kann ein Komparator die Netzspannung erfassen und mit der Zwischenkreisspannung, im Folgenden ZKS genannt, während des Ladevorganges vergleichen. Erst wenn die ZKS wenigstens 90 %
der Netzspannung erreicht hat, spricht der Komparator an und beendet den Vorladevorgang. Solange der Schwellwert nicht erreicht ist wird nachgeladen oder evtl! nach Ablauf einer bestimmbaren Zeit eine andere vorgebbare Maßnahme eingeleitet.As a decision criterion for switching valves on or off, an actual value is expediently derived from the intermediate circuit voltage and a setpoint value is derived from the mains voltage. For a release of the active valves, for example, the correspondence between the DC voltage in the intermediate circuit and a setpoint value derived from the line voltage could be decisive, this setpoint value preferably corresponding to the rectification value of the line voltage. The rectification value is the average of all function values that occur with a rectified, periodic variable within a period. When using the rectification value of the mains voltage, a good orientation value is obtained for measuring the charge required to be introduced into the capacitance. To implement this, a comparator can detect the mains voltage and compare it with the DC link voltage, hereinafter referred to as ZKS, during the charging process. Only when the ZKS at least 90% the mains voltage has reached, the comparator responds and ends the precharging process. As long as the threshold is not reached, reloading or possibly! another predeterminable measure is initiated after a definable time.
Vorteilhaft ist auch ein Sperren der Aktiv- Ventile wegen des Ausfalls wenigstens einer Netzphase und/oder einem aus dem Zwischenkreis abgeleiteten und nicht erreichtenIt is also advantageous to block the active valves because of the failure of at least one network phase and / or one that has been derived from the intermediate circuit and has not been reached
Istwert und/oder einer Überwachung des Spannungsanstiegs dU/dt an derActual value and / or a monitoring of the voltage rise dU / dt on the
Zwischenkreiskapazität auf z.B. positiven Änderung. Hierdurch können Fehlerquellen vorzeitig erfasst, ausgewertet und entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden.DC link capacity to e.g. positive change. In this way, sources of error can be detected prematurely, evaluated and appropriate countermeasures initiated.
Eine Vorladung trotz eines eventuell vorhandenen Kurzschlusses könnte damit verhindert werden. Während des gesamten Vorladevorganges, der wie weiter unten beschrieben üblicherweise zwischen 2-5 Sekunden liegen kann, sollte der Zwischenkreis auf einen vorhandenen Kurzschluss überprüft werden, indem man ihn auf eine positive Spannungsänderung du/dt analysiert.A pre-charge despite a possible short circuit could thus be prevented. During the entire precharging process, which can usually be between 2-5 seconds as described below, the DC link should be checked for an existing short circuit by analyzing it for a positive voltage change du / dt.
Ein Phasenausfall im Nennspannungsbereich von 340 Volt bis 550 Volt wird folgendermaßen erkannt. Zwei mittels Differenzverstärkern gemessene Phasenspannungen (U/V und U/W) werden auf eine vorgebbare Schwelle hin mittels eines Komparators überwacht. Bei Unterschreitung der Schwelle, was durch einen Phasenausfäll bedingt sein muss, wird dies vom Komparator erkannt. Ein Phasenausfall während der Vorladung führt zu einem Abbrach der Vorladung. Kann die Phase wieder regeneriert werden, so wird automatisch von der Ablaufsteuerung ein neuer Vorladeversuch initiiert. Dies ist insbesondere daher wichtig, da sonst der fortschreitende Zündwinkel (siehe auch weiter unten) einen sehr großen Ladestromstoß zu Folge hätte.A phase failure in the nominal voltage range from 340 volts to 550 volts is recognized as follows. Two phase voltages (U / V and U / W) measured by means of differential amplifiers are monitored for a predefinable threshold by means of a comparator. If the threshold is undershot, which must be due to a phase failure, this is recognized by the comparator. A phase failure during the precharge leads to a termination of the precharge. If the phase can be regenerated again, a new precharge attempt is automatically initiated by the sequence control. This is particularly important because otherwise the progressive ignition angle (see also below) would result in a very large surge current.
Norteilhafterweise werden während der zweiten Stufe, also im Falle der Speisung einer angeschlossenen Last, die Aktiv-Nentile unabhängig von der Phasenlage der Netzspannung blόckförmig gezündet, denn eine netzunabhängige Freigabe der Aktiv- Nentile mit hoher Frequenz und die. Verwendung von z.B. Rechtecksignalen minimiert den Schaltungsaufwand und die Verlustleistung.
Wenn die Brückenschaltung als Sechspuls-Brückenschaltung (B6) mit drei Zweigen ausgebildet ist und jeder Zweig als Aktiv- Ventii einen Thyristor und als Passiv- Ventil, d.h. als nicht steuerbares Ventil, eine Diode umfasst, wobei die erste Stufe mittels einer von der Ablaufsteuerung umfassten Phasenanschnittsteuerung durchgeführt wird, welche den Steuerwinkel zur Alisteuerung der Gate-Elektrode eines Thyristors kontinuierlich verändert, dann lassen sich die Herstellkoste . der dem Verfahren zugrundeliegenden Anordnung drastisch reduzieren und die Zuverlässigkeit wegen der reduzierten Bauteilmenge und dem Wegfall von Ladewiderständen erhöhen. Man erhält dadurch eine gesteuerte Vorladung der Zwischenkreiskapazität über Thyristoren.Disadvantageously, during the second stage, i.e. in the case of feeding a connected load, the active valves are ignited in blocks regardless of the phase position of the mains voltage, because a network-independent release of the active valves with high frequency and. Using square wave signals, for example, minimizes the circuitry and power loss. If the bridge circuit is designed as a six-pulse bridge circuit (B6) with three branches and each branch as an active valve, a thyristor and as a passive valve, ie as a non-controllable valve, a diode, the first stage comprising a sequence control Phase gating control is carried out, which continuously changes the control angle to control the gate of a thyristor, then the manufacturing costs can be reduced. drastically reduce the arrangement on which the method is based and increase reliability due to the reduced number of components and the elimination of charging resistors. This results in a controlled precharge of the intermediate circuit capacitance via thyristors.
Zweckmäßig wird der Steuerwinkel um eine bestimmte Gradzahl verändert und/oder die Ladezeit so bemessen , dass die an der Zwischenkreiskapazität anliegende Spannung . bei Erreichen des Endwertes für den Steuerwinkel im wesentlichen dem Sollwert entspricht. Dies bewirkt ein „weiches" Aufladen der Zwischenkreiskapazität durch eine Begrenzung des Ladestromes zur Vermeidung eines Kurzschlusses innerhalb einer vorgebbaren Ladezeit.The control angle is expediently changed by a certain number of degrees and / or the charging time is dimensioned such that the voltage applied to the intermediate circuit capacitance. when the final value for the steering angle is reached essentially corresponds to the target value. This causes a "soft" charging of the intermediate circuit capacitance by limiting the charging current to avoid a short circuit within a predefinable charging time.
Konkret erreicht man eine Begrenzung des Ladestromes ohne Beeinflussung des Stroms, indem der Steuerwinkel von 180° auf 90° kontinuierlich so verändert wird und/oder die Ladezeit so bemessen ist, dass die Zwischenkreiskapazität bei Erreichen eines Steuerwinkels von 90° die gewünschte Vorladung enthält. Man nutzt die variable Zünd- bzw. Steuerwinkelverstellung zur Zwischenkreisvorladung und spart Bauteile (Diodenbrücke, Vorladewiderstände) ein.Specifically, the charging current is limited without influencing the current by continuously changing the control angle from 180 ° to 90 ° and / or the charging time is dimensioned such that the intermediate circuit capacity contains the desired precharge when a control angle of 90 ° is reached. The variable ignition and control angle adjustment for DC link pre-charging is used and components (diode bridge, pre-charging resistors) are saved.
Der Zündzeitpunkt für einen Thyristor in der vorgeschlagenen Anordnung leitet sich direkt aus der aktuellen Netzspannung ab, wobei abhängig vom Drehrichtungssinn dieser 3 -phasigen Netzspannung (U/V/W) die Spannung zwischen zwei Phasen (U/W oder U/V) als Triggerquelle verwendet wird. Hierzu werden beide Spannungen mittels eines Differenzverstärkers erfasst. Eine nachfolgende Schaltung ermittelt den Drehrichtungssinn und abhängig von diesem wird dann entweder die Phasenspannung U/W oder U/V mit Hilfe eines Komparators zur Generierung des Zündimpulses verwendet. Mit Beginn der Vorladung der Zwischenkreiskapazität wird zum Zeitpunkt
des Nulldurchganges der Phasen der Netzspannung gezündet . Zu diesem Zeitpunkt ist die effektive Spannung am Thyristor = 0 Volt und der Stromflusswinkel gleich Null. Die Vergleichsspannung Uref für den Komparator ist zu diesem Zeitpunkt gleich dem Mittelwert der Phasenspannung U/W oder U/V des Netzes. Nun wird während des Vorladevorgangs die Vergleichsspannung Uref am Komparator verkleinert. Dadurch wird mit fortschreitender Vorladung der Zü dzeitpunkt kontinuierlich vorgezogen und damit der Stromflusswinkel größer. Es wird also bezogen auf die Sinushalbwelle ; immer früher gezündet. Der Zündwinkel wandert demnach von 180° auf 90°. Die Vergleichsspannung Uref für den Komparator wird weiter verkleinert. Bei Erreichen eine Steuerwinkels von 90° ist die Vorladung beendet. Die Verstellung des Steuerwinkels erfolgt mehr oder weniger stufenlos. Bei einer eingestellten Steilheit von z.B. 280V/s und 560 Volt Zwischenkreisspannung (Netzspannung 400V, 5GHz) ergeben sich 100 Zündungen, um eine Vorladung innerhalb von 2 Sekunden zu bewirken. Der Bereich des Zündwinkels, der während des Vorladens durchfahren wird, beträgt 180°- 90° = 90°. Das entspricht einer Schrittweite von 0,9 ° pro Zündung bzw. pro 5,6 Volt- Stufe (siehe auch weiter unten). Sofern die Spannungsänderungen in 5,6 Volt-Schritten kontinuierlich positiv sind wird der Vorladevorgang aufrecht erhalten. ,Steigt die Zwischenkreisspannung nicht in der erwarteten Schrittfolge an, so wird ggf. wie bereits oben beschrieben ein Kurzschluss oder sonstigen Fehler im Zwischenkreis angenommen und der Ladevorgang abgebrochen. Die verbleibenden, noch nicht aktiven, Thyristoren werden erst freigegeben, wenn die Zwischenkreisspannung einen bestimmten Sollwert, zum Beispiel 85 % des Scheitelwertes (stationärere Wert der Spannung im Zwischenkreis) der Netzspannung, erreicht hat.The ignition timing for a thyristor in the proposed arrangement is derived directly from the current mains voltage, the voltage between two phases (U / W or U / V) as a trigger source depending on the direction of rotation of this 3-phase mains voltage (U / V / W) is used. For this purpose, both voltages are recorded using a differential amplifier. A subsequent circuit determines the direction of rotation and depending on this, either the phase voltage U / W or U / V is then used with the aid of a comparator to generate the ignition pulse. With the start of the pre-charging of the DC link capacitance is at the time ignited the zero crossing of the phases of the mains voltage. At this point the effective voltage at the thyristor = 0 volts and the current flow angle is zero. The comparison voltage Uref for the comparator at this time is equal to the mean value of the phase voltage U / W or U / V of the network. Now the comparison voltage Uref on the comparator is reduced during the precharging process. As a result, as the precharge progresses, the time of advance is continuously advanced and the current flow angle becomes larger. So it is related to the sine half-wave; fired earlier and earlier. The ignition angle therefore changes from 180 ° to 90 °. The comparison voltage Uref for the comparator is further reduced. When a control angle of 90 ° is reached, the pre-charging is finished. The control angle is adjusted more or less continuously. With a set slope of, for example, 280V / s and 560 volts DC link voltage (mains voltage 400V, 5GHz), there are 100 ignitions to cause a pre-charge within 2 seconds. The range of the ignition angle, which is passed through during the precharging, is 180 ° -90 ° = 90 °. This corresponds to a step size of 0.9 ° per ignition or per 5.6 volt step (see also below). If the voltage changes in 5.6 volt steps are continuously positive, the precharging process is maintained. , If the DC link voltage does not rise in the expected sequence of steps, a short circuit or other error in the DC link may be assumed, as already described above, and the charging process terminated. The remaining, not yet active, thyristors are only released when the intermediate circuit voltage has reached a certain setpoint, for example 85% of the peak value (more stationary value of the voltage in the intermediate circuit) of the mains voltage.
Vorteilhaft ist es, wenn die Ablaufsteuerung automatisch den optimalen Zündzeitpunkt für die Thyristoren wählt. Der optimale Zündzeitpunkt ist erfindungsgemäß dann erreicht, wenn die Spannung zwischen Anode und Kathode des Thyristors positiv ist und einen gewünschten Betrag ΔU erreicht hat. ΔU errechnet sich aus der Anzahl der Zündvorgänge an den Thyristoren pro Sekunde und der Höhe der Netzspannung. Beispiel: Bei 100 Zündvorgängen und 400 Volt Netzspannung (560V Zwischenkreisspannung) ergibt sich ΔU zu 560 Volt. / 100 = 5,6 Volt. Die
Zwischenkreisspannung steigt demnach um 5,6V pro Zündvorgang bis sie 560V erreicht hat freppenförmig in 5,6 Volt-Schritten und annähernd linear an.It is advantageous if the sequence control automatically selects the optimal ignition timing for the thyristors. According to the invention, the optimum ignition point is reached when the voltage between the anode and cathode of the thyristor is positive and has reached a desired amount ΔU. ΔU is calculated from the number of firing operations on the thyristors per second and the level of the mains voltage. Example: With 100 ignition processes and 400 volt mains voltage (560V intermediate circuit voltage), ΔU results in 560 volt. / 100 = 5.6 volts. The The DC link voltage rises by 5.6V per ignition process until it reaches 560V in steps of 5.6 volts and almost linearly.
Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass die Vorladezeit der Kapazität während der ersten von der Ablaufsteuerung bewirkten Vorladestufe abhängig von der Netzspanriungshöhe ist. Die Vorladezeit wird mittels der Steigung der Zwischenkreisspannung und deren Endwert bestimmt. Diese Steigung beträgt bei zum Beispiel 560 Volt Zwischenkreisspannung (bei 400V Netzspannung) und .2 Sekunden Vorladezeit 280 Volt/s. Mit dieser Steilheit wird die Zwischenkreiskapazität aufgeladen. Der Vorteil dieser Abhängigkeit ist, dass sich dieser Effekt auf den maximalen Netzstrom begrenzend auswirkt. Und es können theoretisch beliebige Vorladezeiten realisiert werden. Je kürzer allerdings die Vorladezeit ist, desto höher wird der Ladestrom und die Anforderung an das speisende Netzt. Übliche Zeiten liegen zwischen 2 bis 5 Sekunden bei einer angenommenen Netzspannung von 400 bis 600 V.An advantage of the invention is that the precharging time of the capacity during the first precharging stage brought about by the sequential control system is dependent on the amount of mains voltage. The precharge time is determined using the slope of the DC link voltage and its final value. This slope is, for example, 560 volts DC link voltage (at 400 V mains voltage) and .2 seconds precharge time 280 volts / s. The DC link capacity is charged with this slope. The advantage of this dependency is that this effect has a limiting effect on the maximum mains current. And theoretically, any precharge times can be realized. However, the shorter the precharge time, the higher the charging current and the demands on the supply network. Usual times are between 2 and 5 seconds with an assumed mains voltage of 400 to 600 V.
Eine relativ hohe Kosteneinsparung pro Vorladeschaltung lässt sich erreichen, wenn dieser Gleichspannungszwischenkreis als Zwischenkreis eines Antriebsreglers für Servomotoren, eines Stromrichters oder eines Frequenzumrichters in großen Stückzahlen eingesetzt wird.
A relatively high cost saving per precharge circuit can be achieved if this DC link is used as an intermediate circuit of a drive controller for servomotors, a converter or a frequency converter in large quantities.
Figurenbeschreibungfigure description
Figur 1 zeigt eine Realisierungsform der Erfindung schematisch. Es sind zu sehen eine Ablaufsteuerung 10, Aktiv-Ventile 11, Passiv-Ventile 12, Zwischenkreiskapazität (ZKK).13, Phasen der Netzspannung 14 und Leitungen 15 sowie ein Phasenabgriff 16.Figure 1 schematically shows an embodiment of the invention. A sequence control 10, active valves 11, passive valves 12, intermediate circuit capacitance (ZKK) .13, phases of the mains voltage 14 and lines 15 and a phase tap 16 can be seen.
Die Figur 1 zeigt eine dreiphasig ausgelegte Anordnung zur Vorladung einer ZKK. Die Ablaufsteuerung 10 ist als Thyristor - Treiber realisiert, die Aktiv- Ventile 11 sind mittels Thyristoren (Thl bis Th3) und die Passiv- Ventile 12 mittels Dioden (D3 bis D6) realisiert. Die Dioden und Thyristoren sind als B6-Brücke (Sechspülsbrücke) verschaltet und speisen die ZKK 13 je nach Betriebsmode (Vorladung oder Lastfall) über eine, zwei oder alle dreiPhasen der Netzspannung 14. Der Thyristor-Treiber greift alle Phasen der Netzspannung 14 mittels des Phasenabgriffes 16 ab, um diese intern u.a. für eine Phasendetektion verfügbar zu haben.FIG. 1 shows a three-phase arrangement for precharging a ZKK. The sequence control 10 is implemented as a thyristor driver, the active valves 11 are implemented by means of thyristors (Thl to Th3) and the passive valves 12 are implemented by means of diodes (D3 to D6). The diodes and thyristors are connected as a B6 bridge (six-flushing bridge) and feed the ZKK 13 depending on the operating mode (pre-charging or load case) over one, two or all three phases of the mains voltage 14. The thyristor driver grasps all phases of the mains voltage 14 by means of the phase tap 16 from to internally this to have available for phase detection.
Bei Anlegen der Netzspannungen 14 erkennt die Schaltung des Thyristor-Treibers 10 die Drehrichtung des Netzes, was wichtig für richtige Synchronisierang ist. Wenn alle drei Phasen im Nennspannungsbereich von 340V bis 550 V als präsent erkannt werden, wird der Drehsinn des Netzes zunächst als binäre Information abgespeichert. Diese Speicherung kann beispielsweise mittels einer Kippschaltung (Flipflop) erfolgen. Nach dem Speichervorgang wird ein asynchrones. Schaltwerk aktiviert, beispielsweise eine monostabile Kippstufe (Monpflop), um für eine vorgebbare Test-Zeitdauer von (hier um 500 ms) eine erste Vorladung der ZKK zum Test des Zwischenkreises einzuleiten. Wird während dieser Testphase erkannt, dass die Spannung an der ZKK ansteigt, wird der Vorladeprozess fortgeführt, andernfalls wird er abgebrochen und ggf. weitere Maßnahmen werden eingeleitet. Bei Abbrach liegt entweder ein Fehler im Netz oder im Zwischenkreis vor, beispielsweise ein Kurzschluss oder ein Phasenfehler. Wird ein Zwischenkreiskurzschluss erkannt, wird die Vorladung komplett und unverzüglich abgebrochen. Ein erneuter Vorladeversuch wird erst dann gestartet, wenn wieder alle Phasen des anliegenden Netzes 14 präsent sind.
Unter der. Annahme einer korrekt arbeitenden Schaltung wird während der gesamten Vorladung der Zwischenkreis trotzdem weiterhin auf einen eventuell vorhandenen Kurzschluss überprüft. Dabei analysiert man die Veränderung der Spannung an der ZKK relativ zur Zeit (Forderung: du/dt > 0). Ist kein Kurzschluss vorhanden, also du/dt stets positiv, so wird die Vorladung bis zur Erreichung eines Sollwertes für die Spannung an der ZKK weitergeführt. Der Sollwert liegt bei etwa 85% des Scheitelwertes der Netzspannung. Während der Vorladung erfolgt eine Ansteuerung eines einzigen für die Vorladung selektierten Thyristors derart, dass der Steuerwinkel nach Maßgabe einer Phasenanschήittsteuerung von 180° auf 90° kontinuierlich verändert wird, so dass bei Erreichen eines Steuerwinkels von 90° die gewünschte Ladung in der ZKK enthalten ist.When the mains voltages 14 are applied, the circuit of the thyristor driver 10 recognizes the direction of rotation of the network, which is important for correct synchronization. If all three phases in the nominal voltage range from 340V to 550 V are recognized as present, the direction of rotation of the network is initially saved as binary information. This storage can take place, for example, by means of a flip-flop. After saving, an asynchronous. Switching mechanism activated, for example a monostable multivibrator (monpflop), in order to initiate a first precharge of the ZKK for testing the DC link for a predefinable test time period (here around 500 ms). If it is recognized during this test phase that the voltage at the ZKK increases, the precharging process is continued, otherwise it is terminated and further measures are initiated if necessary. If it is aborted, there is either a fault in the network or in the intermediate circuit, for example a short circuit or a phase fault. If a DC link short circuit is detected, the precharging is stopped completely and immediately. A renewed precharge attempt is only started when all phases of the connected network 14 are present again. Under the. Assuming a correctly working circuit, the DC link is still checked for a possible short circuit during the entire precharge. The change in voltage at the ZKK is analyzed relative to time (requirement: du / dt> 0). If there is no short circuit, i.e. du / dt is always positive, the precharging continues until a setpoint for the voltage at the ZKK is reached. The nominal value is around 85% of the peak value of the mains voltage. During the precharge, a single thyristor selected for the precharge is activated in such a way that the control angle is continuously changed from 180 ° to 90 ° in accordance with a phase control, so that the desired charge is contained in the ZKK when a control angle of 90 ° is reached.
Liegen Istwert und Sollwert nahe beieinander (vorzugsweise Identität), so veranlasst der Thyristor-Treiber die Umschaltung von der Vorladestufe in die Betriebsstufe, was ein Zuschalten alle weiterer Thyristoren 11 umfasst, da die Vorladung nur über einen der drei Thyristoren 11 durchgeführt wird.If the actual value and the setpoint are close to each other (preferably identity), the thyristor driver switches over from the precharging stage to the operating stage, which includes switching on all further thyristors 11, since the precharging is carried out only via one of the three thyristors 11.
Sobald das Netz 14 eine Minimalspannung unterschreitet, wird dies von dem Thyristor- Treiber erkannt und die Ansteuerung abgeschaltet. Ein erneuter Vorladevorgang würde erst dann wieder gestartet, wenn die Netzspannung bei dem zulässigen Mindestwert für das betrachtete Netz liegt (hier 340 Volt) oder und weiter ansteigt.As soon as the network 14 falls below a minimum voltage, this is recognized by the thyristor driver and the control is switched off. A new precharging process would only be started again when the mains voltage is at the permissible minimum value for the network under consideration (here 340 volts) or and continues to rise.
Ein Phasenausfall nach Abschluss des Vorladeprozesses, also im Lastfalle, dagegen führt nicht zu einer Änderung des Betriebszustandes, d.h. die Schaltung arbeitet in diesem Falle unbeirrt weiter. Aufgrund des weiten Spannurigsbereiches des Netzes 14 von 340 bis 550 V ist die Schaltung sowohl in USA als auch in Europa einsetzbar, bzw. in allen weiteren Ländern in denen Netzspannungen in diesen Bereichen vorherrschen. Das Einsatzfeld ist sehr breit. Die Schaltung kommt vorzugsweise für die Ladung der Zwischenkreise von Antriebsreglern, Servomotoren, Stromrichtern oder Umrichtern in Frage.
BezugszeichenA phase failure after completion of the precharging process, i.e. in the event of a load, on the other hand does not lead to a change in the operating state, ie in this case the circuit continues to work undeterred. Due to the wide voltage range of the network 14 from 340 to 550 V, the circuit can be used both in the USA and in Europe, or in all other countries in which network voltages prevail in these areas. The field of application is very wide. The circuit is preferably used for charging the intermediate circuits of drive controllers, servomotors, converters or converters. reference numeral
Ablaufsteuerung Aktiv- Ventil Passiv- Ventil Zwischenkreiskondensator (ZKK) Netzspannungsphase Verbindungen Phasenabgriff
Sequence control active valve passive valve DC link capacitor (ZKK) mains voltage phase connections phase tap